EP2128056A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Handhaben eines Stapels von Blättern oder eines Teilstapels davon - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for handling a stack of sheets or a sub-stack thereof for feeding a cutting system and to an apparatus for carrying out this method.
- the invention has the object, on the one hand to provide a method which avoids these aforementioned disadvantages, in particular is easy to automate. Furthermore, a corresponding device is to be created with which the method according to the invention can be carried out and, with little technical outlay, stacks and partial stacks can be fed by machine from the printing machine of different sizes of the cutting system.
- the procedural part of this object is achieved by the features specified in claim 1.
- the device part of this object is achieved by a device having the features indicated in claim 5.
- Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims, the following description and the drawing.
- the method according to the invention for handling a stack of sheets or a sub-stack thereof, as typically deposited by a printing machine, for feeding a cutting unit, in particular a sheet shaker of a cutting unit, first provides for detecting the position and the height of the stack. Thereafter, the stack or sub-stack is at least partially raised using the previously acquired attitude and height data and gripped from the side and then handled.
- the basic idea of the method according to the invention is first of all to detect the essential positional parameters of the stack, ie the height of the stack, in particular the heightwise position of the uppermost sheet of the stack.
- the position coordinates are important, at the same time the dimensions in terms of length and width of the stack may include.
- the determined position and height of the stack or sub-stack is then at least partially, preferably in the region of a vertical edge, raised, that is divided and then gripped from the side. By lifting the stack or sub-stack a clearance is created, which allows gripping from the side and thus a subsequent handling.
- the detection of the position and height of the stack forms the basis for all subsequent process steps and is especially for the automated and automated handling of the stack or sub-stack of crucial importance.
- the paper stack can be supplied in pallets as it is stored from the printing machine by suitable means of transport, for example a forklift. Due to the position and height detection this can then be largely automated regardless of size, height and arrangement handled, ie automated by these data are transferred to the handling machine. Also, the spatial tolerances for the arrangement of the paper stack are comparatively large.
- the stack or partial stack after gripping and before depositing z. B. zwangsgefambaert on the bow vibrator. Since the gripping takes place from the side of the stack, the gripped stack or partial stack is fixed only in the edge regions where a corresponding gripping device engages. Now, if the gripping devices are moved to each other, so there is a simple way a forced movement of the leaves to each other and thus the desired release of any gluing.
- the leaves coming from the cutting machine are typically rectangular.
- it is therefore sufficient according to a development of the method according to the invention preferably in the region of the top on three sides at least one edge point and on the fourth side at least two spaced boundary edge points to detect the location of the stack based on the detected points.
- These five points define the position of the stack and its dimensions in terms of width and length. It is particularly advantageous to perform a survey of the stack in the upper area, since for the further automated handling initially only the uppermost part of the stack is relevant and the underlying areas may possibly be re-measured later. On the basis of the determined position or dimensions of the stack, the control of all handling devices can take place.
- the sheet vibrator of the cutting system has been charged with a partial stack, so after placing the sub-stack on the Bogenrüttler, the remaining remnant at least in terms of its location measured in the time when the Bogenrüttler works.
- no supply of another sub-stack or stack can take place anyway, which is why it is expedient to check by detecting the position whether the stack located under the already lifted partial stack still has exactly the same position or a position displaced therefrom. In this way, shifts within the stack can be detected, which is why an automated processing and handling of sheared stacks is possible.
- the device according to the invention for handling a stack of sheets or a sub-stack thereof, in particular for loading a cutting machine has an articulated-arm robot and means for detecting the position and the height of the stack. Furthermore, means for lifting and gripping the stack or the sub-stack and an electronic control are provided. In this case, the means for detecting the position and the height of the stack and the means for lifting and gripping the stack are advantageously arranged on the arm of the articulated arm robot.
- the device according to the invention thus enables the automatic Charging a cutting system, in particular a Bogenrüttlers such a system, without the deposited paper from the printing machine stack at a certain point to store precisely or previously aligned manually.
- an articulated arm robot greatly simplifies the machine construction of the device, since all substantial basic movements of the device can be performed by the articulated arm robot, which is cost-effective, including control, available, so that the adjustments required for the present handling process are comparatively small. It can therefore largely be dispensed with the use of special machines, as they are known from the prior art.
- the electronic control of the articulated arm robot can be used advantageously to use additional functions for the handling of a stack or sub-stack and in particular to evaluate the surveying data and further processed.
- the device according to the invention can also be used for retrofitting existing cutting systems. It can also be moved due to the low and only one-sided space requirement at any time in a position which also allows the manual loading of the cutting system.
- a six-axis articulated arm robot is used as the articulated arm robot since it can advantageously carry out the necessary degrees of freedom and movements.
- the detection of the position of the stack, so the arrangement of the stack in space, ie also advantageous its extension in the length and width direction relative to a fixed point of Gelenkarmroboters can be done in a simple manner by means of at least one optical button, which is preferably aligned so that he on the top of the pile is directed.
- two or more optical buttons are provided to detect the situation with a few traversing movements.
- Such optical buttons are especially for paper handling advantage because they work without contact.
