DE69504308T2

DE69504308T2 - Verfahren und vorrichtung zum unterteilen eines bogenstapels in riese und zum zuführen der riese in eine verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE69504308T2
Application number: DE69504308T
Authority: DE
Inventors: Alf Peter Kristianstad Nissen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2015-02-09
Also published as: ATE170157T1; SE505882C2; SE9400507D0; AU1827295A; EP0743919B1; DE69504308D1; EP0743919A1; WO1995021785A1; SE9400507L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterteilen eines Stapels von Bögen in Riese und zum Zuführen der Riese in eine Verpackungsmaschine, sowie eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, wie sie in den Oberbegriffen der beigefügten Ansprüche 1 und 4 aufgeführt sind.
Eine Papierschneidemaschine erzeugt Stapel, die mehrere tausend Bögen umfassen. Diese Stapel werden in Bündel, sogenannte Riese, mit einer bestimmten Anzahl von Bögen, so beispielsweise 125, 250 oder 500 Bögen, unterteilt. Die Riese werden dann in einer sogenannten Verpackungsmaschine verpackt.
Die US-Patent-Beschreibung 4,861,227 offenbart eine Vorrichtung, die im folgenden als Ries-Zuführeinrichtung bezeichnet wird und die einen Stapel von Bögen in Riese unterteilt, und die Riese einer Verpackungsmaschine zuführt. Diese bekannte Ries-Zuführeinrichtung hat eine Zusammendrückeinrichtung, die den Stapel zusammendrückt, bevor ein Ries der Verpackungsmaschine zugeführt wird. Dies dient dazu, die obersten Bögen in dem Stapel zusammenzudrücken, um so die Unterschiede in der Anzahl von Bögen, die zu einem Ries gehören, zu verringern. Es versteht sich, daß die Anzahl von Bögen in jedem Ries, das abgeteilt wird, so nahe wie möglich an der vorgegebenen Zahl liegen sollte, um so die wirtschaftlichen Verluste aufgrund zu großer Toleranzen, die zu einem Verlust von mehreren Bögen pro Ries führen, auf ein Minimum zu verringern. Die Dicke eines Rieses hängt von der Art der Bögen ab, wobei solche Parameter wie das Quadratmetergewicht, die Oberflächengüte und der Feuchtigkeitsgehalt eine Rolle spielen. Der Dickenwert kann beispielsweise manuell eingegeben oder aus einer gespeicherten Tabelle abgerufen werden, wobei der Typ des betreffenden Bogens eingegeben wird.
Trotz des ausgeführten Zusammendrückens wird mit der Ries-Zuführrichtung nach dem Stand der Technik gemäß dem US-Patent nicht die beabsichtigte Genauigkeit erzielt, und es muß mit Toleranzen von mehreren Prozent gearbeitet werden, wobei dieser Wert zu hoch ist. Der Grund dafür ist, daß die Bogendicke von einem Stapel zum anderen aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozeß schwankt. Die Ries-Zuführeinrichtung nach dem Stand der Technik berücksichtigt derartige Schwankungen nicht sondern nutzt einen theoretischen Wert der Dicke eines Bogens eines bestimmten Typs, um die Ries-Dicke zu bestimmen.
Ein weiterer Nachteil der Ries-Zuführeinrichtung nach dem Stand der Technik besteht in den vielen verschiedenen Bogendickenwerten, die aufgrund der großen Anzahl unterschiedlicher betreffender Bogentypen verarbeitet werden müssen.
US-4,955,854 offenbart eine Vorrichtung zum Unterteilen eines Stapels von Bögen in eine Reihe von Einzelstapeln. Die Vorrichtung umfaßt eine Einrichtung zum Messen der Höhe des Stapels, um die Anzahl von Einzelstapeln mit einer vorgegebenen Einzelstapelhöhe zu berechnen, in die sich der Stapel unterteilen läßt. Das Problem der Schwankungen der Bogendicke wird jedoch nicht berücksichtigt, und der Stapel wird nicht zusammengedrückt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit ermöglichen und durch die vollständige Information über den Typ von Bögen überflüssig wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung erzielt, die von dem in der Einleitung aufgeführten Typ sind und die in den kennzeichnenden Abschnitten der beigefügten Ansprüche 1 bis 4 aufgeführten Unterscheidungsmerkmale haben.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die schematisch diese Ausführung darstellt.
Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführung einer Vorrichtung zum Unterteilen eines Stapels 1 von Bögen in Riese und zum Zuführen der Riese zu einer Verpackungsmaschine. Eine Vorrichtung dieses Typs wird im allgemeinen als eine Ries-Zuführeinrichtung bezeichnet. Diese Ries-Zuführeinrichtung umfaßt eine vertikal verstellbare Plattform 2, auf der eine Palette 3 mit dem Stapel 1 aufliegt. Die Plattform 2 ist in einer angehobenen Unterteilungsposition dargestellt und auch in einer Ausgangsstellung (Strich-Punkt-Linie) zu sehen. Die Ries-Zuführeinrichtung umfaßt des weiteren eine Unterteilungseinrichtung 4 sowie eine Zuführeinrichtung 5, die miteinander zusammenwirken, um Riese aus dem Stapel 1 zu entnehmen und diese Riese der Verpackungsmaschine zuzuführen. Die Unterteilungseinrichtung 4 ist hin- und herbeweglich an einem Träger 6 aufgehängt und umfaßt ein hin- und herbewegliches Messer 7, das zwischen zwei Bögen in dem Stapel eindringt und so eine gewünschte Anzahl von Bögen (die einem Ries entsprechen), die oben in dem Stapel 1 liegen, von den restlichen Bögen in dem Stapel 1 trennt und einen Zwischenraum zwischen diesen beiden Bögen herstellt. Die Zuführeinrichtung 5 ist an einem Träger 8 hin- und herbeweglich aufgehängt, der seinerseits mit der Unterteilungseinrichtung 4 verbunden ist. Die Zuführeinrichtung 5 umfaßt L-förmige Profile, die jeweils einen horizontalen Abschnitt 10 und einen vertikalen Abschnitt 11 umfassen. Der Übersichtlichkeit halber ist nur ein Teil des vertikalen Abschnitts 11 in der Zeichnung dargestellt. Die Profile dienen dazu, die entnommenen Riese auf einen Förderer 12 zu überführen, der sie zu der Verpackungsmaschine (nicht dargestellt) transportiert.
Die Ries-Zuführeinrichtung umfaßt des weiteren eine Zusammendrückeinrichtung 13, die den Stapel 1 in der dargestellten Unterteilungsposition zusammendrückt. Die Zusammendrückeinrichtung 13 weist einen Anschlag 14 auf, der an dem obersten Bogen in dem Stapel 1 anliegend dargestellt ist, sowie einen Motor 15.
Die Unterteilungseinrichtung 4 enthält eine Parallelogramm-Gelenkarmstruktur mit vier Gelenkarmen, d. h. einem vorderen Gelenkarm 16, einem hinteren Gelenkarm 17, einem oberen Gelenkarm 19 sowie einem unteren Gelenkarm 18, die schwenkbar miteinander verbunden sind. Die Zusammendrückeinrichtung 13 ist wie das Messer 7 an dem vorderen Gelenkarm 16 angebracht. Der vertikale Abstand zwischen dem Anschlag 14 und dem Messer 7, der die Dicke des Rieses bestimmt, ist daher feststehend, kann jedoch mit Hilfe des Motors 15 verstellt werden. Der Anschlag 14 übt eine nach unten gerichtete Kraft auf den Stapel 1 aus, dessen Größe von der Position eines Gegengewichtes 20 an dem oberen Gelenkarm 19 abhängt, wobei letzterer als Hebel dient, dessen Drehmittelpunkt mit der Verbindung zwischen ihm und dem hinteren Gelenkarm 17 zusammenfällt.
Die Ries-Zuführeinrichtung weist darüber hinaus eine Einrichtung zum Bestimmen der Höhe des Stapels 1 auf. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführung umfaßt diese Einrichtung eine Vorrichtung 21, die die Höhe der Palette mißt, einen Wandler 22, der die vertikale Verschiebung der Plattform anzeigt und hier schematisch in Form einer Rolle 23 mit einem Impulsgenerator dargestellt ist, sowie einen Draht 24, der über die Rolle läuft und an einem Ende an der Plattform befestigt ist und am anderen Ende ein Gewicht aufweist. Der Impulsgenerator kann abwechselnd mit einem Antriebsmechanismus zum Anheben und Absenken der Plattform 2 verbunden sein. Die Vorrichtung 21, die die Höhe der Palette mißt, hat einen sich hin- und herbewegenden Arm 26, an dessen Ende ein vertikal verstellbarer Wandler 27 angeordnet ist, der einen Mikroschalter und einen Photosensor umfaßt. Die Einrichtung, mit der die Höhe des Stapels 1 bestimmt wird, enthält des weiteren einen Mikroschalter 28, der anzeigt, wenn die Unterteilungsposition erreicht ist.
Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) ist vorhanden und dient der Bestimmung einer Dikke eines Rieses und der Steuerung der Ries-Zuführeinrichtung. Diese Steuereinheit ist von herkömmlichem Typ, es handelt sich beispielsweise um eine programmierbare Logiksteuerung (Programmable Logic Controller - PLC).
Eine bevorzugte Art und Weise der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden beschrieben.
Die Plattform 2 befindet sich in einer Ausgangsstellung, die durch den Impulsgenerator 23 angezeigt wird. Eine Platte 3 mit einem Stapel 1 von Bögen wird dann auf die Plattform 2 aufgelegt. Die vertikale Position der Plattform 2 muß nunmehr möglicherweise reguliert werden. Anschließend wird der Arm 26 der Vorrichtung 21 zum Messen der Höhe der Palette ausgefahren, bis sein Ende den Stapel 1 berührt. Der Wandler 27 wird abgesenkt, bis er mit der Oberseite der Palette 3 in Kontakt kommt, wobei diese durch den Mikroschalter angezeigt wird, der am Ende des Wandlers 27 angebracht ist. Die Länge der Strecke, um die der Wandler abgesenkt wurde, wird in die Steuereinheit eingegeben, die auf der Grundlage dieser Menge und vorhandenem Wissen über die Position des Arms 26 in bezug auf die Plattform 2 in der Lage ist, die Höhe der Palette 3 zu bestimmen. Wenn die Palette nicht über den Stapel 1 vorsteht, zeigt der Photosensor den Übergang zwischen dem Papier der Bögen und dem Holz der Palette 3 an, und diese Anzeige wird auf die gleiche Weise wie die des Mikroschalters genutzt. Anschließend wird die Plattform 2 an eine Position angehoben, an der der oberste Bogen in dem Stapel 1 einen Abstand zur Unterseite des Anschlags 14 aufweist. Dies wird mit einem Wandler (nicht dargestellt) angezeigt. In dieser Position wird der Anschlag 14 in der ordnungsgemäßen Position in bezug auf die Kante 29 des Stapels eingestellt. Anschließend wird der Anschlag 14 abgesenkt, indem die Gelenkarmstruktur gelöst wird, so daß sie sich ungehindert um zwei Verbindungspunkte auf einer Linie I-I drehen kann, die durch den hinteren Gelenkarm 17 verläuft. Da der Teil der Struktur links von der Linie I-I in der Figur schwerer ist als der Teil rechts davon, wird der Anschlag 14 abgesenkt, bis der hintere Abschnitt 30 des unteren Gelenkarms 18 an dem Schalter 28 in einer Endstellung anschlägt. Diese Absenkbewegung wird durch einen Dämpfer 31 abgebremst. Das Schalten des Schalters 28 führt zu einem weiteren Anheben der Plattform 2. Bei diesem Anheben kommt der oberste Bogen in dem Stapel 1 mit dem Anschlag 14 in Kontakt, und das Zusammendrücken des Stapels 1 beginnt. Das Zusammendrücken wird so lange fortgesetzt, bis die nach oben gerichtete Kraft, die auf den Anschlag 14 wirkt, die nach unten gerichtete Kraft, die von dem Anschlag ausgeübt wird, gerade übersteigt. Wenn dies eintritt, verläßt der Anschlag 14 die Endstellung, und der Schalter wird sofort zurückgesetzt, so daß das Anheben der Plattform 2 unterbrochen wird. Die Plattform 2 hat nunmehr die Unterteilungsposition erreicht. Die Gesamtanhebung wurde durch den Impulszähler 23 registriert. Auf der Basis dieses Wertes, der zuvor bestimmten Höhe der Palette 3 und des Abstandes von der Oberseite der Plattform 2 in der Ausgangsstellung zur Unterseite des Anschlags 14, in der Endposition kann die Steuereinheit die Höhe des Stapels 1 gemäß der Formel
hs = a1 - a2 - hp (1)
bestimmen, wobei hs die Höhe des Stapels, a1 der Abstand zwischen der Oberseite der Plattform 2 und der Unterseite des Anschlags 14, a2 die obenerwähnte Gesamtanhebung, d.h. der Abstand zwischen der Ausgangsposition und der Unterteilungsposition, ist, und hp die Höhe der Palette 3 ist.
Die Anzahl von Bögen in dem Stapel und die gewünschte Anzahl von Bögen in jedem Ries, die im voraus bekannt sind, werden zuvor in die Steuereinheit eingegeben. Auf der Basis dieser Werte und des Wertes hs kann die Steuereinheit die Dicke eines Rie ses bestimmen, die als der vertikale Abstand zwischen dem Messer 7 und der Unterseite des Anschlags 14 eingestellt wird, indem der Motor 15 so betrieben wird, daß der Anschlag 14 mit Hilfe einer Verbindungs- und Einstelleinheit 32 angehoben und abgesenkt wird.
