DE19706140A1 - Zuführvorrichtung zum Aufbringen von Gegenständen auf sich bewegende Objekte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung zum Auf­ bringen von Gegenständen auf sich bewegende Objekte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Zuführvorrichtungen der eingangs genannten Art werden überwiegend in Verpackungs-, der papierverarbeitenden sowie der pharmazeutischen oder allgemein der Konsumgü­ terindustrie verwandt und dienen zum positionsgenauen Aufbringen von Gegenständen wie Postenkarten, Dünnpla­ stikkarten, Disketten, CD-ROMs, Broschüren, Werbearti­ keln usw. auf sich bewegende Trägerobjekte wie Werbebei­ lagen, Zeitschriften, Faltschachteln usw.

Bisher werden derartige Vorrichtungen mit den unter­ schiedlichsten, zum Teil sehr aufwendigen Funktionsprin­ zipien angeboten. Zum Beispiel werden die in der Fig. 5 dargestellten Schieber verwandt, die den Gegenstand aus einer Warteposition jeweils auf Anforderung oder zu be­ stimmten vorgegebenen Taktzeiten unter Andruckrollen "schießen", die jedoch das prinzipielle Problem haben, daß das vorherige Einspenden in die Warteposition zu un­ terschiedlichen Ausgangslagen führt, so daß undefinierte Übergaben in einem Bereich unterhalb der Andruckrolle die Folge sind, was zu einer unakzeptabel großen Posi­ tionierungenauigkeit führt. Gerade bei einer Werbebeila­ gen, die auf Zeitschriftenseiten aufgeklebt werden, wie­ derholt sich oft das Motiv der darunterbefindlichen Sei­ te beispielsweise eines Magazins auf dem aufgeklebten Gegenstand, so daß eine möglichst große Positionierge­ nauigkeit gewünscht ist.

Weiter hat diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik das Problem, daß die Taktung eines das Einschieben über­ nehmenden Pneumatikzylinders schnell seine technische Grenze erreicht und nicht mehr beschleunigt werden kann. Weiter ist die Gegenstandslänge durch den Abstand zwi­ schen Andruckrolle und Einschiebevorrichtung begrenzt, und es können nur geometrische Formen, die annähernd mit einer geraden vorderen Kante versehen sind, eingeschoben werden. Durch die weiter auf die rückseitige Kante aus­ geübten Stoßkräfte können die Gegenstände zudem aber noch beschädigt werden. Diese Kante darf ebenfalls nicht asymmetrisch sein.

Da weiter die Andruckrolle auf direkten Kontakt mit dem Transportband angewiesen ist, um mit der gleichen Ge­ schwindigkeit wie dieses zu drehen, sind auch die Gegen­ standsdicken begrenzt. Schließlich bleibt noch zu erwäh­ nen, daß die Vorrichtung nur bei horizontaler Auflage auf die einzuschiebenden Gegenstände einsetzbar ist.

Eine weitere Vorrichtung nach dem Stand der Technik wird in der Fig. 6 dargestellt, bei der mit einem Nockenlauf­ band die Gegenstände von einer Rampe aufgeschoben wer­ den. Hierbei können Beschädigungen am Gegenstand durch den sich nach oben wegbewegenden Nocken auftreten, wenn die Geschwindigkeit v₂ der Andrückrolle gleich der Ge­ schwindigkeit v₁ des Nockenbandes ist. Aufgrund dessen wird die Geschwindigkeit v₂ der Andruckrolle größer als die Geschwindigkeit v₁ des Nockenbandes und damit der Trägerobjekte gewählt. Dies führt zu Positionsungenauig­ keiten, die bei steigender Maschinengeschwindigkeit zu­ nehmen. Durch den fixen Abstand der Nocken auf dem Nockenband müssen auch die Trägerobjekte einen konstan­ ten Abstand aufweisen. Damit eignet sich diese Vorrich­ tung eigentlich nur für eine festgelegte Objektgröße. Sie ist zudem aufwendig, und ein unmittelbarer Einsatz in vorhandenen Produktionsstraßen ist nicht möglich. Weiter ist eine Vorderkantenpositionsänderung aufwendig, und die bisher schon bekannten Nachteile der begrenzten Gegenstandslänge und -form sowie des oben liegenden Ein­ satzes treffen auch hier zu.