- the position detection from the top is particularly favorable in terms of machine technology, and on the other hand it has the advantage of detecting the position of the stack in its upper region, which is particularly important for the subsequent gripping process which takes place in this region.
- the location and / or height detection of the stack can be done by means of at least one electronic 2D or 3D camera.
- a camera can be installed either on the articulated arm robot or fixed in space. It is state of the art to calculate coordinate data of the stack from the image data supplied by the camera.
- the means for detecting the position that is, the one or more optical buttons, cameras, sensors or the like are rigidly arranged on the arm of the articulated arm robot and are moved by means of the articulated arm robot for position detection.
- the already existing motors of the articulated arm robot are used to make the appropriate movements. So there are no other moving parts or motors required.
- the grippers are each movable on guide rails, preferably pneumatically driven, said guide rails sitting rigidly on the arm of the articulated arm robot and preferably one span this right angle so that this degree of freedom of movement along the rail is sufficient for the grippers to allow their arrangement over the length or width of the stack.
- the delivery is advantageously carried out by means of the articulated arm itself.
- an optical probe is advantageously provided, which is directed parallel to the stack top, so that by starting laterally offset the stack from above the top of the stack and thus its height can be detected quickly and easily.
- the height of the stack in the sense of the present invention does not mean the measured height of the stack, but the height of the upper side of the stack relative to the coordinate system of the robotic arm robot. Only this height is critical to the handling of the top of the stack, typically a sub-stack that is to be lifted and handled to load the sheet vibrator from the remaining stack.
- This button can also be arranged rigidly on the arm of the articulated arm robot, so that the scanning movement can again take place from top to bottom by the robot itself.
- the few movements necessary for lifting and handling the stack are integrated into the control of the robot arm control. It is also expedient for additional control means to access the basis of the coordinates of the robot arm control in order to form a quasi-uniform system and to be able to reduce the number of electronic and mechanical components to a minimum.
- the device according to the invention consists of a six-axis articulated robot 1, on the articulated arm via a terminal flange 2, a chassis 3 is fixed, which carries further, hereinafter described in detail assemblies / parts.
- the articulated robot 1 is mounted on the floor and stands here at a distance from a sheet vibrator 4, which forms part of a cutting system not shown here, which is to be fed.
- the chassis 3 which is formed in the illustrated embodiment substantially from a triangular support plate 7 in plan view with a pipe section 8 projecting therefrom with mating flange 2, is to be understood here only as an example.
- the chassis construction can be made of any suitable components, in particular truss-like.
- two optical buttons 9 are provided, with which the position and thus also the size (length and width) of the paper stack 6 located underneath can be scanned.
- the optical buttons 9 are arranged so that they can radiate down freely, so that their rays impinge either on the paper stack 6 at its top depending on the arrangement or next to what is registered in the (not shown) control / regulation of the device.
- the chassis 3 with the buttons located thereon 9 by means of the articulated arm robot 1 in a position at a distance above the paper stack 6 so that each optical probe 9 scans two points, each lying on a stack 6 limiting line.
- an optical probe 10 is provided, the scanning beam is directed towards the stack, but parallel to the top and which is also firmly connected to the chassis 3.
- the chassis 3 is moved with the button 10 located thereon coming from above by means of the articulated arm robot 1 until the button 10 a side surface registered the stack 6 and thus detects the heightwise position of the top of the stack 6.
- a stack divider 11 is mounted, which is wedge-shaped towards the stack and either, as based on Fig. 6 shown pivotable about a horizontal axis 12 on the chassis 3 or as shown Fig. 5 is arranged linearly movable.
- Fig. 5 an obliquely arranged to the support plate 7 rail 14 along which the stack divider 11 is movable.
- the device is aligned and arranged so that after the detection of height and position of the paper stack 6, the stack divider 11 with its front flat side 15 during pivoting ( Fig. 6 ) or linear movement ( Fig. 5 ) enters the stack 6 in the region of a vertical edge 16, ie it engages under and lifts it in the corner area.
- a pressure device in the form of a pneumatic cylinder 17 is provided with a pressure plate 18 attached thereto at the end of the support plate 7, and at a distance from the stack divider 11, such that the pressure plate 18 is always arranged at a sufficient distance from the stack divider 11 and the grippers 20.
- the grippers 20 are formed like a pair of pliers and have a lower and an upper clamping part, the pneumatic for the purpose of Clamps are movable towards each other. They can also be moved on the guide rails 19 motor and pivoted.
- the control of all functions of the mounted on the chassis 3 assemblies / parts is done centrally via the control of the articulated arm robot 1.
- the articulated arm robot 1 moves first in a high position above the maximum allowable stack height from so that by means of the optical switch 9, the position of the stack 6 with respect to the articulated arm robot 1 and thus also the length and width of the sheets to be processed is detected.
- the chassis 3 is moved down until by means of the vertical switch 10, the height, ie the top of the stack 6 is detected.
