DE3615309C2 - Automatisierte Anlage zum Zuführen von Produktions- und/oder Verpackungsmaterial von einem Lager zu Fertigungsstraßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisierte Anlage zum Zuführen von Produktions- und/oder Verpackungsmaterial zu Fertigungsstraßen mit einem Lager für solches Material und mit Transportwagen, die jeweils eine unabhängige elektrische Stromversorgung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, Arbeitsarmeinheiten zu versorgen, die wenigstens vorübergehend mit diesen Transportwagen verbindbar sind, und mit Führungen, die Wege für die im Einsatz befindlichen Transportwagen zwischen dem Lager und den Fertigungsstraßen definieren, um das Material zu den Fertigungsstraßen zu bringen, und mit einem Computer zur Steuerung der Position und des Arbeitsablaufs der Transportwagen.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine automatisierte Anlage zum Zuführen von Papierrollen und/oder Rollen aus transparentem Material oder Stapel vorbereiteter Kartonzuschnitte zu einer Fertigungs- und/oder Verpackungsstraße (beispielsweise zu Straßen für die Zigarettenherstellung und -verpackung).

Eine automatisierte Anlage der eingangs genannten Art ist durch die GB 21 45 046 bekanntgeworden.

Fertigungsstraßen enthalten bekanntlich eine Anzahl Arbeitsmaschinen, von denen wenigstens einige periodisch mit Produktions- und/oder Verpackungsmaterialien für die in der Straße erzeugten Produkte versorgt werden müssen. Das Einrichten eines eigenen Lagers für jede Arbeitsmaschine bringt eine Anzahl Nachteile mit sich, beispielsweise ein Verstopfen der Umgebung der Maschine, eine Behinderung beim Auffüllen der verschiedenen Maschinenlager und, wenn die Zuführung von jedem Speicherlager zu der entsprechenden Maschine automatisch erfolgt, erhebliche Installationskosten, weil jede Maschine ihr eigenes automatisches Zuführsystem benötigt. Daher wurde eine Anzahl automatischer Anlagen vorgeschlagen, die das Zuführen von Produktions- und/oder Verpackungsmaterial zu Fertigungsstraßen ermöglichen.

Solche Anlagen weisen jedoch wiederum eine Anzahl Nachteile auf, die sich aus der Kapazität und Flexibilität der Versorgung ergeben, insbesondere in Fällen, in denen die Fertigungsstraßen mit einer Vielfalt unterschiedlicher Materialien zu beschicken sind, oder wenn der Lagerbereich in einem ziemlich großen Abstand, beispielsweise in einem Abstand bis zu 1 km, von dem Bereich der Fertigungsstraßen entfernt ist.

Transportwagen der aus der GB 21 45 046 bekannten Anlage weisen bewegliche Arbeitsarme auf, die aus drei über Scharniere miteinander verbundenen Segmenten bestehen. Die Auslenkung der Segmente wird über einen Mikrocomputer gesteuert, so daß der Arbeitsarm mit Hilfe des Mikrocomputers bis zu seiner maximalen Auslenkung gestreckt werden kann. Aufgrund eines Bedienungsfehlers kann der bekannte Arbeitsarm fälschlicherweise zu weit ausgelenkt werden und zur Beschädigung des Lagers führen. Nachteiligerweise kann der bekannte Arbeitsarm auch dann ausgelenkt werden, wenn sich der Transportwagen vom Lager zu den Fertigungsstraßen bewegt.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine automatisierte Anlage zum Zuführen von Produktions- und/oder Verpackungsmaterial zu Fertigungsstraßen zu schaffen, die bei vollautomatischem Arbeitsablauf eine größere Sicherheit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arbeitsarmeinheiten Einrichtungen mit Mikroschaltern aufweisen, die von Teilen des Arbeitsarms in Grenzstellungen betätigbar sind und den Arbeitsbereich des Arbeitsarms begrenzen, und daß die Transportwagen mit einem Sicherheitsschalter versehen sind, der von einem Arbeitskopf am freien Ende eines Arbeitsarms in dessen Ruhestellung niederdrückbar ist zur Ermöglichung einer Fahrbewegung eines mit einer Arbeitsarmeinheit verbundenen Transportwagens.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine automatisierte Anlage nach der Erfindung,

Fig. 2 die perspektivische Ansicht des Lagers der in Fig. 1 dargestellten automatisierten Anlage,

Fig. 3 eine Seitenansicht und

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Transportwagen, der mit einer Arbeitsarmeinheit verbunden ist, wie er in der automatisierten Anlage nach Fig. 1 Verwendung findet.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist eine Anzahl Fertigungsstraßen 1 in einem Fertigungsbereich 2 durch einen Weg 3 mit einem Lager 4 verbunden, der sich in relativ großer Entfernung, die einige hundert Meter und sogar einige Kilometer betragen kann, von dem Fertigungsbereich 2 befin­ det.

