EP2199242B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ausrichtung stapelförmiger Gebilde - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for aligning a stack of flat objects lying on a support surface, in particular a paper stack or a stack of unoriented superimposed printed products according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out such a method.
- Alignment of stacks of flat articles is required, for example, to prepare for automated packaging of the corresponding stacks into cartons (e.g., in slip-on cartons).
- An insufficiently aligned stack would lead to disruptions in the subsequent packaging process.
- counterstampers a sufficiently accurate alignment of the stack is usually not guaranteed, especially since the stack forming objects even when transported on conveyor belts between individual processing stations - due to acceleration and deceleration processes - can move against each other.
- the stack is placed in a cassette in a neither horizontal nor vertical position - typically it is a 45 ° position - so that the stack with two of its side surfaces rests simultaneously and alignment of the stack by pushing these pages is possible. The actual alignment is then ultimately caused by a shaking or vibrating motion.
- the jogging process may take a long time (typically a few seconds), so that timing problems may occur in a fully automated paperboard processing line with predetermined cycle times.
- Too much jarring can damage the often freshly printed and very delicate butt sides of printed products.
- jogger concepts are hardly suitable for aligning stacks consisting of several printed product individual stacks, e.g. for aligning two stacks of DIN A5 leaflets that form a stack of A4-size paper to be wrapped next to each other.
- the object of the present invention is to provide a method and a device for aligning stacks of the type mentioned above in which a reliable, gentle, fast and flexible alignment which is easily adaptable to different paper formats is also possible without the 45 ° positioning required by a mother.
- the stack is exposed at least temporarily to an acceleration with a component pointing downwards in the direction of gravity.
- the forces required for the alignment of the stacked products are also reduced.
- the forces required in this case are no longer dependent on the weight of the stack located above the product to be aligned, so that according to the invention relatively high and / or heavy stacks can be aligned without damaging the individual elements.
- acceleration values in the range of the simple acceleration of gravity are preferred, whereby even at lower accelerations, a positive effect is achieved.
- the acceleration is preferably linear down.
- the accelerated lowering movement is preferably over a vertical distance which is at least greater than the stack height.
- the required travel depends on how much time is needed in the quasi "weightless" state for the alignment of the stack. Typical travels are in the range of at least about 40 cm to 200 cm.
- the movement in the context of the present invention takes place over a longer travel distance and with constant acceleration during the alignment process, i. in particular not oscillating, as is characteristic of a vibrator.
- the lowering movement again compensating lifting movement (alternatively, it is also conceivable that the stack is further processed directly from the lowered position).
- the alignment process i. the approach of the stops to the side surfaces of the stack is correlated with the lowering movement.
- the single FIGURE shows an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
- An unoriented stack 10 of printed products is fed to the device via a conveyor belt 12 in the x-direction (see arrow).
- the conveyor belt 12 brings the stack 10 into the position shown in the figure, detected by means of (not shown) light barriers and stops there first.
- the stack 10 is formed in the embodiment of two juxtaposed individual stacks 10a, 10b of printed products.
- stacks formed from a single stack or stacks formed from a plurality of individual stacks may also be processed.
- the device is suitable for aligning single-leaf stacks.
- the device is designed to align the side surfaces 22a-d of the stack 10 on all sides. This is done by four stops 18a, b and 20a, b, which are each formed as vertically extending angle profiles.
- the stops 18a, b and 20a, b can be moved by means of two servo drive motors 14a, b via spindle drives not shown in detail in the x and y directions.
- a first servo-drive motor 14a causes a movement of the stops 18a, b and 20a, b in the x-direction in opposite directions to each other or away from each other.
- a second servo-drive motor 14b effects an opposite movement of the stops 18a, b and 20a, b in the y-direction. Due to the separate control in the x and y direction, the device can be adapted to different stack formats only by programming the programmable controller controlling the device. If only stacks with a given aspect ratio are to be aligned, the drive in the x and y directions can alternatively be effected by a common servomotor (not shown).
- the stops 18a, b and 20a, b are shown in the figure in an initial position in which the stops the transport of the stack 10 by means of the conveyor belt 12 does not hinder. To perform the alignment, the stops 18a, b, and 20a, b are moved towards each other. Simultaneously with the movement of the stops 18a, b and 20a, b, the entire device is rapidly lowered together with the conveyor belt 12 and the stops 18a, b and 20a, b via a drive 16 in the vertical z-direction.