- the articulated-arm robot 1 then moves to a position in which it is intended, in which the stack divider 11 is arranged at a short distance in front of a vertical edge 16 of the paper stack 6 and the guide rails 19 are aligned approximately with the sides of the paper stack. Then, the stack 6 is fixed by pressurizing the cylinder 17. Thereafter, in the execution according to Fig. 5 by means of a linear drive of the stack divider 11 along the rail 14 from the corner into the vertical edge 16 of the stack 6. In the execution according to Fig. 6 this is done by extending the pneumatic cylinder 21, whereby a lever 22 is pivoted about the horizontal axis 12, at the lower end of the actual stack divider 11 is seated.
- the grippers 20 are pivoted by motor, so that a compulsory fan, which releases adhering leaves solves.
- the entire chassis 3 is then pivoted with the assemblies located thereon and the sub-stack by 90 ° and placed in a position above the Bogenrüttler 13, after which open the gripper 20 and swing to release the sub-stack down, so that this sub-stack comes to rest on the table of the vibrator 4, where it is further processed and finally fed to the cutting machine.
- several sub-stacks are successively stacked on the Bogenrüttler 4 one above the other. In the time in which the vibrator 4 works, a feed with another sub-stack can not be done. This time is used to again measure the remaining stack 6 as described above in terms of location and height.
- the existing of the pneumatic cylinder 17 and the pressure plate 18 pressure device is typically activated prior to piercing the stack divider 11. Such an activated position is in Fig. 6 shown. Then presses the pressure plate 18 from the top of the stack, thus increasing the friction within the sheet stack, so that both the piercing of the stack divider and the subsequent retraction of the gripper 20 does not change the stacking layer. Only after closing the Gripper, the pressure plate is relieved again and returns to the in Fig. 5 shown position back.
- Fig. 1 clarifies the entire device can be moved by, for example, turning the articulated arm robot about its vertical axis by 90 ° or 180 ° from the access area of the Bogenrüttlers 4 to this in another way, for. B. manually feed.
- the device can optionally be used for loading from the right or from the left.
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Sheets, Magazines, And Separation Thereof (AREA)
Abstract
Das Verfahren und die Vorrichtung dient zum Handhaben eines Stapels (6) von BIättern oder eines TeilstapeIs davon zum Beschicken einer Schneidanlage insbesondere eines Bogenrüttlers (4). Es wird zunächst die Lage und Höhe des Stapels (6) erfasst, wonach der Stapel (6) oder Teilstapel unter \/erwendung der zuvor erfassten Lage- und Höhendaten zumindest abschnittsweise angehoben und von der Seite her gegriffen und dann gehandhabt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Stapels von Blättern oder eines Teilstapels davon zum Beschicken einer Schneidanlage sowie eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens.
- Um die aus der Druckmaschine kommenden bedruckten Blätter in der Schneidanlage weiterverarbeiten zu können, insbesondere in Stapeln exakt auf Maß schneiden zu können, ist es erforderlich, die Blätter zunächst einmal wieder in eine exakte Stapelform zu bringen und auszurichten. Hierzu dienen sogenannte Bogenrüttler, auf welche die aus der Druckmaschine kommenden Blätter in Teilstapeln von beispielsweise 1 cm - 3 cm Dicke aufgelegt werden, nachdem sie von Hand aufgefächert werden, um ein Aneinanderhaften benachbarter Blätter zu vermeiden. Diese Tätigkeit erfolgt typischerweise durch eine Bedienperson von Hand, was arbeitsintensiv und teuer ist.
- Aus
DE 27 42 159 A1 zählt es zum Stand der Technik, mittels einer aufwändigen Spezialmaschine das Auffächern von Teilstapeln und Beschicken des Bogenrüttlers zu automatisieren. Dies funktioniert jedoch nur, wenn die Größe des zu verarbeitenden Papiers und die Stapellage einigermaßen genau eingehalten werden kann. Im Übrigen muss auch dieser Spezialmaschine das Papier zugeführt werden, d. h. es muss manuell oder maschinenunterstützt das aus der Druckmaschine in einem Stapel abgelegte Papier überführt werden. Solche Spezialmaschinen sind nicht nur aufwändig und teuer. Sie bedingen bei veränderlichen Papiergrößen auch Rüstzeiten und sind somit nur für die Verarbeitung großer Mengen von Papierstapeln im Wesentlichen gleicher Größe geeignet. - Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zum einen ein Verfahren zu schaffen, das diese vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere gut automatisierbar ist. Des Weiteren soll eine entsprechende Vorrichtung geschaffen werden, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt und mit geringem technischen Aufwand Stapel und Teilstapel aus der Druckmaschine unterschiedlicher Größe der Schneidanlage maschinell zugeführt werden können. Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der vorrichtungsmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Handhaben eines Stapels von Blättern oder eines Teilstapels davon, wie er typischerweise von einer Druckmaschine abgelegt wird, zum Beschicken einer Schneidanlage, insbesondere eines Bogenrüttlers einer Schneidanlage, sieht zunächst die Erfassung der Lage und der Höhe des Stapels vor. Danach wird der Stapel oder Teilstapel unter Verwendung der zuvor erfassten Lage- und Höhendaten zumindest abschnittsweise angehoben und von der Seite her gegriffen und dann gehandhabt.
- Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, zunächst die wesentlichen Lageparameter des Stapels zu erfassen, d. h. die Höhe des Stapels, insbesondere die höhenmäßige Lage des obersten Blattes des Stapels. Darüber hinaus sind die Lagekoordinaten wichtig, die zugleich auch die Abmessungen hinsichtlich Länge und Breite des Stapels umfassen können. Entsprechend der ermittelten Lage und Höhe wird der Stapel oder Teilstapel dann zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Bereich einer vertikalen Kante, angehoben, d. h. geteilt und dann von der Seite her gegriffen. Durch das Anheben des Stapels oder Teilstapels wird ein Freiraum geschaffen, der ein Greifen von der Seite her und somit eine nachfolgende Handhabung ermöglicht. Das Erfassen von Lage und Höhe des Stapels bildet dabei Grundlage für alle nachfolgenden Verfahrensschritte und ist insbesondere für die maschinelle und automatisierte Handhabung des Stapels oder Teilstapels von entscheidender Bedeutung. Der Papierstapel kann nämlich so, wie er aus der Druckmaschine abgelegt wird, durch geeignete Transportmittel, beispielsweise einen Gabelstapler, palettenweise zugeführt werden. Durch die Lage- und Höhenerfassung kann dieser dann weitgehend unabhängig von Größe, Höhe und Anordnung maschinell, d. h. automatisiert gehandhabt werden, indem diese Daten dem Handhabungsautomaten übergeben werden. Auch sind die räumlichen Toleranzen zur Anordnung des Papierstapels vergleichsweise groß.
- Vorteilhaft wird der Stapel oder Teilstapel nach dem Greifen und vor dem Ablegen z. B. auf dem Bogenrüttler zwangsgefächert. Da das Greifen von der Seite des Stapels her erfolgt, ist der gegriffene Stapel oder Teilstapel nur in den Randbereichen fixiert, wo eine entsprechende Greifvorrichtung angreift. Werden nun die Greifvorrichtungen zueinander bewegt, so ergibt sich in einfacher Weise eine Zwangsbewegung der Blätter zueinander und damit das gewünschte Lösen etwaiger Verklebungen.
- Die aus der Schneidmaschine kommenden Blätter sind typischerweise rechteckig. Zur Lageerfassung des Stapels genügt es daher gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise im Bereich der Oberseite an drei Seiten mindestens einen Randpunkt und an der vierten Seite mindestens zwei voneinander beabstandete Rand-Randpunkte zu erfassen, um die Lage des Stapels anhand der erfassten Punkte zu ermitteln. Mit diesen fünf Punkten ist die Lage des Stapels und auch seine Abmessung hinsichtlich Breite und Länge definiert. Dabei ist es besonders vorteilhaft, eine Vermessung des Stapels im oberen Bereich durchzuführen, da für die weitere automatisierte Handhabung zunächst nur der oberste Teil des Stapels relevant ist und die darunter liegenden Bereiche ggf. später erneut vermessen werden können. Anhand der ermittelten Lage bzw. Abmessungen des Stapels kann die Steuerung sämtlicher Handhabungseinrichtungen erfolgen.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, nachdem der Bogenrüttler der Schneidanlage mit einem Teilstapel beschickt worden ist, also nach dem Ablegen des Teilstapels auf dem Bogenrüttler, der verbleibende Reststapel zumindest hinsichtlich seiner Lage vermessen und zwar in der Zeit, wenn der Bogenrüttler arbeitet. In dieser Zeit kann ohnehin keine Zufuhr eines weiteren Teilstapels oder Stapels erfolgen, weshalb es zweckmäßig ist, durch Lageerfassung zu prüfen, ob der unter dem bereits abgehobenen Teilstapel befindliche Stapel noch exakt die gleiche oder eine dazu verschobene Lage hat. Auf diese Weise können Verschiebungen innerhalb des Stapels erfasst werden, weshalb eine automatisierte Verarbeitung und Handhabung auch von gescherten Stapeln möglich ist.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Handhaben eines Stapels von Blättern oder eines Teilstapels davon, insbesondere zum Beschicken einer Schneidmaschine, weist einen Gelenkarmroboter auf sowie Mittel zum Erfassen der Lage und der Höhe des Stapels. Weiterhin sind Mittel zum Anheben und Greifen des Stapels oder des Teilstapels und eine elektronische Steuerung vorgesehen. Dabei sind die Mittel zum Erfassen der Lage und der Höhe des Stapels sowie die Mittel zum Anheben und Greifen des Stapels vorteilhaft am Arm des Gelenkarmroboters angeordnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit die automatische Beschickung einer Schneidanlage, insbesondere eines Bogenrüttlers einer solchen Anlage, ohne dass der aus der Druckmaschine abgelegte Papierstapel an einer bestimmten Stelle präzise abzulegen oder zuvor manuell auszurichten ist. Der Einsatz eines Gelenkarmroboters vereinfacht den maschinellen Aufbau der Vorrichtung erheblich, da alle wesentlichen Grundbewegungen der Vorrichtung durch den Gelenkarmroboter ausgeführt werden können, der kostengünstig einschließlich Steuerung verfügbar ist, so dass die auf den vorliegenden Handhabungsprozess erforderlichen Anpassungen vergleichsweise gering sind. Es kann also auf den Einsatz von Spezialmaschinen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, weitgehend verzichtet werden. Es sind lediglich entsprechende Mittel am Gelenkarmroboter vorzusehen, die vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden können. Die elektronische Steuerung des Gelenkarmroboters kann dabei vorteilhaft genutzt werden, um zusätzliche Funktionen für die Handhabung eines Stapels oder Teilstapels zu nutzen und insbesondere auch die Vermessungsdaten auszuwerten und weiterzuverarbeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zudem zum Nachrüsten vorhandener Schneidanlagen eingesetzt werden. Sie kann zudem auf Grund des geringen und nur einseitigen Platzbedarfes jederzeit in eine Position verfahren werden, welche auch die manuelle Beschickung der Schneidanlage erlaubt.
