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Technischer
Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Bildung eines Stapels aus einer
Vielzahl von flachen, steifen Gegenständen, wie solche, die als flach
gefaltete Schachteln als ein Strom von überlappenden geschindelten
Gegenständen
in Fluss sind bzw. verlaufen, insbesondere ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur automatischen Ausführung sowie eine Vorrichtung
zur Zählung
der Anzahl von Gegenständen,
welche den Stapel bilden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
der Herstellung von gewellten bzw. gerippten Schachteln wird auf
einer Well- bzw. Riffelmaschine hergestellter Wellkarton geschnitten
und in Rohlinge einer gewünschten
Form umgewandelt, welche dann auf eine andere Weise bedruckt oder oberflächenbehandelt
werden können.
Danach werden die Rohlinge zur Bildung von Schachteln in einer Maschine
flach gefaltet und geleimt bzw. geklebt, die allgemein als eine
Faltschachtelklebemaschine bekannt ist.
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Am
Auslass einer Faltschachtelklebemaschine werden individuelle flach
gefaltete und geklebte Schachteln in einem überlappenden geschindelten Verhältnis gestapelt,
entweder in einem untergestapelten oder übergestapelten Zustand. Untergestapelt bedeutet,
dass es eine vorangehende Schachtel und eine nachfolgende Schachtel
jeweils mit einer Vorderkante und einer Hinterkante gibt (in Bewegungsrichtung
auf einer Bewegungsvorrichtung gesehen, beispielsweise einem Förderband),
wobei die vorangehende Schachtel vor der nachfolgenden Schachtel auf
der Bewegungsvorrichtung aufliegt, und wobei die Vorderkante der
nachfolgenden Schachtel auf der Bewegungsvorrichtung unter der Hinterkante
der vorangehenden Schachtel aufliegt. Übergestapelt bedeutet, dass
es eine vorangehende Schachtel und eine nachfolgende Schachtel ebenfalls
jeweils mit einer Vorderkante und einer Hinterkante gibt, wobei
die vorangehende Schachtel vor der nachfolgenden Schachtel auf der
Bewegungsvorrichtung aufliegt, und wobei die Vorderkante der nachfolgenden Schachtel
auf der Bewegungsvorrichtung auf der Hinterkante der vorangehenden
Schachtel aufliegt.
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Dieser
geschindelte Fluss bzw. Strom wird zwischen Trocknungsdruckbändern vorwärts bewegt,
die gut zusammendrückbar
sind und ausreichende Trocknungszeit für den Klebstoff ergeben, um
zu verhindern, dass die Schachteln sich entfalten bevor ihr Klebstoff
getrocknet ist bzw. seine Wirkung entfaltet hat. Nach Verlassen
der Druckbänder
werden im Allgemeinen gelenkte bzw. gesteuerte Pakete, welche einen
oder mehrere Stapel aufweisen, die in einer Paketiermaschine aus
diesem Fluss von geschindelten Einzelschachteln erstellt worden
sind, einer Binde- bzw. Umreifungsmaschine oder einem Umreifungsabschnitt
zugeführt,
um schließlich
von einer Palettierstation in übersichtlicher
Anordnung gestapelt zu werden.
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Zum
Erhalt von stabilen Stapeln auf einer Palette sollten die individuellen
Stapel die gleiche Abmessung aufweisen, und alle gegenüberliegenden Seiten
der Pakete müssen
parallel zu einander sein. Deshalb sollte die Paketiermaschine immer
einen Stapel mit der gleichen Anzahl von individuellen flach gefalteten
Schachteln erstellen, diese ausrichten und, wo anwendbar, zur Kompensation
jeglicher abgewinkelten Seiten einen weiteren Stapel um 180° oder um
einen anderen geeigneten Winkel (zum Beispiel 90°) gedreht auf der Oberseite
so zur Bildung eines Pakets anordnen. Dieses einem Block ähnliche Paket
wird dann gewissermaßen
fertig angeordnet für
die Umreifungsmaschine bereit gestellt.
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In
den letzten Jahren haben Hersteller von Maschinen zur Handhabung
von Wellkarton bedeutende Neuerungen gemacht, insbesondere in dem Bereich
von Faltschachtelklebemaschinen, welche beträchtlich schneller und flexibler
bezüglich
Format und Ausführung
der von ihnen handhabbaren Schachteln geworden sind. Die Einrichtzeit
solcher Maschinen ist gering geworden und erlaubt somit Wirtschaftlichkeit
bei kleinen Serien. Wie immer bestimmt das schwächste Glied in der Kette die
Wirtschaftlichkeit, und das schwächste
Glied ist zur Zeit die Paketiermaschine oder die Packeinrichtung,
welche noch arbeitsintensiv und in der Verarbeitung von Schachtelformaten
und -ausführungen
beschränkt ist.
Offensichtlich ist eine Entwicklung der nachfolgenden Maschinen
(beispielsweise solche wie die Paketiermaschine) zurückgeblieben,
trotz der Tatsache, dass die für
die Faltschachtelklebemaschine schon getätigte Investition normalerweise
eine weitere Optimierung der Linie rechtfertigen würde. Diese Bedürfnisse
haben einige Maschinenhersteller versuchen lassen, die Anforderung
zu erfüllen.
Unglücklicherweise
entsprechen bekannte Konstruktionen weder dem Bereich der Produkte
und Formatunterschiede, noch den Anforderungen hinsichtlich der vorhandenen
kurzen Einrichtzeit, noch dem begrenzten Bauraum und nicht zuletzt
dem Preis.
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Durch
Zunahme der Herstellgeschwindigkeit der Faltschachtelklebemaschinen
(bis zu als 15000 Schachteln pro Stunde), ist ein äußerst dynamisches System
für die
Paketiermaschine erforderlich, bis zu dem Ausmaß, dass nun die äußere Grenze
von vorhandener Servo-Technologie erreicht ist. Die Flexibilität in Produktabmessungen
und – formen
vergrößert weiterhin
den Schwierigkeitsgrad einer Bildung von Stapeln aus einem kontinuierlich
zugeführten
Strom von flach gefalteten Schachteln. Die Tatsache, dass jetzt
Unterstapeln mehr und mehr verwendet wird, und dass die neuen Faltschachtelklebemaschinen dieses
ermöglichen,
bedeutet, dass zur Bildung von Stapeln aus dem geschindelten Fluss
eine besondere Herangehensweise ohne Vernachlässigung der herkömmlicheren
Stapelweise, bekannt als Überstapeln,
erforderlich ist.
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Unterschiedliche
Mechanismen bzw. Einrichtungen, die schon verwendet werden, um individuell flach
gefaltete Schachteln zur Bildung eines Stapels zu trennen, sind
untersucht worden:
- 1. Individuelle Beschleunigung
von Schachteln, die darin eine unter die andere geschoben werden,
um einen Stapel zu bilden, oder welche aufeinander fallen, um so
einen Stapel zu bilden.
- 2. Beschleunigung an der unteren Kante von einigen der geschindelten
Schachteln, welche zusammen einen Stapel bilden werden, und diese aufeinander
jeweils auf die Oberseite in ein Auffangfach bzw. eine Auffangvorrichtung
auf einer niedrigeren Höhe
fallen lassen.
- 3. Einbringen eines Trennfingers in einen Stapel, in dem Trennung
vorgenommen werden muss, und Vorwärtsbewegung einer Brücke, wo
das Paket geradeaus gegen eine aufrecht stehende Halteplatte angeordnet
ist. Ein derartiges Beispiel ist zum Beispiel in der US-5493104
beschrieben worden.
- 4. Jeweiliges Beschleunigen der unteren Kante und der oberen
Kante von geschindelten Schachteln und Ermöglichen, dass die Schachteln
in eine Auffangvorrichtung darunter fallen.
- 5. Schief gestapelte Schachteln werden angehoben, und es wird
ihnen ermöglicht,
individuell in ein Auffangfach zu fallen, wo sie weiter fallen können als
ein Stapel nachdem er gezählt
worden ist.
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Alle
diese Lösungen
weisen den Nachteil auf, dass entweder die flach gefalteten Schachteln der
Paketiermaschine auf der Basis einer nach der anderen zugeführt werden
müssen,
oder dass der kontinuierliche, geschindelte Strom angehalten werden
muss, wobei beide Lösungen
die Handhabung verlangsamen.
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Weiterhin
sind Wellkartonschachteln in einem flach gefalteten Zustand im Aufbau
nicht immer rechtwinklig (zum Beispiel Verschlussboden) und/oder
nicht immer symmetrisch verklebt (zum Beispiel weist einen Faltboden
in einer flach gefalteten Form fünf
Kartonstärken
auf, wo der Boden der Schachtel liegt, während er nur zwei Kartonstärken aufweist,
wo die Oberseite der Schachtel liegt). Daraus resultiert, dass eine
in der gleichen Richtung aufeinander geschobene Anzahl von Schachteln
einen Stapel bildet, wobei die Oberseite außer Flucht geraten ist. Wenn
die Schachteln zur Handhabung oder Lagerung gestapelt werden, wird
der gebildete Stapel infolgedessen eine Tendenz um Umkippen aufweisen,
wenn alle Packen von Schachteln in der gleichen Richtung gestapelt
sind. Um aus einem solchen Stapel einen Block zu erstellen, ist
es bekannt, einen zweiten Stapel um 180° in der vertikalen oder horizontalen
Ebene zu verdrehen. Dieses wird als Kompensation bezeichnet. In
Abhängigkeit
von der Produktgestalt ist das auf diese Weise gebildete Paket mehr
oder weniger instabil (zurückzuführen auf
Harmonikabewegung).
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Zur
Kompensation der Stapel und zur Beseitigung von Versatz auf Grund
von schrägen
bzw. schiefen Seiten sind verschiedene Mechanismen bekannt.
- 1. Ein Stapel von Schachteln wird von Hand
um 180° gedreht
und auf die Oberseite eines vorherigen, aus Schachteln gebildeten
Stapels platziert.