Sollte es sich bei den Fertigungsstraßen 1 um Einrichtungen zur Herstellung und Verpackung von Zigaretten handeln, weist jede Fertigungsstraße hintereinander eine Zigaretten-Her­ stellungsmaschine, eine Filter-Montagemaschine, eine Förder- und Gruppierungseinrichtung sowie eine Verpackungs­ maschine auf, deren Ausgang über einen Förderkanal mit einer Cellophan-Umhüllungsmaschine und einer nachfolgenden Schach­ tel-Verpackungsmaschine verbunden ist. Die Ausgänge der verschiedenen Schachtel-Verpackungsmaschinen sind, wiederum über Förderkanäle, mit einer Karton-Verpackungsmaschine verbunden, die jeweils eine Anzahl von Schachteln (oder Stangen) in Kartons verpackt.

Jede Zigaretten-Herstellungsmaschine muß mit Rollen aus Papier versorgt werden, in das der Tabak zur Bildung der Zigaretten eingewickelt werden muß. Jede Filter-Montagema­ schine muß mit Rollen aus Papierstreifen versorgt werden, mit denen die Filter mit den Zigaretten verbunden werden.

Jede Verpackungsmaschine muß mit Rollen aus Metallfolie, z. B. Aluminium, versorgt werden, in welche die Zigaretten einzupacken sind, sowie mit Rollen aus bedruckten Papier­ etiketten, in welche die Metallfolien-Packungen einzuhüllen sind, und gegebenenfalls auch noch mit Rollen aus Steuerban­ derolen. Wenn die Verpackungsmaschine dazu eingerichtet ist, Hartpackungen zu liefern, treten an die Stelle der Etiket­ tenrollen Kartonrollen zur Bildung eines Halsabschnittes und Stapel vorgefertigter Kartonzuschnitte, aus denen die Hart­ packungen gebildet werden. Jede Cellophan-Umhüllungsmaschine muß mit Rollen aus transparentem Material versorgt werden, in welches die Packungen einzuhüllen sind, sowie mit Rollen von Aufreißstreifen, die ein Aufreißen der Hülle aus dem transparenten Material ermöglichen. Jede Schachtel-Verpackungs­ maschine muß mit Stapeln vorgefertigter Kartonzuschnit­ te versorgt werden, aus welchen die Schachteln hergestellt werden, in welche eine Anzahl der zuvor hergestellten Packungen verpackt werden, und es muß auch jede Karton-Ver­ packungsmaschine mit Stapeln vorgefertigter Kartonzuschnitte versorgt werden.

Wie Fig. 2 näher im einzelnen zeigt, umfaßt das Lager 4 ein Hauptlager 5, das aus einer Anzahl vertikaler Einheiten 6 mit Fächern 7 besteht, von denen jedes Fach 7 eine bestimmte Art von Umhüllungsmaterial für eine entsprechende Maschine der Fertigungsstraße 1 enthält, wie es bereits beschrieben wurde.

Wie in Fig. 1 dargestellt, bewegen sich automatische Entnah­ me-Einheiten 8 zwischen den vertikalen Speicher-Einheiten 6 längs horizontaler und vertikaler Koordinatenachsen mit der Möglichkeit, sich um ihre vertikalen Achsen zu drehen. Diese Einheiten 8 werden durch Steuersignale, die von einem im Fertigungsbereich 2 gelegenen, eine Zentraleinheit 9 aufwei­ senden Computer geliefert werden, dazu veranlaßt, aus jedem bezeichneten Fach 7 eine homogene Gruppe 11 des genannten Materials herauszuziehen, gewöhnlich in der Form von Rollen oder von Stapeln vorgefertigter Kartonteile, die dann außer­ halb der Einheiten 6 an Plätzen abgelegt werden, von denen das Material automatisch von Transportwagen 12 übernommen wird, die ebenfalls von der Zentraleinheit 9 gesteuert werden und die genannten Material-Gruppen 11, die in geeig­ neter Weise auf einer Palette angeordnet sind, an Reihen 14 eines Bereitstellungslagers 15, das dem Hauptlager 5 benach­ bart ist, entlang befördern.