- Vorteilhaft wird als Gelenkarmroboter ein Sechsachsengelenkarmroboter eingesetzt, da dieser die notwendigen Freiheitsgrade und Bewegungen vorteilhaft vollziehen kann.
- Die Erfassung der Lage des Stapels, also der Anordnung des Stapels im Raum, d. h. auch vorteilhaft seine Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung bezogen auf einen Fixpunkt des Gelenkarmroboters kann in einfacher Weise mittels mindestens eines optischen Tasters erfolgen, der vorzugsweise so ausgerichtet ist, dass er auf die Oberseite des Stapels gerichtet ist. Zweckmäßigerweise sind jedoch zwei oder auch mehr optische Taster vorgesehen, um mit wenigen Verfahrbewegungen die Lage zu erfassen. Solche optischen Taster sind insbesondere für die Papierhandhabung von Vorteil, da sie berührungslos arbeiten. Es können jedoch auch mechanische Taster oder andere geeignete Sensoren zur Lageermittlung eingesetzt werden. Die Lageerfassung von der Oberseite ist zum einen maschinentechnisch besonders günstig, zum anderen hat sie den Vorteil, dass damit die Lage des Stapels in seinem oberen Bereich erfasst wird, was für den nachfolgenden Greifvorgang besonders wichtig ist, der in diesem Bereich stattfindet.
- Alternativ kann die Lage und/oder Höhenerfassung des Stapels mittels mindestens einer elektronischen 2D- oder 3D-Kamera erfolgen. Eine solche Kamera kann entweder am Gelenkarmroboter oder auch fest im Raum installiert sein. Es zählt zum Stand der Technik, aus den von der Kamera gelieferten Bilddaten Koordinatendaten des Stapels zu errechnen.
- Vorteilhaft sind die Mittel zur Lageerfassung, also der oder die optischen Taster, Kameras, Sensoren oder dergleichen starr am Arm des Gelenkarmroboters angeordnet und werden mittels des Gelenkarmroboters zur Lageerfassung bewegt. Hierdurch ist zum einen eine besonders einfache Erfassung der Koordinaten ohne aufwändige Umrechnung erforderlich, zum anderen werden die ohnehin vorhandenen Motoren des Gelenkarmroboters genutzt, um die entsprechenden Bewegungen zu vollziehen. Es sind also keine weiteren beweglichen Teile oder Motoren erforderlich.
- Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Greifer jeweils an Führungsschienen verfahrbar, vorzugsweise pneumatisch angetrieben angeordnet, wobei diese Führungsschienen starr am Arm des Gelenkarmroboters sitzen und vorzugsweise einen rechten Winkel aufspannen, so dass dieser Bewegungsfreiheitsgrad längs der Schiene für die Greifer ausreicht, um deren Anordnung über die Länge bzw. Breite des Stapels zu ermöglichen. Die Zustellung erfolgt vorteilhaft mittels des Gelenkarms selbst.
- Zur Erfassung der Stapelhöhe ist vorteilhaft ein optischer Taster vorgesehen, der parallel zur Stapeloberseite gerichtet ist, so dass durch Anfahren seitlich versetzt des Stapels von oben her die Oberseite des Stapels und damit seine Höhe schnell und einfach erfasst werden kann. Dabei ist unter Höhe des Stapels im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht die gemessene Höhe des Stapels zu verstehen, sondern die Höhe der Oberseite des Stapels bezogen auf das Koordinatensystem des Schwenkarmroboters. Nur diese Höhe ist entscheidend für die Handhabung des oberen Teils des Stapels, in der Regel eines Teilstapels, der zum Beschicken des Bogenrüttlers vom Reststapel abgehoben und gehandhabt werden soll.
- Auch dieser Taster kann starr am Arm des Gelenkarmroboters angeordnet sein, so dass die Abtastbewegung von oben nach unten wiederum durch den Roboter selbst erfolgen kann.
