DE4028298C2 - Vorrichtung zur automatisierten Handhabung von Stapeln aus Büchern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automati­ sierten Handhabung von Stapeln aus Büchern oder deren Vor- und Zwischenprodukte.

In der Druckindustrie werden trotz eines hohen Me­ chanisierungs- und Automatisierungsgrades menschliche Arbeits­ kräfte für Handhabungsaufgaben eingesetzt. Insbesondere bei der Herstellung von Bucherzeugnissen fallen Handhabungsaufgaben an, z. B. werden Vorprodukte von Hand auf Paletten gestapelt und an anderer Stelle zur Weiterverarbeitung wieder entstapelt, oder es werden am Ende des Fertigungsprozesses die Fertigprodukte wieder­ um manuell auf versandfähige Paletten gestapelt.

Eine mit Palettierauf­ gaben betraute Arbeitsperson kann zwar ein Palettier-Setzschema selbst bestimmen, d. h. in Anbetracht der hohen Sortenvielfalt bei sehr geringer Wiederholfrequenz für ein und dasselbe Buchformat können bei gleichzeitiger Überprüfung der Qualitätsmerkmale Setzmuster intuitiv erzeugt werden, und es können Unregelmäßig­ keiten oder Instabilitäten im Aufbau unmittelbar korrigiert werden. Dem steht andererseits der hohe Zeit- und Kostenaufwand der manuellen Handhabung gegenüber.

Forderungen nach Vereinfachung des Produktionsprozesses, Verkürzung der Durchlaufzeit und Senkung der Personalkosten haben zu vielfältigen Überlegungen geführt. Zum einen werden heute zur Vermeidung von Beschädigungen einzelne Bücher oder Bücherstapel durch Folienschrumpf gesichert, so daß sie dann durch an Palettierautomaten oder Industrierobotern angebrachte Greifer problemlos gehandhabt werden können. Dies gilt aber nur für einen Teil der Fertigprodukte. Ein hoher Teil des Sortiments muß ohne Folienschrumpfverpackung gehandhabt werden, wozu auch solche Fertigprodukte gehören, die noch im Nachhinein mit einem Schutz­ umschlag ausgestattet werden, und natürlich fehlt auch bei allen Vor- und Zwischenprodukten eine Folienverpackung.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das Problem der automatisierten Palettierung zu lösen, wobei allen Versuchen gemeinsam die mechanische Ausführung einer Vorrichtung zum Greifen und Ablegen von Produktstapeln unter Zuhilfenahme von Handhabungsautomaten oder Industrierobotern war. Die Versuche haben jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt, einerseits wegen der aufwendigen Gestaltung der Mechanik und wegen der viel Zeit erfordernden Justierungsvorgänge am Greifer zur Einstellung auf das jeweilige Buchformat sowie auf die Höhe des Buchstapels bei jedem Formatwechsel, andererseits weil mit einem mechanischen Greifer nicht sichergestellt werden kann, daß die Produkte unbe­ schädigt bleiben. In der Buchfertigung überwiegt daher nach wie vor die manuelle Handhabung.

Zum Stand der Technik wird noch ausgeführt:

Die Offenlegungsschrift DE 37 41 091 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur automatischen Handhabung von Stückgut. Die Vorrichtung umfaßt einen Greifer, der mit einer Unterdruckquelle arbeitet. Der Greifer besitzt eine Vorderseite, an die die Unterdruckquelle angeschlossen ist. An der Vorderseite weist der Greifer gleichmäßig verteilt angebrachte Kammern oder Kanäle auf, die als Saugkanäle ausgebildet sind. Die Kanäle sind über eine Lochblende mit der Unterdruckquelle verbunden. Die Lochblende sorgt für eine Drosselung der Ansaugströmung. Die Lochblende besitzt die Ausmaße, die der Vorderseite mit den Kanälen entspricht. Die Form der Kanäle und Lochblende ist über die Fläche der Vorderseite gleichmäßig verteilt.

