-
Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum automatischen Auswechseln von
Greifer und Adapter bei der automatischen Handhabung von Papier-
und Kartonrollen mittels eines Brückenkrans, eine Anordnung
für Wechselstationen sowie ein Vertikalrollenlager, in
dem die Wechselanlage bzw. eine Anordnung für Wechselstationen
für Greifer oder Adapter eingesetzt wird. Aus verschiedenen
Papier- und Kartonqualitäten bestehende Materialbahnrollen
werden mit Hilfe eines Brückenkrans in ein Lager für
Vertikalrollen gefördert, im Lager sortiert und zum Schluss
aus dem Lager zum Versand weitertransportiert. Der Transport wird
bewerkstelligt, indem die Drehachse an der vertikal liegende Materialbahnrolle,
im Folgenden kurz Rolle genannt, am Rollenende mittels Sauggreifer,
am Rollenmantel mittels mechanischer Zangengreifer oder an der Hülsenöffnung
mittels ausfahrendem Dorn zugreift. Der Zugriff kann auch an der Palette
und den darauf befindlichen Rollen erfolgen. Der Zugriff kann auch
durch eine Kombination der oben genannten Methoden erfolgen.
-
In
Papier- und Kartonfabriken werden die Greifer im Allgemeinen über
Bolzen an einem Balken befestigt, der an Seilen von einem Kran hängt.
Die Kraftzufuhr zum Greifer erfolgt über ein oder zwei
Kabel. Am Kranwagen ist eine Kabelspule befestigt, oder das Kabel
wird auf derselben Trommel wie die Hebeseile, zwischen diesen aufgespult.
Alternativ können die Kabel in Form von sich dehnenden
Spiralen angebracht sein. Das Befestigen/Auswechseln des Greifer
geschieht manuell. Der Datenaustausch mit dem Greifer erfolgte früher über
Kabel, heute meist über Funk.
-
Sauggreifer
sind unter anderem aus der Veröffentlichung
SE 454350 bekannt. Aus den Veröffentlichungen
FI 971382 und
FI 96411 ist eine Aufteilung der Saugfläche
in unabhängige Bereiche mittels Dichtungen bekannt.
-
Weil
der Durchmesser der zu manipulierenden Rollen in einer einzigen
Fabrik sogar im Bereich von 600 bis 2500 mm variieren kann, ist
deren Manipulation mittels ein und demselben Greifer sehr schwierig,
praktisch sogar unmöglich. Ein Greifer, der für
Rollen mit großem Durchmesser ausgelegt ist, ist vom Standpunkt
der Raumausnutzung im Lager bei kleinen Durchmessern unvorteilhaft.
Stapeln für Rollen kleinen Durchmessers müssten
mit unverhältnismäßig großen
Zwischenräumen gelagert werden. Doch der Durchmesser des
Saugtellers müsste – um den Zugriff sicherzustellen – möglichst
groß ausgelegt werden.
-
In
den Patentveröffentlichungen
FI
112930 und
FI 118468 sind
Lösungen beschrieben, mit denen der Durchmesser von Sauggreifern
durch Einsatz von Erweiterungsringen minimiert werden kann. In der
erstgenannten Lösung werden die Erweiterungsringe im Arbeitsbereich
der Manipulationsanlage, von ihr gesondert gelagert. In der letztgenannten Lösung
werden die Erweiterungsringe so gelagert, dass sie in der Manipulationsanlage
mitfahren. Dabei erhöhen sie das Gewicht der Manipulationsanlage und
begrenzen deren Bewegung in vertikaler Richtung. Mittels Erweiterungsringen
kann nur auf die Saugfläche eingewirkt werden. Es ist schwierig,
eine für schwerste Rollen ausgelegte Saugvorrichtung in der
Basisstruktur eines für kleinste Durchmesser ausgelegten
Greifers unterzubringen. Beispielsweise werden beim Zugriff auf
Tissuepapierrollen von mehr als 2000 mm Durchmesser typischerweise
3 Stück 22,5 kW Seitenstromgebläse eingesetzt.
Die Motoren, Gebläse und Vakuumtanks erfordern bedeutend viel
Platz. Falls die Anlage eng in Richtung des Durchmessers bzw. der
Horizontalrichtung angeordnet wird, wird sie sehr hoch. Das verschwendet
in Höhenrichtung Lagerraum.