- Vorteilhaft werden die wenigen, zum Anheben und Handhaben des Stapels erforderlichen Bewegungsabläufe in die Steuerung der Roboterarmsteuerung integriert. Auch für zusätzliche Steuermittel ist es zweckmäßig, auf die Basis der Koordinaten der Roboterarmsteuerung zuzugreifen, um hier ein quasi einheitliches System zu bilden und die Zahl der elektronischen und mechanischen Bauteile auf ein Minimum reduzieren zu können.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- in Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Papierstapel und einen Teil einer Schneidanlage in Form eines Bogenrüttlers,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß
Fig. 1 , - Fig. 3
- in perspektivischer Darstellung schräg von oben den vom Arm des Roboters abgenommenen Teil der Vorrichtung,
- Fig. 4
- den Teil gemäß
Fig. 3 in perspektivischer Ansicht schräg von unten, - Fig. 5
- einen Schnitt längs der Schnittlinie A-A in
Fig. 3 einer ersten Ausführungsform und - Fig. 6
- eine zweite Ausführungsform in Darstellung nach
Fig. 5 . - Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Sechsachsen-Gelenkarmroboter 1, an dessen Gelenkarm über einen endseitigen Anschlussflansch 2 ein Chassis 3 befestigt ist, welches weitere, nachfolgend noch im Einzelnen beschriebene Baugruppen/-teile trägt. Der Gelenkarmroboter 1 ist bodenmontiert und steht hier mit Abstand zu einem Bogenrüttler 4, der Teil einer hier nicht im Weiteren dargestellten Schneidanlage bildet, die zu beschicken ist. Neben dem Gelenkarmroboter 1 und dem Bogenrüttler 4 ist im Bereich unterhalb des Chassis 3 (in
Fig. 1 ) eine bodenstehende Palette 5 mit einem darauf abgelegten Papierstapel 6 inFig. 1 dargestellt, der mittels der Vorrichtung in Teilstapeln von beispielsweise 1cm bis 2 cm Dicke von dem Papierstapel 6 abzuheben, zwangszufächern und schließlich auf dem Bogenrüttler 4 abzulegen ist. - Das Chassis 3, das bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen aus einer in Draufsicht dreieckigen Tragplatte 7 mit einem davon aufkragenden Rohrabschnitt 8 mit Gegenanschlussflansch 2 gebildet ist, ist hier nur beispielhaft zu verstehen. Die Chassis-Konstruktion kann aus beliebigen geeigneten Bauteilen, insbesondere fachwerkartig aufgebaut sein.
- An der im Betrieb zum Stapel hin gerichteten Unterseite des Chassis 3 sind zwei optische Taster 9 vorgesehen, mit der die Lage und somit auch die Größe (Länge und Breite) des darunter befindlichen Papierstapels 6 abtastbar ist. Die optischen Taster 9 sind so angeordnet, dass sie nach unten frei strahlen können, so dass ihre Strahlen je nach Anordnung entweder auf den Papierstapel 6 an seiner Oberseite auftreffen oder daneben, was in der (nicht dargestellten) Steuerung/Regelung der Vorrichtung registriert wird. Hierzu wird das Chassis 3 mit den daran befindlichen Tastern 9 mittels des Gelenkarmroboters 1 in einer Stellung mit Abstand über dem Papierstapel 6 so verfahren, dass jeweils ein optischer Taster 9 zwei Punkte abtastet, die jeweils auf einer den Stapel 6 begrenzenden Linie liegen. Darüber hinaus werden von einer dieser Linien zwei Punkte abgetastet, so dass die Lage des obersten Blatts des Stapels 6 bei einem typischerweise rechteckigen Bogen definiert und erfasst ist. Zugleich definiert und erfasst ist damit Länge und Breite des Stapels 6. Diese Koordinaten werden in der Steuerung/Regelung des Gelenkarmroboters 1 gespeichert und bei den nachfolgenden Steuervorgängen berücksichtigt.
- Zur Erfassung der Höhe des Stapels 6 ist ein optischer Taster 10 vorgesehen, dessen Taststrahl in Richtung zum Stapel, jedoch parallel zur Oberseite gerichtet ist und der ebenfalls fest mit dem Chassis 3 verbunden ist. Zur Erfassung der Höhe des Stapels 6 wird das Chassis 3 mit dem daran befindlichen Taster 10 von oben kommend mittels des Gelenkarmroboters 1 so lange nach unten bewegt, bis der Taster 10 eine Seitenfläche des Stapels 6 registriert und somit die höhenmäßige Lage der Oberseite des Stapels 6 erfasst. Diese Koordinaten werden in der Steuerung/Regelung des Gelenkarmroboters 1 gespeichert und bei den nachfolgenden Steuervorgängen berücksichtigt.