Der Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, eine Auf­ bringvorrichtung zu schaffen, die bei hohen Taktzeiten eine hohe Positioniergenauigkeit in Wiederholung er­ reicht und eine Vielzahl von unterschiedlichen Gegen­ ständen bei kurzen Umrüstzeiten verarbeiten kann und auch zur Nachrüstung an schon vorhandenen Vorrichtungen in allen Lagen einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht. Die Unter­ ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Er­ findung wieder.

Insbesondere ist vorteilhaft, daß durch das sich mit der Geschwindigkeit des Gegenstands bewegende Positionier­ band eine Aufbringung ohne Relativgeschwindigkeit, also sehr schonend und genau ermöglicht wird. Sollte die Ob­ jektgeschwindigkeit nicht genau eingehalten werden würde dies zudem nur zu einem gleichbleibenden Versatz führen, der im Rahmen des Jusitierens erkannt und berücksichtigt werden würde.

Da wenigstens ein Sensor zur Erfassung der Position der Gegenstände bei ihrer Bewegung vom Ort des Zuführens auf das Positionierband bis zum Ort des Aufbringens auf das bewegte Objekt, vorgesehen ist, können alle Ungenauig­ keiten des Zuführvorgangs der Gegenstände behoben wer­ den.

Da das Positionierband veranlaßt wird, in immer einer vorbestimmten Position anzuhalten, können auch bei Ver­ wendung eines weiteren Sensors für die Bewegung der Ob­ jekte deren Positionsungenauigkeiten ausgeglichen wer­ den.

Durch die Verwendung eines Vakuumpositionierbandes bei dem die Gegenstände zusätzlich noch von unten von einem Leitblech abgestützt werden, lassen sich auch Gegenstän­ de wie Faltkarten oder dergleichen gut zuführen.

Da statt einer Andrückrolle in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein von der Bewegung des Positionierbandes an­ getriebenes Andrückband vorgesehen ist, können hierdurch die in den vorbekannten Vorrichtungen verursachten wei­ teren Probleme vermieden werden.

Durch zwei Verschwenkmöglichkeiten "A" und "C" in Fig. 1, einmal der gesamten Zuführvorrichtung um eine erste Vakuumbandwelle und zum anderen eines Andruckabschnit­ tes, der das Andrückband um wenigstens eine weitere Wel­ le zusätzlich zur zweiten Vakuumbandwelle führt, um die zweite Vakuumbandwelle herum ("C") ist Variation des An­ drückabstandes möglich. Eine Höhenanpassung erfolgt durch Verstellen von "A" und des Abstandes des Leitble­ ches ("B").

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Zuführeinheit,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, bei der der Gegenstand unter ein laufendes Vakuum­ positionierband eingeschoben ist und das Trä­ gerobjekt von der Seite eingebracht wird,

Fig. 3 eine der Fig. 1 und 2 entsprechende Darstel­ lung, bei der der Gegenstand sich in einer Parkposition befindet und das Trägerobjekt weiter vorangeschoben ist,

Fig. 4 eine den vorangehenden Figuren entsprechende Darstellung, bei der der Gegenstand durch er­ neutes Anlaufen des Vakuumpositionierbandes zugeführt wird.

Die in der Fig. 1 dargestellte Zuführvorrichtung ist in diesem Beispiel obenliegend angeordnet. Da sie jedoch mit Vakuumansaugung arbeitet, kann sie auch beliebig seitlich, schräg oder dergleichen, je nach Lage des Trä­ gerobjektverlaufes, angeordnet werden. In der Vorrich­ tung wird ein Vakuumpositionierband 1 durch Wellen 2, 3, die in verstellbaren Seitenarmen gelagert sind, geführt. Vorteilhafterweise wird die Welle 2 das Vakuumpositio­ nierband 1 über eine Kupplungsbremskombination antrei­ ben, bei der ein Anlaufen und Stoppen des Vakuumpositio­ nierbandes besonders zügig erreicht wird. Weiter wird Schlupf beim Beschleunigen durch formschlüssiges Gestal­ ten des Vakuumpositionierbandes als Zahnriemenband an der Innenseite vermieden.

Das Vakuumpositionierband besitzt in seiner Mittelachse über seine gesamte Länge Löcher in konstanten Abständen, um Unterdruck auf die Gegenstände wirken zu lassen. Da­ bei liegt das Vakuumpositionierband auf zwei Zahnschei­ ben auf, von denen eine erste 10 zur Kraftübertragung fix mit der sich drehenden Welle 2 verbunden ist, die andere hingegen möglichst leicht auf der Welle 3 gela­ gert ist und durch das Zahnriemenband mitläuft. Weitere Andruckbänder 11 laufen ebenfalls um die Welle 3 auf ei­ ner entsprechenden Scheibe, um den an diesem Ort mit der Geschwindigkeit des Trägerobjektes aufgeförderten Gegen­ stand mit der gleichen Geschwindigkeit anzudrücken.