-
Der
Zustand von Sauggreifern erfordert ständige Überwachung.
Mehrmals während einer Schicht müssen an den kritischsten
Stellen Sichtprüfungen durchgeführt werden.
-
Sauggreifer
eignen sich nur für unverpackte Rollen. Um eine verpackte
Rolle aufgreifen zu können, muss die Hülle aufgestochen
werden. Dabei geht ein Teil der Schutzwirkung der Hülle
verloren. Ein mechanischer Zangengreifer dagegen eignet sich sowohl
für umhüllte als auch für unumhüllte
Rollen. Bekannte Lösungen wurden in den Patentveröffentlichungen
DE 19716747 sowie
FI 120489 beschrieben. Beispielsweise
werden in Verarbeitungswerken oft sowohl verpackte als unverpackte
Rollen im gleichen Lager deponiert.
-
Besonders
bei der Manipulation schmaler Scheiben neigen bestimmte Papierqualitäten
zum „telescoping”. Also die Bahn bricht in Papierschlangenform
aus. Um dies zu verhindern, wird bekanntlich die Sauggreifung so
ergänzt, dass mit ausfahrenden Domen an der Hülsenöffnung
zugegriffen wird. In der Veröffentlichung
GB 1388320 wird eine solche Lösung
beschrieben. Greifer, die die Hülsenöffnung benutzen,
werden auch einzeln eingesetzt. Zum Manipulieren von Rollenbündeln
eignet sich die Hülsengreifung schlecht, weil der Zugriff
bis zur untersten Rolle reichen muss. Diese Technik wird auf den
Seiten www.bartholomy.de beschrieben.
-
Es
gibt auch Lager, in denen man bestehende Sauggreifer durch mechanische
Greifer ersetzen will. Es wäre jedoch vorteilhaft, wenn
der teure Sauggreifer weiterhin gebrauchsfertig beibehalten werden könnte.
Zwei Hebevorrichtungen sowie zwei Greifer können aber nicht
an einer Kranbrücke platziert werden, die ursprünglich
nur für einen konzipiert wurde. Das Problem ist lösbar,
wenn der Greifer schnell und meist vorteilhaft automatisch gewechselt
werden kann.
-
In
Bearbeitungszentren sind automatische Werkzeugwechsel bekannt. Bei
Industrierobotern sind sowohl automatische Greifer- als auch Werkzeugwechsel
bekannt. Bekannte Lösungen wurden in den folgenden Veröffentlichungen
beschrieben:
US 5277689 ,
DE 10 2006 057 672 ,
DE 4239768 ,
KR 20090008192 ,
KR 20090033999 ,
WO 2008019859 ,
JP 2009039823 und
JP 2009039792 . Beim Wechseln werden
seitens der Anschlusspartner Mechanik und Stromversorgung, oft auch
Pneumatik oder Hydraulik zusammengeschlossen. Die bekannten Lösungen
lassen sich als solche nicht auf Rollengreifer anwenden, aus Gründen
der Belastungsunterschiede und der verschiedenartigen Eigenschaften
der Transportmechanismen. Ein Greifer im Rollenlager kann 2000–9000
kg wiegen. Dazu kommt, dass eine Anschlusseinheit bzw. ein Greifer
während des Wechselvorgangs horizontal gesehen völlig
frei an Seilen hängt. Ohne Berücksichtigung von
Schwingungen liegt die Positioniergenauigkeit einer Anschlusseinheit
beim Brückenkran im besten Fall in der Größenordnung
einiger Zentimeter. Bei Bearbeitungszentren oder Industrierobotern
dagegen sind die Mechanismen steif und beträgt deren Positionierungsgenauigkeit
Zehntelmillimeter.