- An der Unterseite des Chassis 3 ist ein Stapelteiler 11 angebracht, der zum Stapel hin keilförmig ausgebildet ist und entweder, wie anhand von
Fig. 6 dargestellt, um eine horizontale Achse 12 schwenkbar am Chassis 3 oder gemäß Darstellung nachFig. 5 linear verfahrbar angeordnet ist. Hierzu ist bei der Ausführungsvariante gemäßFig. 5 eine schräg zur Tragplatte 7 angeordnete Schiene 14 vorgesehen, längs der der Stapelteiler 11 verfahrbar ist. Die Vorrichtung ist so ausgerichtet und angeordnet, dass nach erfolgter Erfassung von Höhe und Lage des Papierstapels 6 der Stapelteiler 11 mit seiner vorderen Flachseite 15 beim Schwenken (Fig. 6 ) bzw. Linearbewegen (Fig. 5 ) im Bereich einer vertikalen Kante 16 in den Stapel 6 einfährt, d. h. diesen im Eckbereich untergreift und anhebt. - Damit sich der Stapel beim Einstechen des Stapelteilers 11 bzw. beim nachfolgenden Einfahren der Greifer 20 nicht verschiebt, ist an der Tragplatte 7 eine Andruckeinrichtung in Form eines pneumatischen Zylinders 17 mit einer endseitig daran befestigten Andruckplatte 18 vorgesehen, und zwar mit Abstand zum Stapelteiler 11, derart, dass die Andruckplatte 18 stets mit ausreichendem Abstand zum Stapelteiler 11 sowie auch den Greifern 20 angeordnet ist.
- Weiterhin sind an der Unterseite der Tragplatte 7 zwei im 90°-Winkel parallel zu den kurzen Seiten der Platte 7 angeordnete Führungsschienen 19 angebracht, welche die längs dazu verfahrbare Greifer 20 tragen. Die Greifer 20 sind zangenartig ausgebildet und weisen einen unteren und einen oberen Klemmteil auf, die pneumatisch zum Zwecke des Klemmens aufeinander zu bewegbar sind. Sie können zudem an den Führungsschienen 19 motorisch verfahren sowie verschwenkt werden.
- Die Steuerung sämtlicher Funktionen der am Chassis 3 angebrachten Baugruppen/-teile erfolgt zentral über die Steuerung des Gelenkarmroboters 1. Nach Absetzen eines auf der Palette 5 befindlichen Papierstapels 6 in einem Bereich, wie er in
Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, fährt der Gelenkarmroboter 1 zunächst in einer hohen Position über der maximal zulässigen Stapelhöhe diesen so ab, dass mittels der optischen Taster 9 die Lage des Stapels 6 in Bezug auf den Gelenkarmroboter 1 und somit auch die Länge und Breite der zu verarbeitenden Blätter erfasst wird. Sodann wird unter Berücksichtigung der Lage mittels des Gelenkarmroboters 1 das Chassis 3 nach unten verfahren, bis mittels des Vertikaltasters 10 die Höhe, also die Oberseite des Stapels 6 erfasst ist. Unter Berücksichtigung dieser Lagedaten fährt dann der Gelenkarmroboter 1 in eine bestimmungsgemäße Stellung, in welcher der Stapelteiler 11 mit geringem Abstand vor einer vertikalen Kante 16 des Papierstapels 6 angeordnet und die Führungsschienen 19 etwa mit den Seiten des Papierstapels fluchten. Sodann wird der Stapel 6 durch Druckbeaufschlagung des Zylinders 17 fixiert. Danach wird bei der Ausführung gemäßFig. 5 mittels eines Linearantriebs der Stapelteiler 11 längs der Schiene 14 von der Ecke aus in die vertikale Kante 16 des Stapels 6 hineingefahren. Bei der Ausführung gemäßFig. 6 erfolgt dies durch Ausfahren des Pneumatikzylinders 21, wodurch ein Hebel 22 um die horizontale Achse 12 verschwenkt wird, an dessen unterem Ende der eigentliche Stapelteiler 11 sitzt. - Es können bei beiden Ausführungen vorzugsweise an der Oberseite des Stapelteilers 11 Anschläge aus elastischem Material vorgesehen sein, die die Eindringtiefe des Stapelteilers 11 begrenzen.
- Beim Einstechen des Stapelteilers 11 hebt dieser aufgrund seiner Geometrie und Anordnung einen Teil des Stapels (Teilstapel), bzw. wenn es der letzte Teil ist, den Stapel (Reststapel) selbst im Randbereich an, so dass die Greifer 20 in diesem Bereich eingeführt werden können. Diese werden dann längs der Schienen 19 verfahren und in vorbestimmter Stellung kraftbeaufschlagt, so dass sie den Teilstapel bzw. Stapel randseitig klemmen. Dann wird der Stapelteiler 11 zurückgefahren, und die Handhabung des abgehobenen Teilstapels beginnt.
- Zum Auffächern des Teilstapels werden die Greifer 20 motorisch verschwenkt, so dass eine Zwangsfächerung erfolgt, welche aneinander haftende Blätter löst. Mittels des Gelenkarmroboters 1 wird dann das gesamte Chassis 3 mit den daran befindlichen Baugruppen und dem Teilstapel um 90° geschwenkt und in eine Position über dem Bogenrüttler 13 gebracht, wonach die Greifer 20 öffnen und zur Freigabe des Teilstapels nach unten ausschwenken, so dass dieser Teilstapel auf dem Tisch des Bogenrüttlers 4 zu liegen kommt, wo er weiterverarbeitet und schließlich der Schneidmaschine zugeführt wird. Dabei werden auf dem Bogenrüttler 4 nacheinanderfolgend mehrere Teilstapel übereinander gestapelt. In der Zeit, in der der Bogenrüttler 4 arbeitet, kann eine Beschickung mit einem weiteren Teilstapel nicht erfolgen. Diese Zeit wird genutzt, um den verbleibenden Reststapel 6 erneut wie vorbeschrieben hinsichtlich Lage und Höhe zu vermessen.