Diese Vorrichtung weist mehrere Vorteile auf. Wenn der Greifer arbeitet, wird der Unterdruck auf alle Kanäle weitergeleitet. All die Kanäle, die nicht von einem zu transportierenden Objekt bedeckt sind, saugen Luft. Daher ist der Luftstrom beträchtlich, der durch die unbedeckten Löcher strömt. Er baut den Unterdruck ständig ab. Hohe Saugleistungen sind erforderlich, um einen halbwegs brauchbaren Unterdruck herzustellen. Ein hohes Pumpvolumen wird in Kauf genommen. Da der Nebenstrom beträchtlich ist, ist der Unterdruck nur relativ schwach ausgebildet. Die Stärke des Unterdrucks legt die Haltekraft fest. So können Objekte nur an den großen Flächen sicher erfaßt werden. Bücher und auch Vor- und Zwischenprodukte können nicht an den Seiten sicher gefaßt werden, da die Unterdruckquelle ein nicht ausreichendes Vakuum herstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Handhabung von Stapeln aus Büchern oder deren Vor- und Zwischenprodukte so auszubilden, daß unter Verwendung eines durch einen Handhabungsautomaten oder eines durch einen Industrieroboter steuerbaren Greifers eine schonende, jedigliche Beschädigung vermeidende, Handhabung sowie eine rasche und problemlose Anpassung an unterschiedliche Formate möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Gesamtheit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung braucht zum Erfassen des Stapels lediglich an eine Stirnseite des Stapels herangefahren zu werden. Dieses ist durch den Einsatz der Unterdruckkammer möglich. Es ist dadurch in vorteilhafter Weise möglich, jede Art von Setzmuster zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist universell für verschiedenste Buchformate und Gebindetypen geeignet, und zwar nicht nur für Bücher mit hartem Einband (Hardcover) und solche mit Schutzumschlag, sondern auch für Taschenbücher sowie für Vordrucke ohne Einband und für biegeschlaffe Gebilde.

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend einer Weiterbildung nach Anspruch 2, bei der als Schieber eine Folie dient. Hierdurch ist ein Teil der Öffnung abdeckbar und damit ist die Saugwirkung entsprechend der Höhe der zu handhabenden Stapel einstellbar. Auf diese Weise ist schnell und einfach eine Umstellung der Vorrichtung auf unterschiedliche Stapelhöhen möglich.

Ferner ist es laut Anspruch 3 zweckmäßig, den mit Löchern versehenen Teil der Vorderseite der Kammer an den Seiten und oben mit Dich­ tungsstreifen aus elastisch nachgiebigem Material zu versehen, wobei der obere Dichtungsstreifen vorzugsweise am unteren Ende des Schiebers angebracht ist. Hierdurch erfolgt einerseits eine schonende Anlage des Stapels an der Platte, andererseits eine Abdichtung nach außen, so daß der Unterdruck voll auf den Stapel wirken kann.

Mit Vorteil bildet die Andruckplatte nach Anspruch 5 den Fußpunkt des Stapels und entfaltet unter­ stützende Wirkung insbesondere bei biegeschlaffen Produkten.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 6 wird mit Vorteil vermieden, daß die an ihrer Stirnseite halbrunden Buchgebinde durch den Anlagedruck verformt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Palettiersystems mit dem Greifer in zwei Verfahr-Positionen mit und ohne Last einschließlich Gebindestapel und Führein­ richtung (oder Entsorgungsvorrichtung) sowie Palette mit Ladung und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Greifers.