-
Im
Vertikalrollenlager beträgt die typische Manipulierkapazität
eines Krans ca. 30 Manipulationen pro Stunde. Natürlich
haben besonders Lagergröße und die Leistungsdaten
des Krans Einfluss auf die Kapazität. Wenn aber ein Großteil
der Produktion oder sogar die ganze Produktion einer Fabrik durch das
Lager geht, ist klar, dass es sich um bedeutende Materialflüsse
handelt, und die Funktionssicherheit des Lagers große wirtschaftliche
Bedeutung hat.
-
Aufgabe
der erfindungsgemäßen Lösung ist die
Beseitigung bekannter Probleme. Die Erfindung ermöglicht
den Anschluss von mehr als einem Greifer an den Kran oder eines
Adapters an den Greifer, vollautomatisch. Damit kann jede Rolle
mit einem Greifer gegriffen werden, der am besten zu ihren Eigenschaften
passt. Auch kann beim Auftreten von Problemen ein problematischer
Greifer automatisch mit einem Ersatzgreifer ausgewechselt werden.
Ein Greifer, der Instandhaltungsmaßnahmen erfordert, kann
in Ruhe in einem mit einer Positionierungsanlage ausgerüsteten
Gestell gewartet werden, während das Lager weiter funktioniert.
-
Für
die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße
Vertikallager sind kennzeichnend, was im kennzeichnenden Teil der
unabhängigen Schutzansprüche dargestellt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt
eine Abwandlung der Erfindung von der Seite betrachtet, senkrecht
von der Kranbrücke aus, das Verschlusselement geöffnet,
im Zentrum teilweise im Schnitt.
-
2 zeigt
dieselbe Abwandlung der Erfindung von der Seite betrachtet, senkrecht
von der Kranbrücke aus, das Verschlusselement geschlossen,
die Verschlusselemente zentral im Schnitt.
-
3 zeigt
dieselbe Abwandlung der Erfindung von der Seite, in Richtung auf
die Kranbrücke betrachtet, die Verschlusselemente zentral
im Schnitt, die Verschlusselemente einander nähernd.
-
4 zeigt
einen Teil des Vertikalrollenlagers von oben betrachtet.
-
5 zeigt
eine Abwandlung der Erfindung von der Seite betrachtet, der mechanische
Zangengreifer teilweise abgebildet, die äquivalenten Teile des
Adaptersektors teilweise im Schnitt.
-
6 zeigt
eine Abwandlung der Greiferwechselstation von der Seite betrachtet,
teilweise im Schnitt.
-
Die
Rollen 1 werden im Vertikallager zu bis zu 15–17
m hohen Stapeln 2 aufeinander gestapelt. Oberhalb der Stapel
bewegt sich die Kranbrücke 24. An den Kabeln der
Brücke bewegt sich Wagen 7, an dem die Hebevorrichtung 37 befestigt
ist. Die von der Hebevorrichtung herab hängenden Hebeseile 9 tragen
das Hebeelement 36. Hebevorrichtung 37, Hebeseile 9 und
Hebeelement 36 bilden die Hebeanlage 38. Das Hebeelement 36 besteht
aus den Seilübertragungselementen 39 und dem oberen
Anschlusselement 11, dessen Gegenstück, das untere Anschlusselement 12,
am Rahmen des Greifers 3, 4 befestigt ist. Das
obere Anschlusselement 11, das untere Anschlusselement 12 und
das Verschlusselement 13 mit dem Kraftelement 14 bilden
die mechanische Anschlussanlage 8. In einer Abwandlung
besteht das Verschlusselement 13 aus einer Achse, die an
der Spitze konisch gehärtet ist. Das Kraftelement ist ein
Luft- oder Hydraulikzylinder, ein aus Elektromotor und Schnecke
bestehender Antrieb oder dergleichen.