- the lowering movement takes place via a further servomotor, which is controlled in such a way that temporarily results in an acceleration acting in the downward direction of about 1 g .
- This alignment ultimately takes place by moving the stops 18a, b and 20a, b towards each other until a predetermined end position is reached, which is defined by the desired dimensions of the stack 10 in the aligned state.
- the movement of the stops 18a, b and 20a, b is coordinated with the vertical movement in the z-direction such that the stops already reach their end position before the acceleration in the z-direction decreases significantly. Since the travel in the z-direction is not very long in the exemplary embodiment, it is necessary to move from the acceleration to a braking phase after a relatively short time. The attacks are accordingly in the embodiment also relatively quickly - preferably within a period of less than 500 ms - closed.
- the stops are first approached by a certain distance to the sides 22a-d of the stack 10 and the acceleration in the z-direction only then started is when an actual contact of the stack by the stops 18a, b and 20a, b is expected.
- the limited acceleration distance in the z direction can be optimally utilized.
- the movement in the z-direction is braked down and the device is then moved back up when abutting the stack 10 stops 18a, b and 20a, b.
- the now aligned stack may e.g. be further processed immediately by slipping over a cardboard part or transported further for further processing.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung eines auf einer Unterstützungsfläche aufliegenden Stapels flacher Gegenstände, insbesondere eines Papierstapels oder eines Stapels unausgerichtet übereinander liegender Druckereierzeugnisse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
- Die Ausrichtung von Stapeln flacher Gegenstände, insbesondere von Papierstapeln oder von Druckereierzeugnisstapeln (z.B. Zeitschriften, Broschüren etc.) ist beispielsweise zur Vorbereitung einer automatisierten Verpackung der entsprechenden Stapel in Kartons (z.B. in Stülpdeckelkartons) erforderlich. Ein nicht hinreichend ausgerichteter Stapel würde bei dem anschließenden Verpackungsvorgang zu Störungen führen. Bei üblichen Vorrichtungen zur Bildung entsprechender Stapel (z.B. sog. Zählstaplern) ist eine hinreichend genaue Ausrichtung der Stapel in der Regel nicht gewährleistet, zumal sich die den Stapel bildenden Gegenstände auch bei einem Transport auf Transportbändern zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen - bedingt durch Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge - gegeneinander verschieben können.
- Es ist grundsätzlich bekannt, Stapel mit flachen Gegenständen - wie z.B. zu beschneidende Papierstapel - mittels eines Rüttlers auszurichten.
- Hierzu wird der Stapel in einer Kassette in eine weder horizontale noch vertikale Lage gebracht - typischerweise handelt es sich um eine 45°-Position -, so dass der Stapel mit zwei seiner Seitenflächen gleichzeitig aufliegt und eine Ausrichtung des Stapels durch Stoßen dieser Seiten möglich wird. Die eigentliche Ausrichtung wird dann letztlich durch eine Rüttel- oder Vibrationsbewegung bewirkt.
- Der Nachteil eines derartigen Rüttlers besteht darin, dass der Stapel vor dem Rütteln in eine 45°-Position und danach wieder aus dieser Position heraus gebracht werden muss, was im Falle einer vollautomatischen Bearbeitung der Stapel konstruktiv recht aufwendig ist, insbesondere dann, wenn außerdem noch eine flexible Anpassung an verschiedene Formate möglich sein soll.
- Ferner kann abhängig von den verarbeiteten Druckereierzeugnissen der Rüttelvorgang längere Zeit (typischerweise einige Sekunden) in Anspruch nehmen, so dass bei einer vollständig automatisierten Verarbeitungsstraße für Papierstapel mit vorgegebenen Taktzeiten möglicherweise Timing-Probleme auftreten können.
- Bei zu starkem Rütteln können die häufig frisch bedruckten und sehr empfindlichen Stoßseiten der Druckereierzeugnisse beschädigt werden.
- Schließlich sind Rüttlerkonzepte kaum zur Ausrichtung von Stapeln geeignet, die aus mehreren Druckereierzeugnis-Einzelstapeln bestehen, z.B. zur Ausrichtung von zwei Stapeln DIN-A5-Broschüren, die nebeneinander liegend einen zu verpackenden Stapel mit einer DIN-A4-Grundfläche bilden.