Zwischen den Reihen 14 des Bereitstellungslagers 15 sind Führungsmittel angeordnet, die aus magnetischen Schienen 16 bestehen, die außer den Transportwagen 12 auch bewegliche Einrichtungen führen, die aus Transportwagen 18 bestehen, die in noch zu beschreibender Weise von einer mobilen Ein­ heit 19 mit einem Arbeitsarm (Roboter) 20 beladen werden, um danach das Material von dem Lager 4 zu dem Fertigungsbe­ reich 2 längs des Weges 3 zu transportieren.

Die mobile Einheit 19 bewegt sich ständig innerhalb der Grenzen des Bereitstellungslagers 15 und kann automatisch mit dem Transportwagen 18 verbunden werden, von dem sie mit elektrischer Energie versorgt wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist auch der Fertigungsbe­ reich 2 magnetische Schienen 16 auf, die Wege für die Trans­ portwagen 18 zu den verschiedenen Fertigungsstraßen 1 defi­ nieren. In diesem Fertigungsbereich 2 bewegt sich ebenfalls eine ständig auf diesen Fertigungsbereich beschränkte mobile Einheit 19′ mit einem Arbeitsarm, die der mobilen Einheit 19 im Bereitstellungslager 15 gleich ist. Wenn der Weg 3 nicht sehr lang ist, kann die Anzahl der Transportwagen 18 durch einen Transportwagen 18′ (Fig. 3 und 4) ersetzt werden, der zusätzlich zu einer Ladefläche 22 ständig mit einem Arbeits­ arm 20 versehen ist, wie es die Fig. 3 und 4 zeigen, und in bekannter Weise eine Plattform 23 aufweist, auf der sich ein um eine vertikale Achse drehbarer Turm 24 befindet, der seinerseits mit einem um eine horizontale Achse 25 schwenk­ baren ersten beweglichen Arm 26 versehen ist. An dem oberen Ende dieses ersten Armes 26 ist mittels einer Achse 27 ein zweiter beweglicher Arm 28 gelagert, an dem wiederum mittels einer horizontalen Achse 29 ein Arbeitskopf 30 angebracht ist, der vorzugsweise mit einem bekannten Greifer versehen ist.

Der Transportwagen 18′ ist mit Sicherheitseinrichtungen versehen, welche den zulässigen Arbeitsbereich des Ar­ beitsarmes 20 begrenzen. Mehr im einzelnen bestehen diese Sicherheitseinrichtungen aus Mikroschaltern 32, die in geeigneter Weise auf dem Turm 24 und am beweglichen Arm 28 angebracht sind. Weiterhin ist der Transportwagen 18′ am Umfang mit vertikalen Stäben 33 versehen, die ebenfalls in geeigneter Weise mit Mikroschaltern versehen sind und, wenn sie von dem Arbeitsarm 20 berührt werden, dafür Sorge tra­ gen, daß der Arbeitsarm 20 angehalten wird.

In gleicher Weise ist es dem Arbeitskopf 30 am Arbeitsarm 20 beim Be- und Entladen der Ladefläche 22 sowie Versorgen der Fertigungsstraßen 1 nur erlaubt, sich innerhalb der Grenzen der Ladefläche 22 sowie eines nach außen über stehende Kana­ les 34 zu bewegen, der in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist und durch die Anordnung der genannten Mikroschalter definiert wird. Um weiterhin die Sicherheit beim Betrieb des Arbeitsarmes 20 zu verbessern, ist die Plattform 23 mit einem Schalter 36 versehen, der von dem Arbeitskopf 30 am Arbeitsarm 20 niedergedrückt werden muß, um eine Bewegung des Transportwagens 18′ zu ermöglichen, wodurch gewährleistet ist, daß während der Bewegung des Transportwagens 18′ der Arbeitsarm 20 eine Ruhestellung einnimmt.

Der Transportwagen 18′ ist ebenso wie auch der Transportwa­ gen 18 mit einer unabhängigen elektrischen Stromversorgung versehen, die von einer Batterie 40 gebildet wird, die auch die Antriebsmotoren des Arbeitsarmes 20 speist.

Der der Steuerung dienende Rechner mit der Zentraleinheit 9, welche ROM- und RAM-Speicher enthält, steuert das automa­ tische Herausziehen der verschiedenen Materialarten (verschiedene Arten von Rollen und von Stapeln vorgefer­ tigter Kartonteile) aus den verschiedenen Fächern 7 der vertikalen Einheiten 6 des Hauptlagers 5 mittels der Ent­ nahmeeinheiten 8, welche Materialien am Eingang des Hauptla­ gers 5 in homogenen Gruppen 11 abgelegt und mittels der automatischen Zentraleinheit 9 und der Transportwagen 12 in den Reihen 14 des Bereitstellungslagers 15 angeordnet wer­ den.