-
Seitens
der mechanischen Anschlussanlage dienen die Elemente 16, 18 dem
groben Anpassen der Anschlusselemente in der ersten Phase und die Elemente 17, 19 der
genauen Anpassung der Anschlusselemente in der nächsten
Phase. Die Spitze des oberen Verschlusselements 16 ist
zur Führung horizontal abgeschrägt, und/oder der
Führungsanteil 18 des Anschlusselements 12 trichterförmig
ausgebildet. Damit wird das obere Anschlusselement 16 bei
der ungefähren Annährung an das untere Anschlusselement
auf dem Weg des trichterförmigen Führungsanteils 18 genau
auf das untere Anschlusselement platziert, sowohl horizontal als
orientierungsmäßig in der Rotation, dass bei der
Schlussphase des Zusammenschließens die im Wesentlichen
in Bewegungsrichtung befindlichen Seiten 17 des oberen
Anschlusselements sich unter Führung der ebenfalls im Wesentlichen
in Bewegungsrichtung befindlichen Gegenseiten 19 des unteren
Anschlusselements bewegen, bis die Bewegung beim Zusammentreffen
der Begrenzungsflächen 20 und 21 stoppt. Danach
stößt das Verschlusselement 13 zuerst
unter Führung der Aussparung 15b vom unteren Anschlusselement 12 in
die Aussparung 15a des oberen Anschlusselements und erreicht
zum Schluss von der anderen Seite in die Aussparung des unteren
Anschlusselements 12. Die Aussparungen sind besonders vorteilhaft
mit verschleißbeständigen Hülsen versehen.
-
Die
elektrische Anschlussanlage 40 besteht aus den Kontaktelementen 21a,
b, c, d des oberen Anschlusselements und den Kontaktelementen 22a, b,
c, d des unteren Anschlusselements. An die Spitze des oberen Anschlusselements
befinden sich die Kontaktelemente 21a, b, c, d. Entsprechend
befinden sich an der Gegenfläche des unteren Anschlusselements
die Kontaktelementen 22a, b, c, d. Die Kontaktelemente
wenigstens eines Anschlusselements sind mit Federn und elastischem
Material unterstützt. Die Kontaktelemente im unteren Anschlusselement
sind zu ihren Einsatzzielen verdrahtet. Vom oberen Anschlusselement
sind die Kontaktelemente meist vorteilhaft zum Gehäuse 23 verdrahtet
und dort mit dem Kabel 10 verbunden, dessen Verlegung zum
Wagen 7 entweder über ein Spiralkabel oder mittels
Aufspulen in eine im Wagen befindliche Anlage erfolgt. Von dort
geht die Verkabelung im Allgemeinen zu einem auf der Brücke
befindlichen Steuerzentrum des Krans, wo sich auch die Automatikelemente
des Greifersteuerungssystems befinden, wie CPU, Frequenzumformer,
Motorkupplungen und dergleichen. Das Auswechseln des Greifers geschieht
automatisch und wird von einem Programm sowie den Automatikelementen
gesteuert, die entweder im Rollenverarbeitungssystem oder Kran-
bzw. Greifersteuersystem untergebracht sind. Beim Steuersystem handelt
es sich um bekannte Techniken bei Steuerungen in automatischen Rollenverarbeitungssystemen.
-
Die
Technik für Greiferwechselanlagen kann auch zur Befestigung
von Zusatzgeräten, also Adapter, an den Greifern angepasst
werden. Adapter erweitern die Leistungsdaten des Greifers, z. B.
Durchmesserbereich, oder die Greifeigenschaften. Eine Abwandlung
wird im Folgenden beschrieben. In einer Kartonfabrik werden beispielsweise
aus Randbändern sehr schmale Scheiben 26 geschnitten.
Die schmalen Scheiben können meist vorteilhaft auf einer
runden Palette 27 gebündelt werden. Rollenbündel
auf Paletten können erfindungsgemäß manipuliert
werden, indem am Greifer automatisch ein Adapter angeschlossen wird.
Weil der Anteil schmaler Scheiben an der Produktion im Allgemeinen
gering ist, lohnt es sich nicht immer, für sie einen eigenen Greifer
vorzusehen. Selbstverständlich ist auch dies möglich.
-
5 zeigt
einen Sektor einer Abwandlung eines Adapters 25, der an
einem mechanischen Zangengreifer 3 angeschlossen ist. Die
Anschlusselemente 39 des Adapters sind an den Strukturen
an der Rückseite des Kontaktelements 41 des Greifers
angeschlossen. Die Anschlusselemente 39 des Adapters bestehen
aus Stützdorn 28, Stützkralle 29 und dem
Antrieb 30 zur Bewegung der Stützkralle. Stützdorn
und Antrieb sind am ringförmigen Rahmen 31 des
Adapters angeschlossen. Adapter 25 besteht aus wenigstens
zwei, jedoch meist vorteilhaft aus drei Anschlusselementen 39,
die meist vorteilhaft in gleichen Abständen um den Greifer
herum angeordnet sind. Wenn Greifer 3 sich senkt, um den
Adapter aufzunehmen, werden die Stützdornen 28 in
die Aussparungen 32 und 33 des Greifers gedrückt.