Der obenbeschriebene Meßvorgang verbessert die Genauigkeit des Verfahrens erheblich. So variiert die Anzahl von Bögen in jedem Ries ungefähr nur um ± 1-2, oder im schlimmsten Fall 3 Bögen pro Ries. Bei einem Ries, das 500 Bögen enthält, entspricht dies maximal ± 0,6%, wobei dies mit den Schwankungen in der Größenordnung von mehreren Prozent bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik zu vergleichen ist.
In Versuchen wurde das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgeführt, wobei die "negative" Schwankung sogar wegfiel, so daß die gewünschte Anzahl von Bögen in einem Ries (über die Ries-Dicke) auf 501 gewählt werden konnte, wenn die Soll- und Garantiezahl 500 betrug. Die Anzahl von Bögen in den entnommenen Riesen lag zwischen 501 und 504.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung tritt sehr wenig Verlust im Vergleich zum Stand der Technik auf. So ermöglicht die Erfindung erhebliche Kosteneinsparungen.
Der hohe Grad an Genauigkeit ist teilweise auf die Aufhängung des Anschlags 14 (und des Messers 7) an der Gelenkarmstruktur zurückzuführen, bei der das Hebelprinzip genutzt wird, um eine geeignete Zusammendrückkraft zu erreichen. Dies führt zu einer mechanischen starren und direkten Steuerung des Anhebens der Plattform sowie zu der hohen Genauigkeit des Abstandes a1, die mit der Zusammendrückeinrichtung des obenerwähnten US-Patentes 4,861,227 nicht möglich gewesen wäre, bei dem der Anschlag an einem Gaszylinder "aufgehängt" ist.
Ein Ries wird auf die folgende Weise abgeteilt. In der Unterteilungsposition wird das Messer 7 ausgefahren, so daß es etwas (wenige Millimeter) zwischen zwei Bögen eindringt. Der Anschlag 14 wird angehoben, und das Messer 7 wird weiter eingeführt, und gleichzeitig hebt es das oberste Ries ab, so daß ein Zwischenraum entsteht. Die Profile werden ausgefahren, in den Zwischenraum eingeführt und weiter ausgefahren, um das Ries auf den Förderer 12 zu überführen, der das Ries seinerseits zu der Verpackungsmaschine transportiert.
Obwohl oben eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben wurde, versteht sich, daß viele Abwandlungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung denkbar sind, wie er in den beigefügten Ansprüche 1 und 4 definiert ist. So kann beispielsweise die Höhe des Stapels auf viele verschiedene Weisen gemessen werden, und die Einrichtung zur Ausführen dieser Messung kann verschieden aufgebaut sein.

Claims

1. Verfahren zum Unterteilen eines Stapels von Bögen in Riese und zum Zuführen der Riese zu einer Verpackungsmaschine, wobei jeweils ein Ries mit einer Unterteilungseinrichtung aus dem Stapel entnommen und mit einer Zuführeinrichtung der Verpackungsmaschine zugeführt wird und der Stapel von Bögen vor jedem Unterteilungsvorgang durch eine Zusammendrückeinrichtung zusammengedrückt wird, gekennzeichnet durch die Schritte des Bestimmens der Höhe des zusammengedrückten Stapels vor dem ersten Unterteilungsvorgang und des Bestimmens der Dicke eines Ries auf der Grundlage der Höhe und vorgegebener Werte der Anzahl von Bögen in dem Stapel und der gewünschten Anzahl von Bögen in einem Ries.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stapel zunächst auf eine vertikal verstellbare Plattform aufgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Höhe des Stapels das Anheben der Plattform aus einer Ausgangsposition in eine Unterteilungsstellung umfaßt, in der der oberste Bogen in dem Stapel so an einem Anschlag anliegt, der einen Teil der Zusammendrückeinrichtung bildet, daß der Anschlag auf diesen Bogen eine Kraft ausübt, durch die der Stapel zusammengedrückt wird; und das Bestimmen der Höhe gemäß einer Formel hs = a1 - a2, wobei hs die Höhe des Stapels ist, a1 der Abstand zwischen der Oberseite der Plattform in der Ausgangsposition, und der Anschlagfläche, die an dem obersten Bogen in dem Stapel anliegt, und a2 der Abstand zwischen der Ausgangsposition und der Unterteilungsposition ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben der Plattform aus der Ausgangsposition in die Unterteilungsposition Anheben der Plattform an eine Position unmittelbar unterhalb der Unterteilungsposition umfaßt, wobei der oberste Bogen in dem Stapel sich dann in einem Abstand zu dem An schlag befindet, anschließendes Absenken des Anschlags aus einer Ruheposition in eine Endposition, in der er einen Schalter schließt; und anschließendes Anheben der Plattform in Reaktion auf das Schließen des Schalters, um den obersten Bogen in dem Stapel in Kontakt mit dem Anschlag zu bringen; weiteres Anheben der Plattform, bis die nach oben gerichtete Kraft, die von dem Bogen auf den Anschlag ausgeübt wird, die durch den Anschlag ausgeübte Kraft aufhebt, so daß der Anschlag gerade aus der Endposition entfernt wird, wodurch der Schalter geöffnet wird; und Unterbrechen des Anhebens der Plattform in Reaktion auf das Öffnen des Schalters, wenn die Unterteilungsposition erreicht ist.

