DE19706140B4

DE19706140B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Auflegen von dünnen Gegenständen auf sich vorbei bewegende Objekte

Info

Publication number: DE19706140B4
Application number: DE19706140A
Authority: DE
Inventors: Kay-Olaf Kock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: DE19706140A1

Abstract

Verfahren zum Auflegen von dünnen Gegenständen (14), insbesondere Karten, Disketten, Werbeartikeln auf vorbei bewegte Trägerobjekte (16), insbesondere Zeitschriften, Werbebeilagen oder Faltschachteln mittels eines über den Trägerobjekten (16) angeordneten, anhaltbar umlaufenden Vakuumpositionierbandes (1) zum Herantransportieren und positionsgenauen Auflegen der dünnen Gegenstände (14) auf die Trägerobjekte (16),
mit den Schritten
– Heranbringen der Gegenstände (14) an das Vakuumpositionierband (1),
– Transportieren der Gegenstände (14) am die Gegenstände ansaugenden Vakuumpositionierband in Richtung zum Ort des Auflegens auf die Trägerobjekte (16),
– Anhalten des Vakuumpositionierbands, wenn ein Gegenstands-Sensor (4) das Ankommen eines Gegenstands (14) an einem vorbestimmten Ort erfaßt,
– Weiterlaufen des Vakuumpositionierbandes (1), wenn ein Trägerobjekt-Sensor (5) das Ankommen eines darunter heranbewegten Trägerobjekts (16) feststellt, und Zuführen des Gegenstands (14) vom Vakuumpositionierband (1) auf das Trägerobjekt (16) mit einer Geschwindigkeit, die im wesentlichen der des Trägerobjekts (16) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auflegen von dünnen Gegenständen auf sich vorbei bewegende Trägerobjekte.
Zuführvorrichtungen der eingangs genannten Art werden überwiegend in Verpackungs-, der papierverarbeitenden sowie der pharmazeutischen oder allgemein der Konsumgüterindustrie verwandt und dienen zum positionsgenauen Auflegen von Gegenständen wie Postkarten, Dünnplastikkarten, Disketten, CD-ROMs, Broschüren, Werbeartikeln usw. auf sich bewegende Trägerobjekte wie Werbebeilagen, Zeitschriften, Faltschachteln usw.
Bisher werden derartige Vorrichtungen mit den unterschiedlichsten, zum Teil sehr aufwendigen Funktionsprinzipien angeboten. Zum Beispiel werden die in der 5 dargestellten Schieber verwandt, die den Gegenstand aus einer Warteposition jeweils auf Anforderung oder zu bestimmten vorgegebenen Taktzeiten unter Andruckrollen "schießen", die jedoch das prinzipielle Problem haben, daß das vorherige Einspenden in die Warteposition zu unterschiedlichen Ausgangslagen führt, so daß undefinierte Übergaben in einem Bereich unterhalb der Andruckrolle die Folge sind, was zu einer unakzeptabel großen Positionierungenauigkeit führt. Gerade bei Werbebeilagen, die auf Zeitschriftenseiten aufgeklebt werden, wiederholt sich oft das Motiv der darunter befindlichen Seite beispielsweise eines Magazins auf dem aufgeklebten Gegenstand, so daß eine möglichst große Positioniergenauigkeit gewünscht ist.
Weiter hat diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik das Problem, daß die Taktung eines das Einschieben übernehmenden Pneumatikzylinders schnell seine technische Gren ze erreicht und nicht mehr beschleunigt werden kann. Weiter ist die Gegenstandslänge durch den Abstand zwischen 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 ausgeübten 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 Geschwindigkeit wie dieses zu drehen, sind auch die Gegenstandsdicken begrenzt. Schließlich bleibt noch zu erwähnen, daß die Vorrichtung nur bei horizontaler Auflage auf die einzuschiebenden Gegenstände einsetzbar ist.
Eine weitere Vorrichtung nach dem Stand der Technik wird in der 6 dargestellt, bei der mit einem Nockenlaufband die Gegenstände von einer Rampe aufgeschoben werden. Hierbei können Beschädigungen am Gegenstand durch den sich nach oben wegbewegenden Nocken auftreten, wenn die Geschwindigkeit v₂ der Andrückrolle gleich der Geschwindigkeit 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 Positionsungenauigkeiten, die bei steigender Maschinengeschwindigkeit zunehmen. Durch den fixen Abstand der Nocken auf dem Nockenband müssen auch die Trägerobjekte einen konstanten Abstand aufweisen. Damit eignet sich diese Vorrichtung 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 Einsatzes treffen auch hier zu.