Die Bewegung stoppt, wenn der Rahmen 31 des Adapters auf
die Gegenflächen im Greifer stößt. Danach
werden die Verschlusskrallen 34 mittels Verschlussantrieben 35 in
die Aussparungen bei den Stützdornen 28 gedreht,
und somit ist der Adapter am Greifer angeschlossen. Die elektrische
Anschlussanlage des Adapters entspricht der beim Greifer. Auch das
Auswechseln des Adapters geschieht automatisch und wird von einem
Programm sowie den HW-Elementen gesteuert, die entweder im Rollenverarbeitungssystem
oder Kran- bzw. Greifersteuersystem untergebracht sind.
-
Die
auswechselbaren Greifern können gleichen oder verschiedenen
Typs sein, z. B. teils mechanische und teils Sauggreifer. Greifer
gleichen Typs können mit verschiedenen Leistungsdaten,
z. B. für Rollen in verschiedenen Durchmesserbereichen,
ausgerüstet sein. Natürlich können die
Greifer auch einander gleichen, falls beispielsweise die Gewährleistung
der Lagerfunktionssicherheit dies erfordert.
-
An
die Seiten des Vertikalrollenlagers aus 4 sind die
Wechselstationen für die Greifer platziert. An der linken
Wechselstation 3 ist ein mechanischer Greifer platziert,
an der mittleren Wechselstation 4 ein Sauggreifer für
große Durchmesser und an der rechten Wechselstation 5 an
Sauggreifer für kleine Durchmesser. Wechselstation 6 ist
leer. Wenn der Greifer zum Auswechseln kommt, legt er zuerst den bisherigen
Greifer in der Wechselstation 6 ab und nimmt danach einen
der Greifer aus den übrigen Wechselstationen 6 auf.
Eine der Wechselstationen kann mit Geräten zur Befestigung
und Positionierung von Adapter ausgerüstet sein. Meist
vorteilhaft sind alle Wechselstationen mit Positioniergeräten
ausgerüstet.
-
6 zeigt
einen mechanischen Greifer 3 in einer Wechselstation geparkt.
Positioniergerät 42 kann auch als Wartungsgestell
dienen. Die Positionieranlage 42 besteht aus dem am Boden
befestigten Rahmen 43, Streben 46 und Positionierdorn 44,
der sich in der Hülse 45 in der Mitte des Greiferrahmens befindet.
-
Zusätzlich
zu der abgebildeten sind auch mehrere andere Abwandlungen möglich.
Insbesondere können die Anschlussanlagen auf viele verschiedenen
Arten realisiert werden. Anstelle einer einheitlichen Anschlusskomponente
kann die erste Komponente einer Anschlussanlage beispielsweise aus
zwei Bolzen und die Gegenkomponente aus zwei Hülsen/Löchern
bestehen. Diese Lösung ist von Presswerkzeugen bekannt,
mit dem Unterschied, dass in den Abschrägungen eine größere
Suchreserve vorgesehen ist. In den Bolzen können sich Aussparungen
nach 5 oder querliegende Löcher befinden,
mit deren Hilfe der Verschluss vorgenommen wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - SE 454350 [0003]
- - FI 971382 [0003]
- - FI 96411 [0003]
- - FI 112930 [0005]
- - FI 118468 [0005]
- - DE 19716747 [0007]
- - FI 120489 [0007]
- - GB 1388320 [0008]
- - US 5277689 [0010]
- - DE 102006057672 [0010]
- - DE 4239768 [0010]
- - KR 20090008192 [0010]
- - KR 20090033999 [0010]
- - WO 2008019859 [0010]
- - JP 2009039823 [0010]
- - JP 2009039792 [0010]