4. Vorrichtung zum Unterteilen eines Stapels (1) von Bögen in Riese und zum Zuführen der Riese zu einer Verpackungsmaschine, die eine vertikal verstellbare Plattform (2) zur Aufnahme des Stapels (1) von Bögen umfaßt, eine Unterteilungs- und eine Zuführeinrichtung (4, 5), die jeweils ein Ries aus dem Stapel (1) entnehmen und es einer Verpackungsmaschine zuführen, sowie eine Zusammendrückeinrichtung (13), die den Stapel zusammendrückt, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (21, 22, 28) vorhanden sind, die die Höhe des Stapels (1) bestimmen, sowie Einrichtungen, die die Dicke eines Rieses auf der Basis der Höhe des Stapels (1) und vorgegebener Werte der Anzahl von Bögen in dem Stapel (1) und der gewünschten Anzahl von Bögen in einem Ries bestimmen, wobei die Einrichtungen (21, 22, 28), die die Höhe des Stapels (1) bestimmen, dies tun, wenn der Stapel (1) von der Zusammendrückeinrichtung (13) zusammengedrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (2) aus einer Ausgangsposition, in der der Stapel (1) nicht zusammengedrückt ist, in eine Unterteilungsposition angehoben wird, in der Stapel (1) zusammengedrückt ist, wobei ein Anschlag (14), der einen Teil der Zusammendrückeinrichtung (13) bildet, eine Fläche aufweist, die mit dem obersten Bogen in dem Stapel (1) in Kontakt kommt und eine Kraft auf den Stapel (1) ausübt, die zum Zusammendrücken führt, daß die Einrichtungen (21, 22, 28), die die Höhe des Stapels (1) bestimmen, eine Einrichtung (22) umfassen, die den Abstand zwischen der Ausgangsposition und der Unterteilungsposition bestimmen, wobei die Einrichtungen (21, 22, 28), die die Höhe des Stapels (1) bestimmen, dies entsprechend einer Formel hs = a1 - a2 tun, wobei hs die Höhe des Stapels (1) ist, a1 der Abstand zwischen der Oberseite der Plattform in der Ausgangsposition und der Anschlagfläche in der Unterteilungsposition und a2 der Abstand zwischen diesen Positionen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Stapel (1) auf eine Palette (3) aufgelegt ist, die auf der Plattform (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (21, 22, 28), die die Höhe des Stapels (1) bestimmen, eine Einrichtung (21) umfassen, die die Höhe der Palette (3) bestimmt, wobei die Einrichtungen (21, 22, 28), die die Höhe des Stapels (1) bestimmen, dies entsprechend einer Formel hs = a1 - a2 - hp tun, wobei hs die Höhe des Stapels (1) ist, a1 der Abstand zwischen der Oberseite der Plattform (2) in der Ausgangsposition und der Anschlagfläche in der Unterteilungsposition, a2 der Abstand zwischen der Ausgangsposition und der Unterteilungsposition und hp die Höhe der Palette (3).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (4) eine Parallelogramm-Gelenkarmstruktur mit vier Gelenkarmen (16, 17, 18, 19) umfaßt, die beweglich miteinander verbunden sind, wobei der Anschlag (14) an einem der Gelenkarme (16, 17, 18, 19) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtungen (4) ein hin- und herbewegliches Messer (7) umfaßt, das zwischen zwei Bögen in dem Stapel (1) eindringt und so eine gewünschte Anzahl von Bögen, die in dem Stapel (1) oben liegen, von den restlichen Bögen trennt.