- 2. Die Schachteln fallen auf eine Auffangplatte und bilden einen
Stapel. Diese Platte ist im Zentrum einer Trommel in Richtung der
Längsachse eingebracht,
wobei der Stapel in Ruhe bleibt und sich die Trommel um 180° um ihre
Längsachse dreht,
so dass der untere Rand der Auffangplatte jetzt auf der Oberseite
ist. Die folgenden Stapel bildenden Serien von Schachteln fallen
nun auf diese herab. Ein Schieber am Seitenrand drückt die
beiden Stapel gleichzeitig aus der Trommel heraus, so dass sie aufeinander
fallen und zusammen ein kompensiertes Paket bilden.
- 3. Eine Ausführung
eines Karussells dreht sich in der horizontalen Ebene (wie ein Drehtisch).
Auf vier Seiten (jeweils 2 zu 2 zueinander gegenüber) sind Arme an der Außenseite
angebracht. An diesen Armen ist ein Fingersystem montiert, zwischen
welchen ein Stapel geklemmt bzw. eingespannt werden kann. Der Stapel
wird von dem Fingersystem auf zwei gegenüberliegenden Seiten fest gehalten.
Der gehaltene Stapel kann um 180° um
seine horizontale Achse gedreht werden. Bei jedem Takt dreht sich
das Karussell um 90° weiter,
nach zwei Takten wird der Stapel wieder abgestellt und verlassen.
Auf diese Weise werden nicht gedrehte und gedrehte Stapel aufeinander gestellt,
wobei sie so ein kompensiertes Paket bilden.
- 4. Eine Karussellausführung
dreht sich in der vertikalen Ebene (wie eine Windmühle). Auf
vier Seiten (jeweils 2 zu 2 zueinander gegenüber) sind Arme an der Außenseite
angebracht. An diesen Armen ist ein Spann- bzw. Klemmsystem angebracht.
Wenn ein Paket zwischen diese Spannelemente (welche auf einer der
horizontalen Platten liegen) geschoben wird, dreht sich das Karussell
um 90° (Platte
ist auf der Oberseite). In dieser Position dreht sich das Spannsystem
um seine vertikale Achse. Das Karussell dreht sich um 90° weiter (wieder
horizontal) und schiebt seine Ladung auf einen schon vorhandenen
nicht gedrehten Stapel.
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Eine
weitere Ausführungsform
dieses Drehvorgangs in der vertikalen Ebene ist in der US-3970202 beschrieben,
bei welcher zwei Empfangsstationen für Schachteln in vertikal beabstandeten
Ebenen angeordnet sind. Es sind Einrichtungen zum Umdrehen eines
Stapels von gefalteten Schachteln vorgesehen, die in einer ersten
Station abgestellt sind, und zum Abstellen desselben in einer zweiten Station
auf der Oberseite eine Stapels von flach gefalteten Schachteln,
der dort bereits abgestellt worden ist.
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Alle
diese Wege zur Kompensation von unebenen Stapeln weisen den Nachteil
auf, dass eine Kompensation entweder viel Zeit in Anspruch nimmt oder
einen großen
Raum benötigt.
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Außerdem muss
das Rüstproblem
eine besondere Beachtung erhalten. Es gibt einen ansteigenden Trend
zu kleinerem Lager. Das bedeutet, dass ein Hersteller von Kartonschachteln
Aufträge zur
Lieferung von kleineren Mengen an Schachteln erhält. Da der Hersteller ebenfalls
ein kleines Lager wünscht,
müssen
kleinere Produktionsserien wirtschaftlich gemacht werden. Deshalb
weisen moderne Produktionsmaschinen geringe Rüstzeiten und maximalen Ausstoß auf, wobei
dieses alles bevorzugt automatisch abläuft. Hersteller von Faltschachtelklebemaschinen
haben Fortschritte gemacht, alle Arten von Schachteln bei sehr hoher
Geschwindigkeit zu handhaben. Diese Faltschachtelklebemaschinen,
wie beispielsweise eine Paketiermaschine, können ebenfalls die gleiche
Art von Schachteln bei den gleichen hohen Geschwindigkeiten handhaben.
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AT-343150
beschreibt eine Vorrichtung zur Trennung und Stapelung von gedruckten
Produkten. Diese Vorrichtung weist eine Bodenstange auf, welche
eine Art Halteinrichtung bildet, welche geschindelte Ströme nur in
eine Richtung verarbeiten kann. Mit der beschriebenen Vorrichtung
ist es unmöglich, übergestapelte
und untergestapelte flach gefaltete Artikel zu handhaben.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, diese oben genannten Probleme
aufzuheben und eine Maschine zu schaffen, welche die Marktanforderungen
so vollständig
wie möglich
erfüllt.
Um dieses zu erreichen, sollte die Maschine vorzugsweise dazu geeignet
sein, hohe Durchsätze
sehr dynamisch zu bearbeiten und ein hochflexibles System zu bieten.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einer oder mehreren der
folgenden Anforderungen zu entsprechen:
- – Das System
sollte dazu geeignet sein, alle 5 Sekunden ein Paket auszugeben.
- – Die
vorgeschlagenen Abmessungen betragen minimal 180 mm × 180 mm
und maximal 1400 mm × 1400
mm.
- – Das
System sollte dazu geeignet sein, die größtmögliche Auswahl von Produktformen
verarbeiten zu können.
Das bedeutet, dass Kompensation der Pakete möglich sein muss.
- – Über- und
untergestapelte Probleme sollten auch handhabbar sein.
- – Die
Pakete sollten jederzeit geführt
werden, um instabile Pakete zu verhindern.
- – Die
manuelle Einstellung sollte auf ein Minimum reduziert und so einfach
gehalten sein, dass die gesamte Rüstzeit immer weniger als 10
Minuten beträgt.
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Es
ist insbesondere ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Erstellen von stabilen Paketen von flach
gefalteten Schachteln aus einem kontinuierlichen Strom bzw. Fluss
von flach gefalteten Schachteln in einem überlappenden geschindelten
Verhältnis
zu schaffen, ohne dass der kontinuierlich Fluss angehalten wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
obigen Ziele werden erreicht durch eine Maschine zur Herstellung
eines Stapels von steifen, flachen Gegenständen, gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Maschine weist Folgendes auf: eine Eingabeeinrichtung zur Zuführung eines
horizontalen Flusses an steifen, flachen Gegenständen, wie beispielsweise flach
gefaltete Schachteln, welche sich in einem überlappenden geschindelten
Verhältnis
zueinander befinden und in einer ersten Richtung verlaufen, einen
Schubmechanismus für
einen Eingriff mit einer Seite eines der flachen Gegenstände und zum
Lenken bzw. einer Vielzahl an flachen Gegenständen in einen vertikalen Stapel
an einer ersten Stelle. Der Schubmechanismus weist Folgendes auf: eine
Schlitteneinrichtung zur Bewegung bzw. Verschiebung in der ersten
Richtung; einen unteren Schubmechanismus, welcher auf der Schlitteneinrichtung
montiert ist; und einen oberen Schubmechanismus, welcher auf der
Schlitteneinrichtung montiert ist. Die Maschine umfasst weiterhin
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungen der unteren und
der oberen Schubmechanismen, wobei die Steuereinrichtung den Betrieb
des oberen und/oder des unteren Schubmechanismus derart steuert,
dass der untere Schubmechanismus in Eingriff mit einer Seite eines
der flachen Gegenstände
gelangt und eine Vielzahl an flachen Gegenständen in den vertikalen Stapel
lenkt, falls der horizontale Fluss an Gegenständen überstapelt ist; und der obere
Schubmechanismus wenigstens eine Vielzahl an flachen Gegenständen zum
Bilden des vertikalen Stapels ausstößt, falls der horizontale Fluss
an Gegenständen
unterstapelt ist. Durch Vorsehen sowohl eines unteren Schubmechanismus
als auch eines oberen Schubmechanismus an ein und derselben Maschine
können
beide Arten von geschindelten Strömen, übergestapelte und untergestapelte,
mit derselben Maschine bearbeitet werden.
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Die
Maschine kann so ausgeführt
sein, dass der untere Schubmechanismus angepasst ist, um sich nach
oben zu bewegen und die Stapelbildung von dem oberen Schubmechanismus
zu übernehmen,
wenn die flachen Gegenstände
unterstapelt sind.
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Die
Maschine kann so ausgeführt
sein, dass sich der obere Schubmechanismus mit einer Seite eines
der flachen Gegenstände
im Eingriff befindet und die Vielzahl an flachen Gegenständen in
den vertikalen Stapel lenkt, wenn die flachen Gegenstände unterstapelt
sind.
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Die
erfindungsgemäße Maschine
kann ferner eine Übertragungseinrichtung
zum Anheben des Stapels und zum Übertragen
desselben zu einer zweiten Stelle aufweisen, wobei die Übertragungseinrichtung
ausgebildet ist, um optional den Stapel um einen vorbestimmten Winkel
zwischen dem Anheben des Stapels an der ersten Stelle und dem Übertragen
desselben zu der zweiten Stelle zu drehen; vorzugsweise erfolgt
die Drehung um eine vertikale Achse.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Bewegung des Schubmechanismus zeitlich und örtlich gesteuert
werden, zum Beispiel durch ein auf Software basierendes Steuersystem,
durch ein hydraulisches oder pneumatisches Steuersystem, oder beispielsweise
durch einen Steuerantrieb, welcher manuell betrieben wird. Vorzugsweise
ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, beispielsweise eine solche
wie ein Computer, ein PC, ein PLC, ein FPGA oder jede andere geeignete
programmierbare Steuereinrichtung. Vorzugsweise wird der Schubmechanismus
so aktiviert, um eine Bewegung in Richtung der ersten Stelle auszuführen, welche
bezüglich
der Bewegung des horizontalen Flusses an flachen Gegenständen beschleunigbar
ist. Vorzugsweise empfängt
er ein geeignetes Signal oder geeignete Signale von der Steuereinrichtung,
um die Startzeit, die Beschleunigungsrate und den Sollzeitpunkt
des Beschleunigungsendes zu steuern. Die Bewegung des Schubmechanismus
kann an seinem Platz oder Ort oder in seiner Bewegungsausdehnung
in Übereinstimmung
mit einer Abmessung der zu stapelnden flach gefalteten Schachteln
gesteuert werden, das heißt,
je dicker die zu stapelnden f ach gefalteten Schachteln sind, umso
höher bewegt
sich der Schubmechanismus. Diese Bewegung wird in Übereinstimmung
mit geeigneten Signalen ausgeführt,
die von der Steuereinrichtung empfangen werden.