Beidseitig neben dem Vakuumpositionierband befinden sich Seitenbleche 7, die zum einen der seitlichen Führung des Vakuumpositionierbandes dienen, die aber zum anderen auch als Seitenwände der Vakuumkammer fungieren und in die die Vakuumanschlüsse 6 eingebracht sind. Um übermä­ ßigen Vakuumverlust nach oben hin zu verhindern, ist zwischen den Seitenblechen 7 ein Deckblech vorgesehen, das im Inneren des umlaufenden Zahnriemens das Ansaugen mittels des Vakuums im wesentlichen nach unten lenkt.

Zur Vermeidung des Einsaugens des Vakuumpositionierban­ des in die Vakuumkammer sind entlang der geraden Ansaug­ strecke Stützleisten 13 an beiden Seiten vorgesehen.

In dieser Ausführung sind zusätzlich auf der sich perma­ nent drehenden Welle zwei rechts und links des Vakuumpo­ sitionierbandes angeordnete gefederte Andruckbänder 11 vorgesehen, die die Gegenstände auf die zuvor mit einer Haftschicht versehene Oberfläche der Trägerobjekte an­ drücken. Bei ggf. zwei Positionierbändern für größere Objekte können es auch z. B. drei Andruckbänder sein.

Weiter kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein un­ ter dem Vakuumpositionierband angeordnetes Leitblech 9 vorgesehen werden, das in seinem Abstand zum Vakuumposi­ tionierband zur Anpassung an die Höhe der Gegenstände verstellbar ist. Der Verstellweg wird durch das in der Mitte der Fig. 1 befindliche Bezugszeichen "B" angedeu­ tet.

Hiermit lassen sich störende Einflüsse des Vakuums auf die sich unten bewegenden Trägerobjekte vermeiden und zum anderen ein Aufklappen von gefalteten Gegenständen (z. B. Broschüren) wirksam verhindern.

Beim Betrieb der Vorrichtung werden die Gegenstände zu­ nächst an das laufende Vakuumpositionierband 1 zugeführt und von diesem dann mittels Unterdruck in eine vorgege­ bene Position, wie in der Fig. 3 dargestellt, übernom­ men. Der Gegenstand, der sich zwischen dem Vakuumposi­ tionierband 1 und dem unten liegenden Leitblech 9 be­ wegt, wird bis zu einem fixen optischen Sensor 4 fortbe­ wegt, woraufhin er von diesem erfaßt wird, was zu einem Sensorsignal führt, das das Fortbewegen des Vakuumposi­ tionierbandes in kürzester Zeit stoppt, so daß der Ge­ genstand in einer definierten, immer wiederkehrenden Po­ sition "geparkt" ist, in der die Welle 2 zusätzlich ge­ bremst ist.

Das zugehörige Trägerobjekt wird in seinem Lauf eben­ falls von einem optischen Sensor 5 von unten oder von der Seite her erfaßt, um das Zuführen des zuvor "gepark­ ten" Gegenstandes auszulösen, indem die Welle 2 erneut eingekuppelt wird, so daß auch ein Nachspenden eines folgenden Gegenstandes zum erneuten Einlaufen in das Po­ sitionierband bewirkt werden kann.

Der Sensor 5 ist nun in Laufrichtung verstellbar und kann somit jeweils die Lage der Vorderkante des aufzu­ bringenden Gegenstandes frei wählbar relativ zur Vorder­ kante des Trägerobjektes einrichten.

Das Zuführen der Gegenstände erfolgt dann mit derselben Geschwindigkeit (v₁) mit der sich auch die Trägerobjekte bewegen, so daß eine geringe mechanische Belastung der Gegenstände die Folge ist. Die Geschwindigkeitsanpassung kann auf mechanischem oder elektronischem Wege erfolgen.

Anstelle der in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgeschlagenen Kupplungsbremskombination zur Taktung des Vakuumpositionierbandes kann auch eine hochdynami­ sche Servo- oder Schrittmotorsteuerung eingesetzt wer­ den.