Wenn ein Bereitstellungswagen 18 in das Bereitstellungsla­ ger 15 einläuft, wird er von der Zentraleinheit 9 an den Schienen 16 entlanggeführt und mit einer einen Arbeitsarm 20 aufweisenden mobilen Einheit 19 gekoppelt, welche mobile Einheit sich ständig innerhalb des Bereitstellungslagers befindet und längs der Reihen 14 positionierbar ist. Der Arbeitsarm 20, der ebenfalls von der Zentraleinheit 9 ge­ steuert wird, entnimmt den verschiedenen homogenen Mate­ rialgruppen 11 eine Kombination der verschiedenen Arten dieser Rollen und Stapel vorgefertigter Kartonzuschnitte, die dem programmierten mittleren Gesamtbedarf der Ferti­ gungsstraßen 1 an diesen Materialen während einer vorgegebe­ nen Zeitspanne entspricht. Diese Materialien werden dann auf die Ladefläche 22 des Transportwagens 18 von dem Arbeits­ arm 20 aufgeladen, der innerhalb des Sicherheits-Kanals 34 arbeitet. Nachdem der Transportwagen 18 beladen worden ist, bewegt er sich automatisch längs des Weges 3 zum Fertigungs­ bereich 2, wo er automatisch mit einer mobilen Einheit 19′ gekoppelt wird, die ständig innerhalb des Fertigungsberei­ ches 2 arbeitet.

Von der Zentraleinheit 9 gesteuert, bewegt sich dieser Transportwagen 18 zusammen mit der mobilen Einheit 19′ längs der magnetischen Schienen 16 zu der Fertigungsstraße 1, die neues Material benötigt. Nach einer genauen Positionierung des Transportwagens 18, beispielsweise unter Verwendung von Fotozellen-Einrichtungen 37, wird der Arbeitsarm 20 akti­ viert, um von dem Transportwagen 18 diejenige Art des Mate­ rials abzuladen, die der Fertigungsstraße 1 zuzuführen ist. Die die Fertigungsstraßen 1 bildenden Maschinen weisen vorzugsweise Sensoren auf, die zusätzlich zur Aktivierung automatischer Zuführeinrichtungen, beispielsweise von Ein­ richtungen zum automatischen Ersetzen einer leeren Rolle durch eine gewöhnlich in der Maschine selbst montierte Vorratsrolle, die Zentraleinheit 9 mit Signalen versorgen, welche den Materialbestand und die Notwendigkeit für dessen Ergänzung signalisieren. Nachdem das zugeführte Material vollständig von dem Transportwagen 18 abgeladen worden ist, läuft der Transportwagen 18 zurück zum Lager 4. Die Anzahl der eingesetzten Transportwagen 18 ist der Länge des Weges 3 direkt proportional.

Wie bereits angegeben, kann jedoch im Falle eines relativ kurzen Weges 3 ein Transportwagen 18′ benutzt werden, der ständig mit einem Arbeitsarm 20 versehen ist. In diesem Fall werden keine beweglichen Transportwagen 19 und 19′ benötigt, die ständig im Lagerbereich 4 bzw. im Fertigungsbereich 2 operieren, und es wird der Transportwagen 18′ von dem Ar­ beitsarm 20 in dem Bereitstellungslager 15 beladen und das Ganze zum Fertigungsbereich 2 gebracht.

Aus Sicherheitsgründen betätigt der Arbeitskopf 30 während der Fahrt des Transportwagens 18′ den Schalter 36, wodurch die Aktivierung der Motoren auf dem Transportwagen 18′ ermöglicht wird.

Die Vorteile der automatisierten Anlage zur Materialzufuhr nach der Erfindung ergeben sich in klarer Weise aus der vorstehenden Beschreibung.

Insbesondere ermöglicht das System einen Verzicht auf spe­ zielle Lager für jede einzelne Maschine. Das einzige Lager 4 läßt sich in solcher Weise anlegen, daß es die Arbeitsweise der verschiedenen Fertigungsstraßen nicht beeinträchtigt. Weiterhin gestattet das Anlegen eines Hauptlagers 5 und eines Bereitstellungslagers 15 ein stetiges Auffüllen des Hauptlagers 5, während zugleich ein hohes Maß an Flexibili­ tät beim Zuführen des Materials zu den Fertigungsstraßen 1 erzielt wird, das sich stets nach den speziellen Bedürfnis­ sen der einzelnen Fertigungsstraßen richten kann. Diese Automatisierung und Flexibilität des Betriebes kann noch bedeutend erhöht werden, indem von Arbeitsarmen 20 (Robotern) Gebrauch gemacht wird, die auf mobile Einheiten montiert sind, die ständig oder vorübergehend an entspre­ chende Transportwagen angekoppelt werden können, solche Transportwagen geeignete Materialkombinationen transportie­ ren und die Arme mit Energie versorgen können.