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Im
Gegensatz dazu, dass die flach gefalteten Schachteln zuerst eine
nach der anderen zugeführt werden
müssen,
macht ein Erstellen eines Stapels aus flach gefalteten Schachteln
in einem überlappenden
geschindelten Verhältnis
zueinander die Handhabung davon viel schneller im Vergleich zu vorher bekannten
Maschinen.
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Eine
Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung weist kurze, einfache Rüstzeiten mit kleinen aber leicht
zugreifbaren zuverlässigen Überwachungen
bzw. Bedienungen auf. Flexibel bedeutet Verarbeitung von Wellkartonschachteln
im weitesten Sinn des Wortes: damit sind 4/6-Punkt verklebte Schachteln
gemeint, lange Nähte
bzw. Falze und Faltbodenschachteln mit in großem Ausmaß variierenden Abmessungen
und Formen. Eine Modularität
wird dadurch erhalten, dass die Maschine in drei Basisverarbeitungseinheiten
aufgeteilt ist.
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Der
Funktionszyklus bzw. -takt der Maschine pro Station kann wie folgt
sein:
- – Die
Schachteln werden von den Trocknungsdruckbändern der Faltschachtelklebemaschine
zu einer Paketiermaschine in geschindelter Weise übergeben.
Sie werden Stück
für Stück gezählt und
bei Erreichen einer voreingestellten Menge von dem Rest durch eine
beschleunigte Bewegung getrennt. Der Stapel, der gebildet wird, kommt
an einer Halteplatte zur Anlage. Der erste Abschnitt wird als ein
Paketzählersammler
bzw. als eine Paketzählauffangeinrichtung
bezeichnet.
- – Bei
bestimmten Schachteltypen ist eine Kompensation erforderlich, um
leicht zu handhabendes Bündel
oder Paket zu erhalten. Dieses wird dadurch erlangt, dass eine erste
Schicht (Stapel) angeordnet und eine zweite oder Kompensationsschicht
(Stapel) um –90°, +90° oder 180° gedreht wird,
bevor sie auf der ersten Schicht aufgelegt wird. Dieses Rotations-/Kompensationssystem weist
vorzugsweise einen vierachsigen Portalroboter mit Greifarmen auf.
- – Sobald
das (kompensierte) Bündel
oder Paket gebildet ist, kann es in einem Ausgabetunnel ausgerichtet
werden. Der Ausgabetunnel besteht aus einem Satz Seitenplatten und
Schiebern, welche das Paket bewegen bzw. verschieben und es zum Beispiel
in einer nachfolgenden Umreifungsmaschine zu positionieren.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung können der folgenden Beschreibung
einer spezifischen Ausführungsform
des Verfahrens und der Installation zum Stapeln von flach gefalteten
Schachteln gemäß der Erfindung
entnommen werden; diese Beschreibung wird nur beispielhaft gegeben,
ohne den Bereich der Erfindung einzuschränken. Die unten angegebenen
Figurenreferenzen beziehen sich auf die beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Draufsicht eines Systems gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einer Eingabestation, einem Portalroboterrotationssystem,
einer Absetzeinrichtung und einer Ausgabestation.
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2 ist
eine vertikale Querschnittsansicht der Eingabestation und des Portalroboterrotationssystems
gemäß Linie
II-II' in 1.
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3A–3D sind
schematische Ansichten von unterschiedlichen Positionen eines unteren Schubmechanismus
im Betrieb gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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4A–4D zeigen
unterschiedliche Schritte, die eine Vorrichtung zur Erstellung eines Stapels
aus flach gefalteten Schachteln gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführen
muss, wobei die flach gefalteten Schachteln im überstapelten Zustand zugeführt werden.
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5A–5E zeigen
unterschiedliche Schritte, die eine Vorrichtung zur Erstellung eines Stapels
aus flach gefalteten Schachteln gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführen
muss, wobei die flach gefalteten Schachteln im überstapelten Zustand zugeführt werden.
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6A–6D zeigen
unterschiedliche Schritte, die eine Vorrichtung zur Erstellung eines Stapels
aus flach gefalteten Schachteln gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführen
muss, wobei die flach gefalteten Schachteln im unterstapelten Zustand
zugeführt
werden.
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7A–7F zeigen
unterschiedliche Schritte, die ein Rotations-/Kompensationssystem zur
Bewegung eines Stapels aus Schachteln von einem ersten Ort zu einem zweiten
Ort gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführen
muss.
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8A–8E zeigen
unterschiedliche Schritte, die ein Rotations-/Kompensationssystem zur
Bewegung eines Stapels aus Schachteln von einem ersten Ort zu einem
zweiten Ort gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführen
muss.
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9 zeigt
im Detail einige der sich bewegenden Teile bzw. Abschnitte der Eingabestation
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine Detailansicht des Greiferkopfes des Portalrobotersystems gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der veranschaulichenden Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird in Bezug auf besondere Ausführungsformen
und mit Bezugnahme auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung
ist nicht darauf beschränkt,
sondern nur durch die Ansprüche.
Die beschriebenen Zeichnungen sind nur schematisch und nicht einschränkend. Die
zur Realisierung der in den Zeichnungen dargestellten verschiedenen
Komponenten notwendige Technologie ist in der Fördersystemindustrie wohlverstanden.
Viele individuelle Aufbauelemente, die in einer Form offenbart sind,
können
in anderen Formen mit äquivalenten
Betriebsergebnissen ausgebildet werden. Zum Beispiel können Riemen-
bzw. Bandsysteme funktionsmäßig äquivalent
zu Rollensystemen sein. Antriebe können elektrisch oder pneumatisch
betrieben werden. Mechanische Systeme können von Elektromotoren direkt
oder aus der Entfernung über
Riemen und Riemenscheiben angetrieben sein und von elektrisch oder
mechanisch betriebenen Kupplungen aktiviert werden. In den Figuren
sind einige der Tragaufbauten schematisch dargestellt, und einige
sind überhaupt
nicht gezeigt, um eine deutlichere Ansicht der Funktionselemente
zu ermöglichen.
Eine Konstruktion bzw. Design eines solchen Aufbaus liegt in den
Fähigkeiten
eines kompetenten Ausrüstungskonstrukteurs.
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Eine
Maschine 10 zur Erstellung eines Pakets von fach gefalteten
Verpackungsschachteln 90 ist in 1 schematisch
dargestellt und weist die folgenden Hauptteile bzw. -abschnitte
auf:
- – eine
Eingabestation 15 mit einer Eingabezuführung 1 und einer
Schlitteneinrichtung 2 zur Bildung eines horizontalen Flusses
von flach gefalteten Schachteln 90 in einem überlappenden
geschindelten Verhältnis
zueinander,
- – einen
Schubmechanismus 3 zum Eingriff mit einer Seite von einer
der flach gefalteten Schachteln 90 und zum Lenken einer
Vielzahl der flach gefalteten Schachteln 90 in einen vertikalen
Stapel 100 an einer ersten Stelle,
- – eine Übertragungseinrichtung,
wie beispielsweise eine solche wie ein Portalrobotersystem 4 zum Anheben
des Stapels 100 und zum Übertragen desselben zu einer
zweiten Stelle 6, wobei die Übertragungseinrichtung 4 ausgebildet
ist, um den Stapel 100 um einen vorher festgelegten Winkel
zwischen dem Anheben des Stapels 100 an der ersten Stelle
und dem Übertragen
desselben zu der zweiten Stelle 6 zu drehen,
- – einen
Absetzpunkt 6 zur Ermöglichung,
ein Paket 200 von einem oder von einer Vielzahl von Stapeln 100 zusammenzustellen,
und zur Ermöglichung,
das Paket 200 zu einer Ausgabestation 16 zu bewegen,
und
- – eine
Ausgabestation 16 mit einem Ausgabetunnel 7 zur
Ausrichtung des Pakets 200 und zu seiner Positionierung
für eine
Umreifungsvorrichtung 8, und die Umreifungsvorrichtung 8 selbst.
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Jeder
dieser Hauptabschnitte wird hiernach separat beschrieben.
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1. Eingabestation 15
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Ein
geschindelter Strom von flach gefalteten Schachteln 90 kommt
von einem Druckband in eine Zähler-/Stapelmaschine 10 nach 1 an
der Eingabezuführung 1,
und die Schachteln 90 werden von dort weiter bewegt, zum
Beispiel durch einen synchronen Bandtransport. 2 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht der Eingabestation 15 und
des Portalrobotersystems 4 gemäß der Linie II-II' in 1.
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An
der Eingabezuführung 1 werden
flach gefaltete Schachteln 90 (nicht in 2 gezeigt) auf
Arbeitshöhe 21,
welche im Allgemeinen über
Bodenniveau 22 liegt, unter einer angetriebenen oberen
Führung
und zwischen Seitenführungsplatten
oder einem Seitenführungsrahmen 95 (in 9 gezeigt)
befördert.
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Die
Schachteln 90 werden von einem Zählsystem 23 Stück für Stück gezählt, möglich sowohl an
den unteren und oberen Kanten des geschindelten Stroms. Wenn eine
voreingestellte Menge bzw. Anzahl gezählt worden ist, sind die nachfolgenden Schritte
durch das Stapelverfahren (Überstapeln oder
Unterstapeln) der zugeführten
flach gefalteten Schachteln 90 festgelegt. Das verwendete
Zählsystem 23 kann
jede Ausführung
von Zählsystem
sein, das ein Fachmann kennt. Jedoch wird das Zählen der geschindelten Schachteln 90 sowohl
bei Überstapelung
als auch bei Unterstapelung in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Zählen in beiden Fällen kann mit
dem gleichen Mechanismus erfolgen, wobei dessen Prinzip auf Messung
einer linearen Bewegung beruht. Bei dem in 2 dargestellten
Fall wird dieses von einer leichtgewichtigen, vertikal befestigt
angebrachten Linearführung 23a mit
einer Laufrolle bzw. einem Läufer 23b an
der Unterseite vorgenommen, welcher auf dem sich bewegenden geschindelten
Strom von flach gefalteten Schachteln 90 hochläuft. Die
Linearführung 23a ist
mittels einer Zahnstange aus Kunststoff und einem Ritzel (zum Beispiel Modul
0,5) in Kombination mit einem Drehgeber (nicht dargestellt) mit
einer Auflösung
von zum Beispiel 1000 Impulsen pro Umdrehung gekoppelt. Der Läufer 23b wird
von dem sich bewegenden Strom von geschindelten Schachteln 90 nach
oben geschoben. Der Wert der Impulse ist abhängig von der vertikalen Stellung
des Läufers 23b.