- Die aus dem Pneumatikzylinder 17 und der Andruckplatte 18 bestehende Andruckeinrichtung wird typischerweise vor dem Einstechen des Stapelteilers 11 aktiviert. Eine solche aktivierte Stellung ist in
Fig. 6 dargestellt. Dann drückt die Andruckplatte 18 von der Oberseite auf den Stapel, erhöht somit die Reibung innerhalb des Blattstapels, so dass sowohl das Einstechen des Stapelteilers als auch das nachfolgende Einfahren der Greifer 20 die Stapellage nicht verändert. Erst nach Schließen der Greifer wird die Andruckplatte wieder entlastet und kehrt in die inFig. 5 dargestellte Position zurück. - Wie insbesondere
Fig. 1 verdeutlicht, kann die gesamte Vorrichtung durch beispielsweise Drehen des Gelenkarmroboters um seine vertikale Achse um 90° oder 180° aus dem Zugriffsbereich des Bogenrüttlers 4 verfahren werden, um diesen in anderer Weise, z. B. manuell zu beschicken. Darüber hinaus kann die Vorrichtung wahlweise zur Beschickung von rechts oder von links genutzt werden. -
- 1 -
- Gelenkarmroboter
- 2 -
- Anschlussflansch
- 3 -
- Chassis
- 4 -
- Bogenrüttler
- 5 -
- Palette
- 6 -
- Papierstapel
- 7 -
- Tragplatte
- 8 -
- Rohrabschnitt
- 9 -
- optische Taster
- 10 -
- optischer Taster, vertikal
- 11 -
- Stapelteiler
- 12 -
- horizontale Achse
- 14 -
- Schiene
- 15 -
- Flachseite
- 16 -
- vertikale Kante
- 17 -
- Pneumatikzylinder
- 18 -
- Andruckplatte
- 19 -
- Führungsschienen
- 20 -
- Greifer
- 21 -
- Pneumatikzylinder
- 22 -
- Hebel
Claims (13)
- Verfahren zum Handhaben eines Stapels (6) von Blättern oder eines Teilstapels davon zum Beschicken einer Schneidanlage, insbesondere eines Bogenrüttlers (4), bei dem zunächst die Lage und Höhe des Stapels (6) erfasst wird, wonach der Stapel (6) oder Teilstapel unter Verwendung der zuvor erfassten Lage- und Höhendaten zumindest abschnittsweise angehoben und von der Seite her gegriffen und dann gehandhabt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Stapel (6) oder Teilstapel nach dem Greifen und vor dem Ablegen zwangsgefächert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehende Ansprüche, bei dem zur Lageerfassung eines Stapels (6) von rechteckigen Blättern vorzugsweise an der Oberseite an drei Seiten mindestens ein Randpunkt und an der vierten Seite mindestens zwei voneinander beabstandete Randpunkte erfasst und die Lage des Stapels (6) anhand der erfassten Punkte ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bogenrüttler (4) der Schneidanlage beschickt wird und bei dem nach Ablegen eines Teilstapels auf dem Bogenrüttler (4) in der Zeit, wenn der Bogenrüttler (4) arbeitet der verbleibende Reststapel zumindest hinsichtlich seiner Lage vermessen wird.
- Vorrichtung zum Handhaben eines Stapels von Blättern oder eines Teilstapels davon, insbesondere zum Beschicken einer Schneidanlage, mit einem Gelenkarmroboter (1), mit Mitteln zum Erfassen der Lage und Höhe des Stapels (9, 10), mit Mitteln zum Anheben (11) und Greifen (20) des Stapels (6) oder des Teilstapels und mit einer elektronischen Steuerung.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der ein Sechsachsen-Gelenkarmroboter (1) vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zur Erfassung der Lage des Stapels (6) mindestens ein vorzugsweise zur Oberseite des Stapels (6) gerichteter optischer Taster (9) vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zur Erfassung der Lage und/oder Höhe des Stapels mindestens eine elektronische 2D- oder 3D-Kamera vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zur Lageerfassung (9) starr am Arm des Gelenkarmroboters (1) angeordnet sind und mittels des Gelenkarmroboters (1) zur Lageerfassung bewegt werden.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der am Arm des Gelenkarmroboters (1) zwei vorzugsweise einen rechten Winkel aufspannende Führungsschienen (19) starr angeordnet sind, an denen Greifer (20) verfahrbar angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zum Erfassen der Stapelhöhe ein optischer Taster (10) vorgesehen ist, welcher etwa parallel zur Stapeloberseite gerichtet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der optische Taster (10) zum Erfassen der Stapelhöhe starr am Arm des Gelenkarmroboters (1) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die elektronische Steuerung auf der Basis der Koordinaten der Roboterarmsteuerung arbeitet.
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