Endlich ist ein wichtiges Merkmal die Anbringung von Sicherheitseinrichtungen, welche insgesamt den Betrieb des Arbeitsarmes 20 überwachen.

Für den Fachmann ist es klar, daß an dem beschriebenen System Änderungen vorgenommen werden können, ohne daß da durch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Beispielsweise können andere Anordnungen für das Lager 4, die Arbeitsarme 20 und die Transportwagen 18 und 18′ vorge­ sehen werden. Auch kann es sich bei den Fertigungsstraßen 1 um Straßen oder Bänder zur Herstellung und/oder Verpackung von anderen Produkten als Zigaretten handeln.

Claims (8)

1. Automatisierte Anlage zum Zuführen von Produktions- und/oder Verpackungsmaterial zu Fertigungsstraßen (1)
mit einem Lager (4) für solches Material (11) und mit Transportwagen (18, 18′), die jeweils eine unabhängige elektrische Stromversorgung (40) aufweisen, die dazu eingerichtet ist, Arbeitsarmeinheiten (20) zu versorgen, die wenigstens vorübergehend mit diesen Transportwagen (18, 18′) verbindbar sind,
und mit Führungen, die Wege für die im Einsatz befind­ lichen Transportwagen (18, 18′) zwischen dem Lager und den Fertigungsstraßen definieren, um das Ma­ terial zu den Fertigungsstraßen (1) zu bringen,
und mit einem Computer zur Steuerung der Position und des Arbeitsablaufes der Transportwagen (18, 18′)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsarmeinheiten (20) Einrichtungen (32, 33) mit Mikroschaltern aufweisen, die von Teilen (24, 26, 28) des Arbeitsarms in Grenzstellungen betätigbar sind und den Arbeitsbereich des Arbeitsarms begrenzen,
und daß die Transportwagen (18, 18′) mit einem Sicherheitsschalter (36) versehen sind, der von einem Arbeitskopf (30) am freien Ende eines Arbeitsarms in dessen Ruhestellung niederdrückbar ist zur Ermöglichung einer Fahrbewegung eines mit einer Arbeitsarmeinheit (20) verbundenen Transportwagens (18, 18′).

2. Automatisierte Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (4) ein Hauptlager (5) und ein Bereitstellungsla­ ger (15) umfaßt und wenigstens eine Arbeitsarm-Einheit (20) vorgesehen ist, um das Material (11) dem Bereit­ stellungslager (15) zu entnehmen und auf die Transport­ wagen (18, 18′) zu laden.

3. Automatisierte Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptlager (5) wenigstens eine vertikale Speicherein­ heit (6) mit Fächern (7) und eine erste automatische Einrichtung (8) umfaßt, die längs wenigstens zwei zu­ einander senkrechter Koordinatenachsen verfahrbar ist, um das Material (11) den Fächern (7) zu entnehmen, bzw. in die Fächer (7) einzulagern.

4. Automatisierte Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zweiten Transportwagen (12) zum Transportieren des dem Hauptlager (5) entnommenen Materials (11) zu Stellen des Bereitstellungslagers (15) umfaßt, die den verschiedenen Materialarten, welche das Lager (4) ent­ hält, spezifisch zugeordnet sind.

5. Automatisierte Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsarm-Einheit (20) als in­ tegraler Bestandteil eines entsprechenden Transportwa­ gens (18′) mitgeführt wird, um das Material (11) zwi­ schen dem Lager (4) und den Fertigungsstraßen (1) zu transportieren.

6. Automatisierte Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens zwei die genannten Ar­ beitsarme (20) aufweisenden Transportwagen (18, 18′) vorgesehen sind, von denen der eine dauernd im Bereich des Bereitstellungslagers (15) und der andere im Be­ reich der Fertigungsstraßen (1) verkehrt, und daß zwi­ schen dem Bereitstellungslager (15) und dem Fertigungs­ straßen (1) ein Transportwagen (18) arbeitet, der dem Materiltransport dient.

7. Automatisierte Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Anzahl Transportwagen (18) umfaßt, die für eine von den Arbeitsarmeinheiten (20) unabhängige Bewe­ gung zwischen dem Bereitstellungslager (15) und den Fertigungsstraßen (1) eingerichtet sind.

8. Automatisierte Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (11) aus einer Anzahl unterschiedlicher Verpackungsmaterialien besteht.