Da jede Schachtel 90 in dem geschindelten Strom immer eine
signifikante Schwelle nach Filterung und Datenauswertung ist, kann
jede einzelne Schachtel 90 in dem geschindelten Strom unterschieden
werden, und folglich mit einem hohen Grad an Sicherheit gezählt werden.
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Die
Ausgabe des Drehgebers wird von einem schnellen Zählereingang
einer Steuereinrichtung gelesen, zum Beispiel ein PLC, wo das Signal gefiltert
und ausgewertet wird, bevor es als eine aktuelle gezählte Schachtel
weitergeleitet wird. Für
einen Teil des von den Schachteln 90 zurückgelegten Wegs
werden Impulsabweichungen nicht beachtet (das Signal ist ausgeblendet).
Dieses bezieht sich auf den zurückgelegten
Weg des geschindelten Stroms, da sich die Schachteln 90 immer
um einen mehr oder weniger konstanten Wert überlappen. Bei Überstapelung
werden Werte ignoriert, die kleiner sind als die vorherigen (Impulse).
Bei Unterstapelung werden Werte ignoriert, die größer sind
als die vorherigen (Impulse).
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Bei
einem plötzlichen
Anstieg von Impulsen bei einer darauf folgenden Messung muss eine
Minimalanzahl (Schwelle) im Falle von Überstapelung angestiegen sein.
Bei einem plötzlichen
Abfall von Impulsen bei einer darauf folgenden Messung muss eine
Minimalanzahl (Schwelle) im Falle von Unterstapelung abgefallen
sein.
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Das
Zählen
selbst wird an der Eingabezuführung 1 durchgeführt. Um
den geschindelten Strom von Schachteln 90 richtig dem Zählermechanismus 23 zuzuführen, können in
der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ein paar Eingriffe
auch mechanisch erfolgen. Der Abschnitt der Zuführung von der Eingabezuführung 1 zu
dem Schieber 3 kann in der Mitte eine Gruppe von zusätzlichen
Transportbändern
(nicht dargestellt) mit erhöhter
Reibung aufweisen.
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Oberhalb
des geschindelten Stroms ist auch eine synchron angetriebene obere
Führung 29 vorgesehen,
um den geschindelten Strom von Schachteln 90 dicht zusammengedrückt nach
der Ruhestellung oder Ausgangsstellung der Schlittenkonstruktion
zu bewegen. Diese obere Führung 29 ist
vorzugsweise mechanisch mit dem Bandtransport der Vorrichtung 10 verbunden.
Alternativ kann die obere Führung
geeignete Signale von einer Steuereinrichtung empfangen, um sich
synchron mit dem Bandtransport der Vorrichtung 10 zu bewegen.
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Der
geschindelte Strom von flach gefalteten Schachteln 90,
der von dem Bandtransport weitergefördert wird, bewegt sich zwischen
den unteren und oberen Abschnitten der Schlittenkonstruktion 2.
Die Schlittenkonstruktion, die im Detail in 9 dargestellt
ist, weist mindestens eine Führung,
vorzugsweise zwei Führungen 26,
und möglicherweise
mehr Führungen
zum Tragen eines Schlittens 25 auf, welcher auf den Führungen 26 in
die Richtung der Bewegung des geschindelten Stroms von flach gefalteten Schachteln 90 und
entgegengesetzt zu dieser laufen kann, wobei die Richtung mit „x" in den Zeichnungen bezeichnet
ist. Der Schlitten 25 kann mit einer Platte oder einer
Plattform versehen sein, oder er kann aus einer Rahmenkonstruktion
bestehen. Der Schubmechnismus 3 ist auf dem Schlitten 25 montiert
und bildet einen Abschnitt der Schlittenkonstruktion 2. Der Schubmechanismus 3 kann
einen unteren Schieber 3a und/oder einen oberen Schieber 3b aufweisen.
Auch wenn sowohl ein unterer Schieber 3a und ein oberer
Schieber 3b gleichzeitig auf dem Schlitten 25 aufgebracht
sind, wird nur einer, entweder der untere Schieber 3a oder
der obere Schieber 3b zu irgendeinem Zeitpunkt benutzt,
abhängig
davon, ob die flach gefalteten Schachteln 90 untergestapelt
oder übergestapelt
zugeführt
werden. Die Auswahl, welcher von den Schiebern, der untere Schieber 3a oder
der obere Schieber 3b, betrieben werden soll, wird von
einem Bediener getroffen, und geeignete Antriebssignale, die von
einer Steuereinrichtung kommen, werden dementsprechend an den unteren
Schieber 3a oder an den oberen Schieber 3b gesendet.
Der untere Schieber 3a weist bewegliche Teile auf, die
in der vertikalen Richtung antreibbar sind, das heißt in einer
Richtung 90° zu
der Ebene, in welcher sich der geschindelte Strom von Schachteln 90 bewegt,
wobei die vertikale. Richtung längs
der z-Achse in den Zeichnungen verläuft. Der obere Schieber 3b weist
ebenfalls bewegliche Teile auf, die in der vertikalen Richtung antreibbar
sind, das heißt in
einer Richtung 90° zu
der Ebene, in welcher sich der geschindelte Strom von Schachteln 90 bewegt, wobei
die vertikale Richtung längs
der z-Achse in den Zeichnungen
verläuft.
Wenn sich der Schlitten 25 in die x-Richtung bewegt, bewegen
sich sowohl der untere Schieber 3a als auch der obere Schieber 3b mit ihm
in die x-Richtung. Der untere Schieber 3a und der obere
Schieber 3b können
weiterhin gleichzeitig wie die Bewegung in die x-Richtung eine Bewegung in
die z-Richtung ausführen,
wobei die Bewegung unabhängig
von oder in einer voreingestellten Beziehung zu der Bewegung in
der x-Richtung ist. Geeignete Signale für die vertikale Bewegung werden
von einer Steuereinrichtung gesendet.
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Die
gesamte Schlittenkonstruktion 2 kann in die Richtung der
Bewegung des geschindelten Stroms von Schachteln 90 oder
entgegengesetzt zu dieser bewegt werden, das heißt in die Richtung der beiden
Pfeile A und B in 2. Der Schlitten 25 kann zum
Beispiel von zwei Zahnriemen, welche über eine Riemenscheibe mit
einem Durchmesser von zum Beispiel 125,45 mm laufen, und von einem
Servomotor 94 angetrieben werden. Die Schlittenkonstruktion 2 selbst
ist vorzugsweise eine Konstruktion aus Aluminium mit einem geschätzten Gesamtgewicht
von 380 kg. Sie hat eine feste Ausgangsreferenz (Startstellung)
am Ort P1, die durch einen induktiven Schalter gegeben ist. Induktive
Endschalter sind ebenfalls vorgesehen. Hydraulische Stoßdämpfer sind
als ein mechanischer Schutz eingebaut. Eine vordere Haltestellung
des Schlittens 25, welche eine Haltestellung an einem Ort
P2 in der Nachbarschaft des Portalrobotersystems 4 ist,
wird von einer Steuereinrichtung, zum Beispiel ein PLC-Programm,
aus den Produktformatdaten berechnet und an die Steuereinrichtung
des Motors 94 der Schlittenkonstruktion 2 übergeben.
Vorzugsweise erfolgt zwischen der Steuereinrichtung, wie beispielsweise
ein PLC, und der Motorsteuerung ein Informationsaustausch über Profibus,
eine vom Lieferanten unabhängige
Feldbusfamilie, wobei Gerätelevel
und Zellsteuerprotokolle zum Gebrauch in Fabrik- und Gebäudeautomation
sowie für
Prozesssteuerung nach der Europäischen
Feldbusnorm EN 50 170 standardisiert sind. Sie verwendet ein zweiadriges
unversorgtes Netzwerk (RS485).
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Ein
synchroner Servomotor 94 treibt vorzugsweise den Schlitten 25 an.
Er ist vorzugsweise mit einem Resolver bzw. Drehgeber ausgebildet,
so dass dieser immer seine Position über Rückkopplung angibt. Es ist möglich, die
Servosteuerung als einen Schutz gegen Druck für die Halteplatten 30 so
zu benutzen, dass der Motor 94 anhält, wenn der Karton zu viel
Druck auf die Halteplatten 30 ausübt. Dieses ist ein Schutz gegen
fehlerhafte elektronische Formateinstellung. Der Motor 94 ist
auch mit einer externen Bremse ausgerüstet, so dass er in seiner
Startstellung (Ausgangsreferenz) am Ort P1 gehalten werden kann.
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In 4A steht
die Schlittenkonstruktion 2 in ihrer Startstellung P1.
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2. Schubmechanismus 3
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind zwei verschiedene Schubmechanismen 3 vorgesehen:
ein unterer Schubmechanismus 3a zur Verwendung in dem Fall,
wenn die geschindelten Schachteln 90 in übergestapelter
Weise zugeführt
werden, und einen oberen Schubmechnismus 3b zur Verwendung
in dem Fall, wenn die geschindelten Schachteln 90 in untergestapelter
Weise zugeführt
werden.
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Der
untere Schubmechanismus 3a, sowie unterschiedliche Ausführungsformen
davon, werden mit Bezugnahme auf 3A bis 3D, 4A bis 4D und 5A bis 5E beschrieben.
Der obere Schubmechanismus 3b und eine Ausführungsform
der Verwendung davon wird mit Bezugnahme auf 6A bis 6D beschrieben.
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Eine
erste Ausführungsform
der Verwendung eines unteren Schubmechanismus 3a wird in 4A bis 4D erläutert. Der
untere Schieber 3a ist in der Konstruktion des Schlittens 25 eingebaut.