Ein Transportband mit einer zusätzlichen Rückhalteeinheit ist weiter der JP 4-3771 A, Intl. Patent Abstracts of Japan, M-1233, April 10, 1992, Vol. 16, No. 145 beschrieben.
Weiter ist die DE 2 031 106 A zu nennen, in der bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer untenliegenden Transportbahn zur Verbringung einzelner Gegenstände und einem in deren Bereich angeordneten Sensor für das Auflegen größerer Gegenstände, nämlich Deckblättern, beschrieben ist.
Schließlich sind die DE 41 08 397 C2 und die DE 44 29 883 A1 zu nennen, in denen Vorrichtungen zur Bildung einer Folge von sich überlappenden flächigen Gegenständen sowie zur Zuführung tafelförmiger Güter beschrieben sind, die jedoch nicht dazu in der Lage sind, spaltlos zu übergeben, was bei den nicht dünnen Tafeln sich auch nicht als Problem darstellt, da diese steif genug sind, den Spalt zu überbrücken
Der Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, eine Aufbringvorrichtung zu schaffen, die bei hohen Taktzeiten eine hohe Positioniergenauigkeit in Wiederholung erreicht und eine Vielzahl von unterschiedlichen Gegenständen bei kurzen Umrüstzeiten verarbeiten kann und auch zur Nachrüstung an schon vorhandenen Vorrichtungen in allen Lagen einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den in Anspruch 2 und folgenden angegebenen Merkmalen erreicht. Die Unteransprüche geben dabei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.
Insbesondere ist vorteilhaft, daß durch das sich mit der Geschwindigkeit des dünnen Gegenstands bewegende Band eine Aufbringung ohne Relativgeschwindigkeit, also sehr schonend und genau ermöglicht wird. Sollte die Objektgeschwindigkeit 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 dünnen Gegenstände bei ihrer Bewegung vom Ort des Zuführens auf das Band bis zum Ort des Auflegens auf das bewegte Objekt, vorgesehen ist, können alle Ungenauigkeiten des Zuführvorgangs der dünnen Gegenstände behoben werden.
Da das Band veranlaßt wird, in immer einer vorbestimmten Position anzuhalten, können auch bei Verwendung eines weiteren Sensors für die Bewegung der Objekte deren Positionsungenauigkeiten ausgeglichen werden.
Durch die Verwendung eines Vakuumbandes bei dem die Gegenstände zusätzlich noch von unten von einem Leitblech abgestützt werden, lassen sich auch Gegenstände wie Faltkarten oder dergleichen gut zuführen.
Da statt einer Andrückrolle in einer bevorzugten Ausführungsform ein von der Bewegung des Bandes angetriebenes Andrückband vorgesehen ist, können hierdurch die in den vorbekannten Vorrichtungen verursachten weiteren Probleme vermieden werden.
Durch zwei Verschwenkmöglichkeiten "A" und "C" in 1, einmal der gesamten Zuführvorrichtung um eine erste Vakuumbandwelle und zum anderen eines Andruckabschnittes, der das Andrückband um wenigstens eine weitere Welle zusätzlich zur zweiten Vakuumbandwelle führt, um die zweite Vakuumbandwelle herum ("C") ist Variation des Andrückabstandes möglich. Eine Höhenanpassung erfolgt durch Verstellen von "A" und des Abstandes des Leitbleches ("B").
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt:
1 eine Seitenansicht der Zuführeinheit,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung, bei der der dünne Gegenstand unter ein laufendes Vakuumpositionierband eingeschoben ist und das Trägerobjekt von der Seite eingebracht wird,
3 eine der 1 und 2 entsprechende Darstellung, bei der der dünne Gegenstand sich in einer Parkposition befindet und das Trägerobjekt weiter vorangeschoben ist,
4 eine den vorangehenden Figuren entsprechende Darstellung, bei der der dünne Gegenstand durch erneutes Anlaufen des Vakuumpositionierbandes zugeführt wird, und
5 und 6 zwei in der Beschreibungseinleitung diskutierte Varianten vorbekannter Vorrichtungen.
Die in der 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 Trägerobjektverlaufes, angeordnet werden. In der Vorrichtung wird ein Vakuumpositionierband 1 durch Wellen 2, 3, die in verstellbaren Seitenarmen gelagert sind, geführt. Vorteilhafterweise wird die Welle 2 das Vakuumpositionierband 1 über eine Kupplungsbremskombination antreiben, bei der ein Anlaufen und Stoppen des Vakuumpositionierbandes besonders zügig erreicht wird. Weiter wird Schlupf beim Beschleunigen durch formschlüssiges Gestalten 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. Dabei liegt das Vakuumpositionierband auf zwei Zahnscheiben 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 gelagert ist und durch das Zahnriemenband mitläuft. Weitere Andruckbänder 11 laufen ebenfalls um die Welle 3 auf einer entsprechenden Scheibe, um den an diesem Ort mit der Geschwindigkeit des Trägerobjektes aufgeförderten Gegenstand 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 übermäßigen 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 Vakuumpositionierbandes in die Vakuumkammer sind entlang der geraden Ansaugstrecke Stützleisten 13 an beiden Seiten vorgesehen.