Der Greifer 1 besteht aus einer innen hohlen Kammer 2, die mit­ tels einer Adapterplatte 3 mit dem Betätigungsarm 4 eines nicht dargestellten Industrieroboters verbunden ist und durch dessen Steuerung in Richtung der Achsen x, y, z bewegbar sowie um die Achse z drehbar ist. Der Innenraum der Kammer ist an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle, z. B. an einen Vakuumseitenkanal­ verdichter, an eine Vakuumpumpe oder dergleichen angeschlossen. In der Vorderseite 5 der Kammer 2 sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt Öffnungen oder Kanäle 6 angebracht, über die der Innen­ raum der Kammer 2 mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. Hierdurch kann an der Vorderseite 5 der Kammer im Bereich der Löcher ein so starker Unterdruck erzeugt werden, daß ein Stapel von Büchern oder dergleichen, nachdem er mit einer seiner offenen Stirnseiten an der Vorderseite 5 zur Anlage gebracht worden ist, festgehalten wird und in dieser Lage transportiert werden kann.

Seitlich neben den Löchern 6 und oberhalb von diesen sind Dichtungsleisten 7 bzw. 8 angebracht, die aus elastisch nachgiebigem, weichem Material, z. B. Gummi bestehen, und die dafür sorgen, daß bei angesaugtem Stapel ein möglichst dichter Abschluß nach außen hergestellt wird, und daß die empfindlichen Produkte innerhalb des Stapels schonend am Greifer zur Anlage kommen. Die Dichtungsleisten 7 und 8 stehen daher über die Ober­ fläche 5 etwas vor.

Die obere Dichtungsleiste 8 ist an einem Schieber 9 an­ gebracht, der vertikal so verstellbar ist, daß wahlweise ein Teil der Löcher 6 abgedichtet werden kann. Hierdurch ist die Größe des wirksamen Bereiches der Löcher einstellbar, und damit kann rasch eine Anpassung an andere Stapelhöhen vorgenommen werden. Eine Anpassung an unterschiedliche Buchformate ist nicht erforderlich, da die Breite des Lochbereiches einschließlich der seitlichen Dichtungsleisten vorzugsweise auf das kleinste Format abgestellt wird, denn größere Buchformate können auch dann noch sicher erfaßt werden, wenn sie seitlich über die Dichtungsleisten hin­ ausragen.

Der von den Dichtungsleisten 7, 8 gebildete Raum vor den Löchern 6 wird unten durch eine pneumatisch betätigbare Andruckplatte 10 vervollständigt. Die Andruckplatte 10 befindet sich im Betrieb in der dargestellten horizontalen Lage, aus der sie in die gestrichelt dargestellte Bereitschaftslage herunterge­ schwenkt werden kann.

Außen neben den seitlichen Dichtungsleisten 7 ist noch je ein Stapel von Plättchen angeordnet, die horizontal verschieb­ bar sind und in einer einstellbaren Lage über eine Platte 14 mechanisch, z. B. durch Schrauben 13, oder pneumatisch arretierbar sind. Da mit dem erfindungsgemäßen Greifer vorzugsweise die den Buchrücken gegenüberliegenden Stirnseiten erfaßt werden, die häufig ein halbrundes Profil haben, dienen die Plättchen dazu, auf dieses halbrunde Profil der einzelnen Produkte im Stapel eingestellt zu werden, damit der Anpreßdruck nicht zu einer Verformung der Stirnseiten der Produkte führt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Palettierzyklus kommen die Buchgebinde in Form von Stapeln 15 auf einer Zuführbahn 16 so an, daß der Buchrücken 15a dem Betrachter zugekehrt ist, und die Stapel werden am Ende durch eine Haltevorrichtung 17 positio­ niert. Der Greifer wird nun in die Abnahmeposition gefahren. Hierzu wird der Greifer von vorne an die dem Buchrücken 15a gegenüberliegende offene Stirnseite 15b des Stapels herangeführt. Hierbei befindet sich die Andruckplatte 10 in der nach unten weisenden Position. Sobald der Greifer mit dem Buchstapel in Berührung gelangt, wird der Buchstapel infolge des Saugdruckes der Vakuumquelle an die Dichtungsleisten 7, 8 herangezogen. Die Andruckplatte 10 wird in die obere Position geschwenkt, und es entsteht dadurch ein geschlossenes Vakuum, so daß der Buchstapel fest an der Frontseite des Greifers in Position bleibt. Somit ist es möglich, den Buchstapel über eine Seite hebend zu transpor­ tieren und an anderer Stelle wieder abzulegen. Dies wird mit einer Kontrolle des Vakuums begleitet. Es ist aber sicherge­ stellt, daß die Buchprodukte schonend gehandhabt werden, wofür einerseits die Dichtungsleisten 7 und 8 und andererseits die voreingestellten Plättchen 12 sorgen. Die anpassende Vorein­ stellung der Plättchen 12 ist dann von Bedeutung, wenn der Leim­ auftrag noch frisch und nicht ausgehärtet ist, so daß eine vor­ sichtige Handhabung zwingend geboten ist.