Er ist ein separat von der Bewegung des Schlittens 25 vertikal
bewegliches Teil. Diese vertikale Bewegung wird durch von einer
Steuereinheit empfangene geeignete Signale gesteuert ausgeführt, wobei
die Signale den Zeitpunkt bzw. die Synchronisation der Bewegung
und die vertikale Position des unteren Schiebers 3a steuern.
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Der
untere Schieber 3a ist bevorzugt eine Konstruktion aus
Aluminium. Der untere Schieber 3a ist an dem Schlitten
montiert oder hängt
an dem Schlitten 25, welcher auf angetriebenen Führungen 26 läuft. Diese
linearen Führungen
können
zum Beispiel Spindelkonstruktionen mit einer Steigung von 50 mm
sein und von einem Servomotor 94 mit Bremse angetrieben
werden. Zwei induktive Endschalter (nicht dargestellt) sind bevorzugt
vorgesehen, und ein zusätzlicher
als ein Referenzschalter.
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Der
untere Schubmechanismus 3a wird in 3A bis 3D detaillierter
dargestellt. Er weist mindestens einen Schieber, vorzugsweise eine
Vielzahl von Schiebern, auf, welche aufrechte Stangen 31 mit
zum Beispiel 40 mm Breite sind. Ein Kopf 32 einer solchen
Stange 31 kann sich, gesteuert durch von einer Steuereinheit
empfangene geeignete Signale, unabhängig auf der Schieberstange 31 selbst
in zwei Richtungen bewegen, nämlich
vertikal, das heißt
längs der
z-Achse in 3A bis 3D, zum Beispiel
30 mm über
dem festen Ende der Stange 31, und horizontal, das heißt entlang
der x-Achse in 3A bis 3D, zum
Beispiel 20 mm nach vorn von der Stange 31, wie insbesondere
aus 3B ersichtlich ist. Auf diese Weise wird eine
Art von Haken 33 erzeugt, so dass er, wenn der Haken 33 aufrecht steht
und sich der Schlitten 25 vorwärts bewegt, zwischen die geschindelten
Schachteln 90 reichen kann, wenn er vorwärts geschoben
wird. Auch die geschleppte der geschindelten Schachteln 90 kann
fest gehalten werden, indem der Haken 33 leicht nach unten
gezogen wird. Um das Ergebnis und die Möglichkeit zu verbessern, den
Haken 33 zwischen zwei Schachteln 90a, 90b zu
platzieren, ist hinter diesem Schieber 3a eine sich nach
oben bewegender Ansatz 34 an dem festen Teil der Konstruktion
angebracht, aber auf der Höhe
des Schiebers 3a, wobei der Ansatz 34 den geschindelten
Fluss von Schachteln 90 nach oben drückt, genauer gesagt Schachtel 90b, wie
aus 4B zu erkennen ist.
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In 4A stehen
der Schlitten 25 und der untere Schubmechanismus 3a als
die Schlittenkonstruktion 2 in ihren Ausgangsstellungen.
Die Ausgangsstellung des unteren Schubmechanismus 3a wird
in 3A detaillierter dargestellt. Die Schubstange 31 ist
nach unten gezogen und der Kopf 34 ist zurückgezogen.
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Nachdem
eine vorher festgelegte Anzahl von geschindelten Schachteln 90 den
unteren Schubmechanismus 3a passiert hat, bewegt sich der
Ansatz 34 nach oben, wie in 3B und 4B gezeigt
ist, wobei er auf diese Weise zwischen geschindelte Schachteln 90a und 90b gelangt.
Der Kopf 32 des unteren Schubmechanismus 3a bewegt
sich während
eines eingestellten Zeitabschnitts vorwärts und nach oben. Der Schlitten 25 bewegt
sich schnell vorwärts
(schneller als die Bewegung des geschindelten Stroms), wobei er
durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete Signale gesteuert
ist. Durch diesen Ablauf wird eine Anzahl von Schachteln von dem
geschindelten Strom von flach gefalteten Schachteln 90 wie
in 4C gezeigt getrennt.
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Sobald
der untere Schubmechanismus 3a, und somit der Schlitten 25,
eine voreingestellte Position P3 erreicht hat, beginnt sich der
untere Schubmechanismus 3a in Bezug auf den Schlitten 25 zu bewegen,
wobei er sich so in die z-Richtung bewegt, wie in 3C und 4C dargestellt
ist. Die Bewegung wird von Signalen gesteuert, die von einer Steuereinrichtung
empfangen werden. Der untere Schieber 3a ist mechanisch
an dem Schlitten 25 angebracht und ist in 90° mit Bezug
auf die Bewegungsrichtung des Schlittens 25 beweglich,
wobei dieses eine Bewegung längs
der z-Achse in 3A bis 3D ist.
Die Aufwärtsgeschwindigkeit
(in die z-Richtung) des unteren Schiebers 3a steht in Beziehung
zu der Vorwärtsgeschwindigkeit
(in die x-Richtung) des Schlittens entsprechend einer Einstellung (über ein
Menü),
welche von der Ausführung
der verarbeiteten Schachteln abhängt,
wobei die Einstellung eine Steuereinrichtung dazu veranlasst, geeignete Signale
zum Antrieb des unteren Schiebers 3a in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Die Aufwärtsgeschwindigkeit
des unteren Schiebers 3a könnte zum Beispiel zwischen
5% und 30%, vorzugsweise 10%, der Vorwärtsgeschwindigkeit des Schlittens 25 liegen, abhängig vom
Format der verarbeiteten Schachteln 90. Die Aufwärtsgeschwindigkeit
des unteren Schiebers 3a kann auch mehr als 30% der Vorwärtsgeschwindigkeit
des Schlittens 25 betragen, aber sollte nicht zu hoch sein,
damit flach gefaltete Schachteln 90 nicht zu schnell nach
oben bewegt werden, wonach sie nach unten fallen werden und weiteres
Stapeln verhindern. Durch die kombinierte Aufwärtsbewegung des Schiebers 3a und
Vorwärtsbewegung des
Schlittens 25, auf dem der Schieber 3a montiert ist,
werden die Schachteln 90 mitgenommen, und ein Stapel 100 wird
gebildet.
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Sobald
der Schlitten 25 eine zweite voreingestellte Position P4
erreicht hat, bewegt sich der untere Schieber 3a aufwärts zur
Endstellung, unabhängig von
der Bewegung des Schlittens 25 wie in 3D und 4D gezeigt.
Deshalb empfängt
der untere Schieber geeignete Steuersignale von einer Steuereinrichtung.
Unterdessen setzt der Schlitten 25 seine Bewegung in die
Vorwärtsrichtung
fort, welches die x-Richtung in 4D ist,
wobei er auf diese Weise einen Stapel 100 bildet. Die Schachteln 90 werden
gegen eine oder eine Vielzahl von Halteplatten 30 geschoben.
Ein gut ausgebildeter Stapel 100 wird gebildet, wenn alle
flach gefalteten Schachteln 90 zwischen der(den) Halteplatte(n) 30 und
dem Schieber 3a geschoben werden.
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Die
Halteplatten 30 sind während
der Startphase an einer Position P5 angeordnet, und der Schieber 3a bewegt
sich vorwärts,
getragen von dem Schlitten 25 zu einer Position P6. Position
P5 kann zum Beispiel eine halbe Länge einer Schachtel weiter als
die Endstellung des Schiebers 3a sein, in diesem Fall bewegt
sich der Schieber 3a zu der Position „Endstellung minus halbe Schachtellänge". Weitere Wege zur
Positionierung der Halteplatten 30 und Berechnung der Position
P6, bis zu der der Schieber 3a sich bewegen muss, sind
ebenso möglich.
Die Halteplatten 30 können
entweder von Hand positioniert werden, oder sie können automatisch
positioniert werden. Wenn die Halteplatten 30 automatisch
positioniert werden, wird dieses mittels geeigneter Signale ausgeführt, die
von gesteuerten Positioniereinrichtungen (nicht dargestellt) von
einer Steuereinrichtung empfangen werden.
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Entlang
der Länge
der von den flach gefalteten Schachteln 90 in 4A bis 4D beschriebenen
Trajektorie sind Führungsplatten 95 oder
ein Führungsrahmen
(dargestellt in 9) an den Seiten bevorzugt vorgesehen,
und vorzugsweise auch an der Oberseite der Trajektorie. Die Weite
zwischen den Führungsplatten 95 wird
manuell eingestellt. Die Aufgabe der Führungsplatten 95 besteht
darin, neben der Führung
der flach gefalteten Schachteln 90 auch die Bildung des
Stapels 100 durch Justage der Reibung auf den Schachteln 90 und
somit die Spannung darauf zu unterstützen. Die Einstellung der Führungsplatten 95 erfolgt
empirisch und streng abhängig
von der Art der gestapelten Schachteln 90.
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5A bis 5E zeigen
eine zweite Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Stapeln von flach gefalteten Schachteln 90,
die übergestapelt
zugeführt
werden. In dieser Ausführungsform
sind die Halteplatten 30 während der Startphase in einer
Position P7 angeordnet, in Abhängigkeit
von der Länge
der zu stapelnden Schachteln 90, wobei die Position P7
sich im Gegensatz zu der in 4A bis 4D beschriebenen
Ausführungsform
nicht unter dem Portalrobotersystem 4 befindet. Das Ziel
der Positionierung der Halteplatten 30 an der Position
P7 besteht darin, Stapel 100 von zwei Seiten zur gleichen
Zeit zu erstellen, und zu verhindern, dass die Schachteln auf der
Oberseite des sich bildenden Stapels weggleiten.
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In 5A befinden
sich der Schlitten 25 und der untere Schubmechanismus 3a in
ihren Ausgangsstellungen. Die Ausgangsstellung bzw. Startposition
des unteren Schubmechanismus 3a ist in 3A detaillierter
gezeigt und ist oben beschrieben worden.
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Nachdem
eine vorher festgelegte Anzahl von geschindelten Schachteln 90 den
unteren Schubmechanismus 3a passiert hat, bewegt sich der
Ansatz 34 nach oben, wie in 3B und 5B dargestellt ist,
und gelangt auf diese Weise zwischen geschindelte Schachteln 90a und 90b.