In dieser Ausführung sind zusätzlich auf der sich permanent drehenden Welle zwei rechts und links des Vakuumpositionierbandes angeordnete gefederte Andruckbänder 11 vorgesehen, die die Gegenstände auf die zuvor mit einer Haftschicht versehene Oberfläche der Trägerobjekte andrücken. Bei ggf. zwei Bändern für größere Objekte können es auch z.B. drei Andruckbänder sein.
Weiter kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein unter dem Vakuumpositionierband angeordnetes Leitblech 9 vorgesehen werden, das in seinem Abstand zum Vakuumpositionierband zur Anpassung an die Höhe der Gegenstände verstellbar ist. Der Verstellweg wird durch das in der Mitte der 1 befindliche Bezugszeichen "B" angedeutet.
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 zunächst an das laufende Vakuumpositionierband 1 zugeführt und von diesem dann mittels Unterdruck in eine vorgegebene Position, wie in der 3 dargestellt, übernommen. Der Gegenstand, der sich zwischen dem Vakuumpositionierband 1 und dem unten liegenden Leitblech 9 bewegt, wird bis zu einem fixen optischen Sensor 4 fortbewegt, woraufhin er von diesem erfaßt wird, was zu einem Sensorsignal führt, das das Fortbewegen des Vakuumpositionierbandes in kürzester Zeit stoppt, so daß der Gegenstand in einer definierten, immer wiederkehrenden Position "geparkt" ist, in der die Welle 2 zusätzlich gebremst ist.
Das zugehörige Trägerobjekt wird in seinem Lauf ebenfalls von einem optischen Sensor 5 von unten oder von der Seite her erfaßt, um das Zuführen des zuvor "geparkten" Gegenstandes auszulösen, indem die Welle 2 erneut eingekuppelt wird, so daß auch ein Nachspenden eines folgenden Gegenstandes zum erneuten Einlaufen in das Band bewirkt werden kann.
Der Sensor 5 ist nun in Laufrichtung verstellbar und kann somit jeweils die Lage der Vorderkante des aufzulegenden Gegenstandes frei wählbar relativ zur Vorderkante 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 hochdynamische Servo- oder Schrittmotorsteuerung eingesetzt werden.
Dadurch, daß keine Belastungen mehr auf den Rand des zuzuführenden Gegenstandes aufgebracht werden, können dünnere und flexiblere Gegenstände als bisher aufgebracht werden, die zudem wesentlich genauer durch das vorherige "Parken" in einer durch die Sensoren vorgegebenen Stellung 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 Wiederholgenauigkeit zu erreichen. Die Wiederholgenauigkeit der "Parkposition" ist von der Qualität der Kupplungsbremskombination abhängig und beträgt typischerweise ungefähr +/– 0,1 mm bei > 1 m/s Bandgeschwindigkeit. Bei Verwendung eines Servomotors mit entsprechender Steuerung sind sogar höhere Positioniergenauigkeiten zu erwarten.
Über das obenliegende Vakuumpositionierband wird nun der Gegenstand unter geringen Winkel (a) von seiner "Parkposition" mit derselben Geschwindigkeit wie die der Trägerobjekte bis auf die Trägerobjektoberfläche geführt. Dies ist vorteilhaft insbesondere bei starren Objekten.
Die erreichte Positioniergenauigkeit in Wiederholung beim "Parken" überträgt sich dann ohne nennenswerte Veränderung auf die endgültige Position des aufgebrachten Gegenstandes, relativ zur Vorderkante des Trägerobjektes.
Ferner reagiert die Zuführeinheit über den Sensor 5 individuell auf die entsprechenden Trägerobjekte, so daß auf einen vorgegebenen konstanten Abstand der zugeführten Trägerobjekte verzichtet werden kann. Die Geschwindigkeitsangleichung zwischen der Geschwindigkeit des Vakuumpositionierbandes und derjenigen der Trägerobjekte wird entweder über eine mechanische Kopplung erreicht oder elektrotechnisch durch Abtastung der Trägerobjektgeschwindigkeiten mittels Geschwindigkeitssensorik. Diese läßt den Einsatz der Zuführeinheit als nachträgliche Ergänzung auch in schon vorhandenen Produktionsstrecken zu.