Die Ablage eines Buchstapels auf einer Palette 18 wird über ein Programm gesteuert und durchgeführt. Hierzu wird der Greifer in die programmierte Position über der Palette gefahren, wo das Vakuum entlastet und der Buchstapel abgesetzt wird.

Es soll noch erwähnt werden, daß mit Hilfe eines pneumatischen Zusatzsystems, welches auf der Rückseite der Vor­ richtung installiert ist, ein automatisiertes Auflegen von Zwischenlagen 19 möglich ist.

Ein weiterer, besonderer Vorteil der Vorrichtung liegt in der Möglichkeit der Depalettierung. So sind alle palettierten Zyklen aufgrund der Ausgestaltung des Greifers auch umkehrbar zu organisieren. In diesem Fall wird jedes Einzel­ gebinde der Palette entnommen und zu einer peripheren Einrichtung gebracht und abgelegt. Eine solche periphere Einrichtung könnte z. B. das in Fig. 1 dargestellte Zuführband sein, welches ebenso als Entsorgungsband zu benutzen ist, wenn die Abgabe in der gleichen Weise realisiert wird wie eine Aufnahme.

Es ist auch möglich, zu einer Leistungserhöhung zwei Vorrichtungen nebeneinander zu schalten, so daß dann die Vorrichtung in der Ausführung als Doppelgreifer jeweils zwei Gebinde pro Zyklus palettieren bzw. depalettieren kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur automatischen Handhabung von Stapeln aus Büchern oder deren Vor- und Zwischenprodukten unter Verwendung eines durch einen Handhabungsautomaten oder einen Industrieroboter steuerbaren Greifers, der aus einer an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Kammer (2) besteht, wobei die Kammer (2) über in ihrer Vorderseite (5) gleichmäßig verteilt angebrachte Öffnungen oder Kanäle (6) mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und wobei die Vorderseite (5) die wirksame Anlagefläche für eine der offenen Stirnseiten des zu handhabenden Stapels (15) bildet, sowie daß vor der Vorderseite der Kammer (2) ein parallel zu der Vorderseite (5) verstellbarer Schieber (9) so angeordnet ist, daß ein Teil der Öffnungen (6) abdeckbar und damit die Saugwirkung entsprechend der Höhe des zu handhabenden Stapels (15) einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schieber (9) eine Folie dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Öffnung (6) versehene Teil der Vorderseite (5) der Kammer (2) mit Dichtleisten (7, 8) aus elastischem, nachgiebigem Material versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Dichtungsleiste (8) am unteren Ende des Schiebers (9) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des mit Öffnungen (6) versehenen Teils der Vorderseite (5) der Kammer (2) eine Andruckplatte (10) angeordnet ist, die aus einer horizontalen Betriebslage nach unten in eine Bereitschaftslage schwenkbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außen neben den beiden seitlichen Dichtungsleisten (7) je ein Stapel von Plättchen (12) angeordnet ist, und daß die Plättchen (12) horizontal verschiebbar und in einer wählbaren Lage in Anpassung an die Form der Stirnseite der zu handhabenden Produkte arretierbar sind.