Der Kopf 32 des unteren Schubmechanismus 3a bewegt
sich während
eines eingestellten Zeitabschnitts vorwärts und nach oben. Der Schlitten 25 bewegt
sich schnell vorwärts (schneller
als die Bewegung des geschindelten Stroms). Die Bewegung des unteren
Schubmechanismus 3a wird durch geeignete Signale gesteuert, die
von einer Steuereinheit empfangen werden. Durch diese Folge von
Vorwärts-
und Aufwärtsbewegung
wird eine Anzahl von Schachteln von dem Strom von flach gefalteten
Schachteln 90 getrennt, wie in 5C dargestellt
ist.
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Sobald
der untere Schubmechanismus 3a, und somit der Schlitten 25,
eine voreingestellte Position P3 erreicht hat, beginnt der untere
Schieber 3a sich nach oben zu bewegen, wie in 3C und 5C gezeigt
ist, wobei er durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete
Signale gesteuert ist. Der untere Schieber 3a ist mechanisch
an dem Schlitten 25 angebracht und ist in 90° in Bezug
auf die Bewegungsrichtung des Schlittens 25 beweglich, wobei
dieses eine Bewegung längs
der z-Achse in 3A bis 3D ist,
wo der Schlitten 25 längs
der x-Achse beweglich ist. Die Geschwindigkeit des unteren Schiebers 3a steht
in Beziehung zu der Geschwindigkeit des Schlittens 25 entsprechend
einer Einstellung (über
ein Menü),
welche von der Art der Schachteln abhängig ist. Durch die Kombination
einer Aufwärtsbewegung
des Schiebers 3a und einer Vorwärtsbewegung des Schlittens 25,
auf welchem der Schieber 3a montiert ist, werden die Schachteln 25 mitgenommen,
und ein Stapel 100 wird gebildet. Durch die Kombination
der Bewegungen des Schiebers 3a und des Schlittens 25 drückt die
unterste Schachtel 90c des Stroms gegen die Halteplatte 30; deshalb
findet eine Stapelbildung auch in den untersten Schichten statt
und nicht nur in den obersten Schichten, wie es der Fall bei der
Ausführung
ist, die mit Bezugnahme auf 4A bis 4D beschrieben
worden ist.
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Der
untere Schieber 3a bewegt sich aufwärts, wobei er durch von einer
Steuereinrichtung empfangene geeignete Signale gesteuert ist, bis
zu der Höhe,
die ein wenig höher
ist als die Gesamthöhe des
zu bildenden Stapels 100, wie in 5D dargestellt
ist. Dieses ist ein Unterschied zu der ersten Ausführungsform,
bei welcher sich der Schieber 3a nach oben in die Endstellung
bewegt. Der Vorteil hierbei liegt darin, dass die obersten flach
gefalteten Schachteln 90 weniger von dem unteren Schieber 3a nach
oben hin mitgenommen werden, und dass es weniger Möglichkeiten
gibt, dass eine oder mehrere Schachteln mit nach oben genommen werden
und wieder herunterfallen, was es unmöglich macht, die Schachteln
weiter zu stapeln.
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Sobald
der Schieber 3a in einem voreingestellten Abstand von den
Halteplatten 30 ist, wobei der Abstand gleich der Länge der
Schachteln 90 ist, beginnen sich die Halteplatten 30 ebenfalls
zu bewegen, und bewegen sich synchron mit dem Schieber 3a,
wobei sie durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete
Signale gesteuert werden, bis dass die Mitte des Stapels 100 unter
der Mitte des Greiferkopfes 41 des Portalrobotersystems 4 positioniert
ist, wie in 5E gezeigt ist. In der Praxis
beginnen sich die Halteplatten 30 ein wenige eher zu bewegen,
um die Beschleunigung der Halteplatten 30 zu begrenzen.
Dann erfolgt eine Synchronisation, wenn der Abstand zwischen den
Halteplatten 30 und dem Schieber 3a gleich der
Länge der
Schachteln 90 ist.
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In
dieser Ausführungsform
sind wiederum bevorzugt Führungsplatten 95 längs des
Weges der Schachteln 95 wie in der ersten Ausführungsform vorgesehen.
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Der
Schlitten 25 ist so ausgestaltet, dass der geschindelte
Strom im Fall einer Überstapelung
getrennt und der Stapel 100 durch Kombination eines horizontalen
und vertikalen Antriebs gebildet wird. Der Schlitten 25 bewegt
sich vorwärts
während
die darauf montierten oder hängenden
unteren Schieber 3a sich nach oben bewegen. Indessen überwacht
ein Drucksystem, das sich in Synchronisation mit dem Bandtransport
bewegt, den Stapel 100 an dem oberen Rand.
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Eine
dritte Ausführungsform
wird mit Bezugnahme auf 6A bis 6D beschrieben
und zeigt, wie Schachteln 90 gestapelt werden, wenn sie in
untergestapeltem Zustand zugeführt
werden. Um mit dieser Art von Zuführung zusammenzuwirken, ist ein
oberer Schieber 3b in der Konstruktion des Schlittens 25 eingebaut.
Der obere Schubmechanismus 3b ist eine Aluminiumkonstruktion,
die fest an aufrecht stehenden Abschnitten des Schlittens an jeder Seite
des Schlittens 25 angeordnet ist.
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Der
obere Schubmechanismus 3b ist in der Schlittenkonstruktion 2 integriert
und bildet einen Teil davon. Die Schieber 35 des oberen
Schubmechanismus 3b bestehen selbst aus einer Vielzahl
von Stangen. Bei Betrieb befinden sie sich immer zwischen den Seitenplatten
oder Führungsplatten 95,
und sie können
sich zusammen über
die Breite der Maschine 10 bewegen, welche in der y-Richtung
in den Zeichnungen liegt. Eine pneumatisch angetriebene Kolbenstange
(nicht dargestellt) stellt sicher, dass der Schieber 35 sich
einen festen Abstand vorwärts
oder rückwärts bewegen
kann, das heißt,
in die Richtung jeweils von Pfeilen A und B in 6A.
Die Kolbenstange wird durch von einer Steuereinrichtung empfangene
geeignete Signale gesteuert. Durch diese Bewegung kann der obere
Schieber 3b in seine Ausgangs- bzw. Startposition oder
Ruheposition gebracht werden, welche Position P1 in 6A entspricht.
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Wenn
in der Startposition P1 eine voreingestellte Anzahl von flach gefalteten
Schachteln 90 den oberen Schieber 3b passiert
hat, müssen
sich die Schieber 35 einen festen Abstand nach unten bewegen,
um die geschindelten Schachteln 90 wegzuschieben, wie in 6A gezeigt
ist. Das aktuelle Wegschieben wird indessen durch eine Vorwärtsbewegung
des Schlittens 25 ausgeführt, der den oberen Schieber 3b und
somit die Schieber 35 mit sich trägt, während die Schieber 35 sich
nach unten bewegen, das heißt
in die Richtung von Pfeilen C, wie aus 6B hervorgeht.
Um die sichere Funktion der Schieber 35 zu gewährleisten,
muss ein minimaler Abstand von der Mitte der Maschine 10 beachtet
werden. Es ist auch ein mechanischer Halt vorgesehen. Um die Position
der Bewegungen abzutasten, sind vorzugsweise INNEN- und AUSSEN-Sensoren
vorgesehen. Wenn der Mechanismus nicht in Gebrauch ist, müssen die
Schieber 35 so weit wie möglich von der Mitte der Maschine
weg bewegt werden, welche zuerst in die Ruheposition bewegt wird.
Aus Sicherheitsgründen
ist vorzugsweise an der Position ein Referenzpositionssensor angebracht,
zu welcher der Mechanismus hinbewegt werden muss, ansonsten wird
die Maschine nicht funktionieren.
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Der
obere Schieber 3b, und somit die Schieber 35,
werden weiter in die Richtung von Pfeil A vorwärts bewegt, wobei sie durch
geeignete Signale gesteuert werden, die von einer Steuereinrichtung
empfangen werden, wie in 6C dargestellt
ist, wobei sie auf diese Weise beginnen, einen Stapel aus den weggeschobenen
flach gefalteten Schachteln zu bilden.
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Während einer
Vorwärtsbewegung
des Schlittens 25 wird vorzugsweise ein Drucksystem benutzt,
um zu verhindern, dass der Rest der Schachteln 90 durch
Reibungskräfte
verdreht wird. Dieses erfolgt vorzugsweise dadurch, dass eine Platte
(nicht dargestellt) auf die Oberseite der zu stapelnden Schachteln
gedrückt
wird. Um Blockierung und somit eine Anhäufung der schon zugeführten flach
gefalteten Schachteln 90 zu verhindern, bewegt sich diese Platte
mit den Schachteln, während
sie Druck ausübt. Die
Druckplatte wird nach unten durch eine pneumatisch angetriebene
Kolbenstange bewegt, welche durch geeignete Signale gesteuert wird,
die von einer Steuereinrichtung empfangen werden. Um die Druckhöhe für die Druckplatte
einzustellen wird in erster Linie die Position des AUSSEN-Sensors benutzt.
Verschiedenen AUSSEN-Sensoren sind dafür eingebaut. Die Vorwärtsbewegung
der Druckplatte in Synchronisation mit dem Bandtransport kann zum Beispiel
durch eine lineare Welle mit einem Zahnriemenantrieb erfolgen, wobei
dessen Schlitten stillsteht und sich die Welle bewegt. Diese Welle
wird von einem Servomotor angetrieben. Dank eines Resolvers und
einer damit verbundenen Servosteuerung ist die Position der Druckplatte
in der horizontalen Ebene jederzeit bekannt. Auf der Welle sind zwei
induktive Endschalter und ein Referenzschalter vorgesehen. Die Position
der Druckplatte in der vertikalen Ebene wird von den INNEN- und
AUSSEN-Sensoren der Kolbenstange festgelegt.