Dadurch, daß keine Belastungen mehr auf den Rand des zu­ zuführenden Gegenstandes aufgebracht werden, können dün­ nere und flexiblere Gegenstände als bisher aufgebracht werden, die zudem wesentlich genauer durch das vorherige "Parken" in einer durch die Sensoren vorgegebenen Stel­ lung zugeführt werden können. Bei entsprechender Wahl des Unterdrucks und des Volumenstroms zur Versorgung der Vakuumkammer können auch nichtglatte (z. B. wellige) oder poröse (luftdurchlässige) Gegenstände gehalten und somit zugeführt werden.

Zu einem Umrüsten der Zuführeinheit auf eine andere Art oder Form der Gegenstände müssen nur die Höhenanpassung an der Strecke B und zum Einstellen der Andruckkraft die Winkel A und C eingestellt werden. Diese Arbeiten sind leicht von jedermann durchzuführen.

Bei entsprechender Wahl der Schritteinheiten sind zudem sehr hohe Takt- bzw. Schaltzeiten bei hoher Wiederholge­ nauigkeit zu erreichen. Die Wiederholgenauigkeit der "Parkposition" ist von der Qualität der Kupplungsbrems­ kombination abhängig und beträgt typischerweise ungefähr +/- 0,1 mm bei < 1 m/s Bandgeschwindigkeit. Bei Verwen­ dung eines Servomotors mit entsprechender Steuerung sind sogar höhere Positioniergenauigkeiten zu erwarten.

Über das obenliegende Vakuumpositionierband wird nun der Gegenstand unter geringen Winkel (α) von seiner "Parkpo­ sition" mit derselben Geschwindigkeit wie die der Trägerobjekte bis auf die Trägerobjektoberfläche ge­ führt. Dies ist vorteilhaft insbesondere bei starren Ob­ jekten.

Die erreichte Positioniergenauigkeit in Wiederholung beim "Parken" überträgt sich dann ohne nennenswerte Ver­ änderung auf die endgültige Position des aufgebrachten Gegenstandes, relativ zur Vorderkante des Trägerobjek­ tes.

Ferner reagiert die Zuführeinheit über den Sensor 5 in­ dividuell auf die entsprechenden Trägerobjekte, so daß auf einen vorgegebenen konstanten Abstand der zugeführ­ ten Trägerobjekte verzichtet werden kann. Die Geschwin­ digkeitsangleichung zwischen der Geschwindigkeit des Va­ kuumpositionierbandes und derjenigen der Trägerobjekte wird entweder über eine mechanische Kopplung erreicht oder elektrotechnisch durch Abtastung der Trägerobjekt­ geschwindigkeiten mittels Geschwindigkeitssensorik. Die­ se läßt den Einsatz der Zuführeinheit als nachträgliche Ergänzung auch in schon vorhandenen Produktionsstrecken zu.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Aufbringen von Gegenständen (14) auf sich bewegende Objekte (16) mit einem Positionier­ band (1), gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (12) zur Erfassung der Position der Gegenstände (14) bei ihrer Bewegung vom Ort des Zu­ führens auf das Positionierband (1) bis zum Ort des Aufbringens auf das bewegte Objekt (16), der an wenig­ stens einem vorbestimmten Ort das Eintreffen des Ge­ genstands (14) erfaßt und das Positionierband (1) ver­ anlaßt in dieser Position anzuhalten, bis die sich be­ wegenden Objekte (16) entsprechend fortbewegt sind, woraufhin das Positionierband (1) erneut mit im wesent­ lichen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegung der Objekte (16) wieder anläuft, um die Gegenstände (14) auf die Objekte (16) aufzufördern.

2. Zuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Positionierband (1) ein Vakuumposi­ tionierband (1) ist, wobei die Gegenstände (14) zusätz­ lich noch von unten von einem Leitblech abgestützt wer­ den.

3. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen weiteren Sensor zur Erfassung der Position der sich bewegenden Objekte (16) an einem vorbestimmten Ort, zur Veranlassung der weite­ ren Bewegung des Vakuumpositionierbandes (1).

4. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch ein von der Bewegung des Positionierbandes (1) angetriebenes Andrückband (11).

5. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch zwei Verschwenkmöglich­ keiten ("A", "C"), der gesamten Zuführvorrichtung um eine erste Vakuumbandwelle (2) und eines Andruckab­ schnittes, der ein Andrückband (11) um wenigstens eine weitere Welle zusätzlich zur zweiten Vakuumbandwelle (3) führt, um die zweite Vakuumbandwelle (3) zur Va­ riation des Andrückabstandes.