Claims

Verfahren zum Auflegen von dünnen Gegenständen (14), insbesondere Karten, Disketten, Werbeartikeln auf vorbei bewegte Trägerobjekte (16), insbesondere Zeitschriften, Werbebeilagen oder Faltschachteln mittels eines über den Trägerobjekten (16) angeordneten, anhaltbar umlaufenden Vakuumpositionierbandes (1) zum Herantransportieren und positionsgenauen Auflegen der dünnen Gegenstände (14) auf die Trägerobjekte (16), mit den Schritten – Heranbringen der Gegenstände (14) an das Vakuumpositionierband (1), – Transportieren der Gegenstände (14) am die Gegenstände ansaugenden Vakuumpositionierband in Richtung zum Ort des Auflegens auf die Trägerobjekte (16), – Anhalten des Vakuumpositionierbands, wenn ein Gegenstands-Sensor (4) das Ankommen eines Gegenstands (14) an einem vorbestimmten Ort erfaßt, – Weiterlaufen des Vakuumpositionierbandes (1), wenn ein Trägerobjekt-Sensor (5) das Ankommen eines darunter heranbewegten Trägerobjekts (16) feststellt, und Zuführen des Gegenstands (14) vom Vakuumpositionierband (1) auf das Trägerobjekt (16) mit einer Geschwindigkeit, die im wesentlichen der des Trägerobjekts (16) entspricht.
Vorrichtung zum Auflegen von dünnen Gegenständen (14), insbesondere Karten, Disketten, Werbeartikeln auf vorbei bewegte Trägerobjekte (16), insbesondere Zeitschriften, Werbebeilagen oder Faltschachteln zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit – einem Vakuumpositionierband (1), das zum Festhalten, Transportieren und positionsgenauen Auflegen der Gegenstände (14) auf die Trägerobjekte anhaltbar umlaufend über den Trägerobjekten (16) angeordnet ist, – einem Gegenstands-Sensor (4) zur Erfassung der mittels Vakuumpositionierband zu den Trägerobjekten herantransportierten Gegenstände (14) an einem vorbestimmten Ort, – einem Antrieb des Vakuumpositionierbands (1), der mittels des Gegenstands-Sensors (4) anhaltbar ist, wenn ein Gegenstand an einer vorbestimmten Stelle ankommt, und – einem Trägerobjekt-Sensor (5), mit dem ein an einem vorbestimmten Ort ankommendes Trägerobjekt (16) erfassbar ist zum Veranlassen des Weiterbewegens des Vakuumpositionierbands mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie die der Trägerobjekte (16).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Vakuumpositionierband (1) transportierten Gegenstände (14) vom Vakuumpositionierband gehalten und auf ihrer anderen Seite von einem Leitblech (9) abgestützt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein von der Bewegung des Vakuumpositionierbandes (1) angetriebenes Andrückband (11), das die auf die Trägerobjekte aufgelegten Gegenstände an die Trägerobjekte andrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Vorrichtung um die Wellenachse einer einlaufseitigen Vakuumpositionierband-Welle (2) schwenkbar ist (A) und eine Andruckrolle um die Wellenachse der auslaufseitigen Welle (3) schwenkbar ist (C).