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Der
Schlitten 25 bewirkt schließlich, dass der sich bildende
Stapel gegen eine hintere Halteplatte 30 oder eine Vielzahl
von hinteren Halteplatten 30 zur Anlage kommt, wobei eine
Positioniersteuerung (ein Servomotor und eine Steuereinrichtung
zur Steuerung des Vorschubs des Schlittens 25) verwendet wird,
wie in 6D gezeigt ist. Diese Platte
oder diese Platten 30 können
unter Verwendung eines Servomotors in eine korrekte Position gebracht
werden. Bei einer halbautomatischen Funktion kann diese Platte oder
können
diese Platten 30 pneumatisch nach unten bewegt werden,
so dass der Stapel 100 von Hand entfernt werden kann. Diese
pneumatischen stangenlosen Zylinder können ihre obere und untere
Position durch INNEN- und AUSSEN-Reed-Relais-Sensoren anzeigen.
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Gemäß einer
vierten Ausführungsform
(nicht dargestellt), wenn wie in 6B gezeigt
genügend Platz
zwischen zwei flach gefalteten Schachteln 90a und 90b vorhanden
ist, bewegen sich die unteren Schieber 3a nach oben und übernehmen
die Paketformation von den oberen Schiebern 3b. Die oberen Schieber 3b werden
angehoben und wieder zurückgezogen
(in die Richtung von Pfeil B in 6A bewegt).
Ein Drucksystem, das sich synchron mit dem Bandtransport bewegt,
weist die gleiche Funktion wie beim übergestapelten Zustand auf.
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Die
Breitenposition der oberen Schieber 3b kann von Hand eingestellt
werden. Der pneumatische Zylinder der Druckplatte weist verschiedene Reed-Relais-Sensoren
auf, so dass seine ungefähre Stellung
bekannt ist. Durch Auswahl eines dieser Sensoren als Endsensor wird
die Höhe
der Druckplatte festgelegt.
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3. Übertragungseinrichtung 4
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Ein
von der Schlittenkonstruktion 2 zu einem ersten Ort beförderter
Stapel 100 wird angehoben und zu einem zweiten Ort weitertransportiert;
entweder in einer horizontalen Ebene gedreht oder nicht. Dieses
ist in 7A bis 7F und 8A bis 8B dargestellt.
Die Übertragungseinrichtung 4 selbst
ist detailliert in 10 gezeigt.
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Die Übertragungseinrichtung 4 ist
ein 4-Achsen (X-Y-Z-Θ)
Portalrobotersystem 4 mit einem Greiferkopf 41,
welches in 10 dargestellt ist. Alle linearen
Achsen sind angetriebene Lineareinheiten, die parallel zu einander
angeordnet sind. Dieses ist so ausgeführt, um Bewegung einer schweren
Last bei einer hohen Geschwindigkeit mit einer relativen Wiederholgenauigkeit
(± 1
mm) zu ermöglichen.
Bewegungen über
alle Achsen werden von einem Servomotor 40 gesteuert, welche
geeignete Signale von einer Steuereinrichtung empfängt. Für eine Bewegung in
der Richtung der Z-Achse ist ein Servomotor 40 mit Bremse
vorgesehen. Die Rotation um einen Winkel Θ wird mit einem besonderen
Planetenreduziergetriebe 43 mit einem großen Ausgangswellendurchmesser ausgeführt. Auf
den X-Y-Z-Achsen sind induktive Endschalter und ein Referenzschalter
vorgesehen. Die kritischste Bewegung hierbei ist die Bewegung gemäß der Z-Achse,
da diese eine Mindesthöhe
erreichen muss, bevor die weiteren Achsenbewegungen beginnen können. Der
Greiferkopf 41 der Übertragungseinrichtung 4 kann
seine Last sicher über
die Halteplatten 30 und mögliche weitere Hindernisse bewegen.
Deshalb ist ein zweiter Sensor, zum Beispiel ein induktiver Sensor
oder eine Fotozelle, vorzugsweise angeordnet, um die Höhe unabhängig von der
Servosteuerung zu markieren. Der Rotationswinkel wird am besten
in Bezug auf einen Referenzpunkt (0°, 90°, 180°, –90°) markiert. Der Referenzpunkt
ist vorzugsweise gleich dem Nullpunkt (0°).
-
Die
Positionierung der Achsen wird durch eine Steuereinrichtung, zum
Beispiel ein PLC-Programm,
aus Produktformatdaten festgelegt und wird zur Steuerung des Motors 40 weitergeleitet.
Information wird zwischen der Steuereinrichtung, beispielsweise
eine solche wie der PLC, und der Motorsteuerung zum Beispiel über Profibus
ausgetauscht.
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Die Übertragungseinrichtung 4 weist
einen Greiferkopf 41 mit einer horizontalen Trägerkonstruktion
mit 4 Aluminiumarmen 42 auf, Stangen von zum Beispiel 160 × 40 mm,
welche übereinander
in einer Kreuzform angeordnet sind, dessen Mitte an einem speziellen
Rotationsreduziergetriebe 43 montiert ist. Unter jedem
Arm 42 ist ein Führungsprofil 45 angebracht,
dessen Positionierschlitten 46 darauf zum Beispiel mittels
einer Spindel bewegt wird, die durch von einer Steuereinrichtung
empfangene geeignete Signale gesteuert wird. An der Unterseite bzw.
unten an diesen Positionierschlitten 46 sind die tatsächlichen
Greiferarme 44 hängend
montiert. Diese bestehen aus drei Teilen: eine Halterungsteil 47,
Seitenplatten 48 und Finger 49. Die acht Finger 49,
zwei auf jeder Seite, werden von pneumatischen Kolbenstangenzylindern
ausgefahren und eingezogen, welche durch von einer Steuereinrichtung
empfangene geeignete Signale gesteuert werden. Die Seitenplatten 48 der
Greiferarme 44 sind ausgebildet, um pneumatisch 20 mm auszufahren
und einzufahren, um mehr Spiel an den Seiten um einen zusammengesetzten Stapel 100 herum
zu geben. Um das Verrutschen der hängenden Schachteln zu minimieren,
ist an dem hinteren Greiferarm 44 eine vertikal frei bewegliche Linearführung mit
einem Gewicht an der Unterseite angeordnet. Wenn sich der Greiferkopf 41 nach
unten bewegt, drückt
dieses Gewicht automatisch auf den Vorderrand des Stapels 100 aus
Schachteln.
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Die
vier Greiferarme 44 können
durch die Spindel unabhängig
bewegt werden, welche geeignete Steuersignale von einer Steuereinrichtung
erhält.
Die Position eines Greiferarms 44 ist jedoch relativ kritisch.
Diese Einstellungen sind automatisiert, basierend auf dem Prinzip
einer Andockstation. Ein DC-Positioniermotor mit einer speziellen
Kupplungsschnittstelle zu den Greiferspindeln stellt die Einstellungspositionen
der Greiferarme 44 einer nach dem anderen sicher. Der Greiferkopf 41 wird
immer in eine Position auf ein Positionierinterface zu gebracht.
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Die
Rotation eines Stapels 100 aus Schachteln, welcher Kompensation
erforderlich macht, wird in der horizontalen Ebene unter Verwendung
des speziellen Rotationsreduziergetriebes 43 in der Mitte der
Greiferkopfkonstruktion 41 ausgeführt.
-
In 7A und
in 8A steht ein Stapel 100 aus Schachteln
bereit an einem ersten Ort. Der Greiferkopf 41 wird sich
nach unten bewegen. Die Greiferarme 44 werden sich gesteuert
durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete Signale schließen, und
auf diese Weise den Stapel 100 aus Schachteln umgreifen.
Sobald die Greiferarme 44 geschlossen sind, wird der Greiferkopf 41 wieder
angehoben, und der Stapel 100 wird zu einem zweiten Ort
bewegt, dem Absetzpunkt 6, an dem der Stapel 100 abgestellt
wird, wie in 7B und 8B dargestellt
ist. Während
dieser Bewegung zu dem zweiten Ort kann sich der Greiferkopf 41 um
einen Winkel durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete
Signale drehen, um den Stapel 100 aus Schachteln um 90°, 180° oder –90° gedreht
auf der Oberseite eines Stapels abzustellen, der schon an dem Absetzpunkt 6 vorhanden
ist, wobei auf diese Weise ein kompensiertes Paket 200 gebildet
wird.
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4. Absetzpunkt 6
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Der
Absetzpunkt 6 ist vorgesehen, um gesichertes Drehen und
Anordnen der individuellen Stapel 100 zu ermöglichen.
Durch manuelles Einstellen von Breiten-Stangen 61 wird
für die
Stapel 100 eine genaue Lagerung bzw. Halterung ermöglicht,
welche von den Abmessungen der flach gefalteten Schachteln 90 in
dem Stapel 100 abhängig
ist. Winkelprofile können
von Hand in Längsrichtung
bewegt werden. Die Stapel 100 aus Schachteln werden auf
diese Weise zentriert. In 7B und 8B hat
der Greiferkopf 41 den Stapel 100 aus Schachteln
auf den Absetzpunkt 6 gestellt, gesteuert durch von einer Steuereinrichtung
empfangene geeignete Signale. Der Greiferkopf 41 kann nun
in seine Ausgangsposition zurückkehren.
An dem Absetzpunkt 6 wird ein kompensiertes Paket 200 gebildet,
das fertig zur Umreifung ist.
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Ein
Schubsystem 62 ist mit einer pneumatisch gesteuerten oberen
Klemm- bzw. Haltevorrichtung (INNEN-AUSSEN-Sensoren) so ausgeführt, dass
ein kompensiertes Paket 200 in die Richtung eines Ausgabetunnels 7 geschoben
wird. Das Schubsystem 62 wird bevorzugt von einem Servomotor
angetrieben, der geeignete Steuersignale von einer Steuereinrichtung
empfängt.
Endschalter sind vorgesehen. Die Position des Schiebers 62 an
der Vorderseite (Startposition) wird von der Steuereinrichtung, zum
Beispiel ein PLC-Programm,
aus Produktformatdaten berechnet, und an die Motorsteuerung weitergeleitet.
Dieser Schieber 62 kann auch dazu benutzt werden, das Paket 200 am
Verrutschen zu hindern. Dieses Positionierverfahren kann auch an
der Rückseite
verwendet werden, aber die Endposition ist eine feste Position,
da das Ende des Ausgabetunnels an einer festen Position angeordnet
ist. Information wird zwischen der Steuereinrichtung, zum Beispiel
ein PLC, und der Motorsteuerung über
Profibus ausgetauscht. Ein hydraulischer Stoßdämpfer ist als mechanischer
Schutz vorgesehen. An der Rückseite kann
eine Säule
bzw. ein Pfosten pneumatisch aus den zwei Ecken (INNEN-AUSSEN-Sensoren)
so weggedreht werden, dass der Weg zur Weiterführung des Pakets 200 zu
dem Ausgabetunnel 7 frei ist. Wieder ist bei Zuführung und
möglicher
Rotation des Pakets 200 durch das Rotationssystem die Z-Achsen-Position
kritisch, so dass hier ebenfalls am besten ein Höhenmarkierungssensor eingebaut
wird.
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Die
Stangen 61 des Absetzpunkts werden pneumatisch 50 mm auf-
und abwärts
bewegt, so dass während
des Absetzvorgangs die Fallhöhe
eines Stapels 100 reduziert ist.
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Eine
Klammer bzw. ein Halter des Absetzschiebers 62 kann ausgelassen
werden, und anstelle dessen können
zwei Seitenplatten aus rostfreiem Stahl bzw. Edelstahl an der beweglichen
Aufhängung von
drehenden Toren so angebracht werden, dass ein Paket 200 zwischen
zwei aufrechten Platten während
einer Bewegung des Absetzschiebers 62 auf den Ausgabetunnel 7 hin
gehalten werden kann. Das Paket 200 wird von dem Absetzschieber 62 auf
einen Ausgabetunnel 7 hin geschoben, wie in 7C dargestellt
ist. In 7D hat der Absetzschieber 62 seine
Endstellung erreicht. Ein Schieber 71 eines Ausgabesystems 70 bewegt
sich nach oben, um die Schubbewegung von dem Absetzschieber zu übernehmen.
Der Absetzschieber 62 kann sich in seine Ausgangsstellung
zurück
bewegen. Der Schieber 71 des Ausgabesystems 70 kann
sich vorwärts
bewegen, das heißt
in die Y-Richtung in 7D, wobei auf diese Weise das
Paket 200 weiter durch den Ausgabetunnel 7 bewegt
wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
die in 8B dargestellt ist, öffnet sich
ein Tor des Absetzpunkts 6, sobald der Greiferkopf 41 den
Stapel 100 abgesetzt hat und das Paket 200 an
dem Absetzpunkt 6 gebildet ist. Ein Paar von Paketzangen 80 fährt in den
Absetzpunkt 6. Das Paar von Paketzangen 80 weist
eine untere Zangenhälfte 81 und
eine obere Zangenhälfte 82 auf.
Der Abstand zwischen der unteren Zangenhälfte 81 und der oberen
Zangenhälfte 82 kann
als Funktion der Höhe
des Pakets 200 eingestellt werden, zum Beispiel zwischen
115 mm und 1400 mm, und diese Einstellung wird durch geeignete Signale
gesteuert, die von einer Steuereinrichtung empfangen werden. Die
untere Zangenhälfte 81 kann
sich nur über
eine kleine Strecke bewegen und hat die prinzipielle Aufgabe, das
Paket 200 über den
Absetzpunkt 6 anzuheben. Die obere Zangenhälfte 82 ist
der haltende bzw. klemmende Abschnitt des Paars von Paketzangen 80.
Diese obere Zangenhälfte 82 ist
druckgesteuert, um die Halte- bzw. Klemmkraft zu justieren.
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Sobald
sie zur Umschließung
des Pakets 200 positioniert worden ist, wird die untere
Zangenhälfte 81 angehoben,
um das Paket 200 über
den Absetzpunkt 6 anzuheben. Danach schließt die obere Zangenhälfte 82,
um das Paket wie in 8C gezeigt einzuspannen bzw.
zu halten.
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Daraufhin
dreht sich das Paar von Paketzangen 80 um 180° um einen Drehpunkt 83,
wie in 8D dargestellt ist, und beginnt
mit einer Vorwärtsbewegung.
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5. Ausgabestation 16
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Die
Ausgabestation der beschriebenen Ausführungsform weist einen Ausgabetunnel 7 und
eine Umreifungsvorrichtung 8 auf.
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Für die erste
in 7D bis 7F beschriebene
Ausführungsform
ist der Ausgabetunnel 7 aus manuell eingestellten Seitenplatten
(nicht dargestellt) gebildet und weist vorzugsweise eine obere Führung (nicht
dargestellt) mit einer manuellen Höheneinstellung auf. Hinter
dem Paket 200 werden Schieber 71 (ausgerüstet mit
INNEN-AUSSEN-Sensoren) von einer pneumatischen Kolbenstange 72 angeschoben, die
durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete Signale gesteuert
wird. Die Vorwärtsbewegung
der Schieber 71 in die Richtung der Umreifungsvorrichtung 8 wird
unter Verwendung eines Servomotors mit Endschaltern ausgeführt. Die
Positionierung der Schieber 71 wird von der Steuereinrichtung,
zum Beispiel ein PLC-Programm, aus Produktformatdaten und Bündel- bzw. Paketierdaten
berechnet und an die Motorsteuerung weitergeleitet. Information
wird zwischen der Steuereinrichtung, zum Beispiel der PLC, und der
Motorsteuerung zum Beispiel durch Profibus ausgetauscht.
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Sobald
das Ausgabesystem 70 seine Endposition erreicht hat, wie
in 7E dargestellt ist, übernimmt ein Ausstoßsystem 75 die
Bewegung des Pakets 200. Das Ausgabesystem 70 kann
indessen in seine Ausgangsstellung zurückkehren. Der Schieber 76 des
Ausstoßsystems 75 wird
hinter dem Paket 200 durch eine pneumatisch angetriebene
Kolbenstange 77 nach unten bewegt, welche geeignete Signale
von einer Steuereinrichtung empfängt.
Die Vorwärtsbewegung
wird zum Beispiel durch eine lineare Welle mit Zahnriemenantrieb
ausgeführt,
wobei der Schlitten fest angeordnet ist und sich die Welle bewegt.
Diese Welle wird mittels eines Servomotors vorwärts bewegt, der von einer Steuereinrichtung
geeignete Steuersignale empfängt.
Durch Verwendung eines Resolvers und angeschlossener Servosteuerung
ist die Position des Ausstoßschiebers 76 in
der horizontalen Ebene zu jedem Zeitpunkt bekannt. An dieser Welle
sind zwei induktive Endschalter und ein Referenzschalter angeordnet.
Die Position des Ausstoßschiebers 76 in
der vertikalen Ebene ist durch die INNEN-AUSSEN-Sensoren der Kolbenstange
festgelegt.
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Das
Ausstoßsystem 76 kann
das Paket 200 auf eine Position stellen, wo eine Umreifung
bzw. Bindung durch eine Umreifungsvorrichtung 8 durchgeführt werden
kann, wie in 7F dargestellt ist, oder es
kann das Paket 200 aus der Maschine 10 bewegen,
zum Beispiel zu einer Palettiereinheit (nicht dargestellt), wo unterschiedliche
Pakete 200 gelagert werden.
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Das
Ausstoßsystem
weist einen höchst wichtigen
Vorteil zur Zeitersparnis auf, insbesondere wenn Umreifung benutzt
wird: während
das Ausstoßsystem 75 seine
Aufgabe ausführt,
kann das Ausgabesystem 70 in seine Ausgangsposition zurückkehren.
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Vorzugsweise
sind Führungsplatten
(nicht dargestellt) längs
des Ausstoßsystems 75 zur
Führung
der Pakete 200 und zur Schaffung einiger Reibung vorgesehen,
um zu verhindern, dass Pakete 200 in Stücke zerfallen auf Grund von
Beschleunigungen oder Bremsungen von Bewegungen. Die Führungsplatten
können
manuell eingestellt werden.
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Die
Schieber 71, 76 der Ausgabestation 16 müssen automatisch
ein- und ausgeschaltet werden. Hierzu ist eine analoge Fotozelle
an der Seite angeordnet, um den Abstand der Seitenplatte von ihrer maximalen
oder minimalen Position abzutasten. Alle Schieber, welche unter
und außerhalb
dieser Seitenplatten fallen (Seitenplattenabtastausgabe) werden ausgeschaltet.
Eine manuelle Justierung ermöglicht weiterhin
ein Abschalten der Schieber 71, 76 zwischen den
Seitenplatten.
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Für die in 8D bis 8E gezeigte
Ausführungsform
bewegt sich das Paar von Paketzangen 80 durch den Ausgabetunnel 7.
Am Ende davon kann das Paar von Paketzangen 80 in eine
Umreifungsmaschine 8 hineinfahren (welche in diesem Fall eine
spezielle Ausführung
einer Umreifungsmaschine sein muss) und das Paket 200 umreifen
lassen. Sobald dieses durchgeführt
ist, oder sobald das Paar von Paketzangen 80 am Ende seines
Laufs angekommen ist, öffnen
sich die obere Zangenhälfte 82 und
die untere Zangenhälfte 81 so
weit es ihnen ermöglicht
ist, wobei sie durch von einer Steuereinrichtung empfangene geeignete
Signale gesteuert werden, wonach das Paket 200, mit einer
Umreifung versehen oder nicht, auf eine nachfolgende Linie abgestellt
wird (zum Beispiel eine Palettiereinrichtung). Das Paar von Paketzangen 80 kehrt
in seine anfängliche
Position zurück,
wie in 8A dargestellt ist.
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Die
gesamte Maschine 10 ist vorzugsweise durch entfernbare
Kunststoffwände
eingekapselt, die von Sicherheitsschaltern überwacht werden, welche die
Sicherheit des Systems erhöhen.
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Die
Maschine ist ausgebildet, um einen weiten Bereich von Produkten
in einer effizienten Weise zu verarbeiten, und um den Bediener nicht
mit zu vielen komplexen Justierungen bzw. Einstellungen zu überlasten.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und
beschrieben ist, wird es dem Fachmann selbstverständlich sein,
dass verschiedene Änderungen
oder Modifikationen in Gestalt und Detail ausgeführt werden können, ohne
den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.