- Entsprechende Rüttlerkonzepte sind beispielsweise aus der
DE 18 52 428 U oder derDE 37 12 104 A1 bekannt. - Aus der
WO 2008/104476 ist es bekannt, auf einer im Wesentlichen horizontalen Unterstützungsfläche aufliegende Druckereierzeugnis-Stapel durch Wirkung mehrerer Anschläge auszurichten, wobei die Anschläge gegen die Seitenflächen der Stapel gefahren und dabei unausgerichtete überstehende Einzel-Druckereierzeugnisse in den Stapel hinein verschoben werden. Je nach Art und Ausgestaltung der Druckereierzeugnisse sowie abhängig von der Höhe und dem Gewicht des Stapels können jedoch die Reibungskräfte zwischen den gestapelten Druckereierzeugnissen so stark sein, dass das Ausrichten mittels Anschlägen nicht gelingt. In diesem Falle knicken die überstehenden Kanten der Druckereierzeugnisse unter der Krafteinwirkung der Anschläge um, anstatt in den Stapel zurückgestoßen zu werden, wodurch die Druckereizeugnisse letztlich beschädigt werden und die Weiterverarbeitung des Stapels möglicherweise nicht mehr möglich ist. - Aus der
DE 22 04 991 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem, während die Unterstützungsfläche mittels eines Rüttlers in Vibration versetzt wird, Anschläge an die Seitenflächen des Stapels herangefahren werden und diesen ausrichten. -
DE 2 204 991 A1 sowie offenbaren jeweils ein Verfahren gem. dem Präambel des Anspruchs 1.JP S55 32342 U - Der vorliegenden Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Stapeln der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der eine zuverlässige, schonende, schnelle sowie flexible, an unterschiedliche Papierformate leicht anpassbare Ausrichtung auch ohne die bei einem Rütter erfordeliche 45°-Positionierung erzielt wird.
- Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
- Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass während wenigstens ein Anschlag an eine Seitenfläche des Stapels herangefahren wird, der Stapel zumindest zeitweise einer Beschleunigung mit einer in Schwerkraftrichtung nach unten weisenden Komponente ausgesetzt wird. Je nach Ausmaß der Beschleunigung wird hierdurch die Schwerkraftwirkung zwischen den einzelnen Elementen des Stapels temporär quasi aufgehoben, insbesondere bei Beschleunigungen im Bereich der Erdbeschleunigung g (= 9,81 m/s2), die im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden.
- Da die Schwerkraftwirkung damit aufgehoben bzw. reduziert ist, reduzieren sich auch die für das Ausrichten der gestapelten Erzeugnisse erforderlichen Kräfte. Insbesondere sind die erforderlichen Kräfte in diesem Falle nicht mehr von dem Gewicht des über dem auszurichtenden Erzeugnis befindlichen Stapels abhängig, so dass erfindungsgemäß auch relativ hohe und/oder schwere Stapel ohne Beschädigungen der Einzelelemente ausgerichtet werden können.
- Dabei ist es - anders als bei bekannten Rüttlerkonzepten - nicht erforderlich, den Stapel in eine 45°-Position od. dgl. zu kippen, vielmehr kann der Stapel auf einer horizontalen Unterstützungsfläche verbleiben.
- Bei Beschleunigungen, die erheblich höher sind als die Erdbeschleunigung, würde der Stapel evtl. kurzzeitig von der Auflagefläche abheben und wäre daher schwieriger zu kontrollieren. Daher sind Beschleunigungswerte im Bereich der einfachen Erdbeschleunigung bevorzugt, wobei auch schon bei geringeren Beschleunigungen ein positiver Effekt erzielt wird. Die Beschleunigung erfolgt vorzugsweise linear nach unten.
- Die beschleunigte Absenkbewegung erfolgt vorzugsweise über eine vertikale Distanz, die zumindest größer als die Stapelhöhe ist. Letztlich ist der erforderliche Verfahrweg davon abhängig, wie viel Zeit im quasi "schwerelosen" Zustand für die Ausrichtung des Stapels benötigt wird. Typische Verfahrwege liegen im Bereich von wenigstens ca. 40 cm bis 200 cm.
- Im Gegensatz zu Rüttlerkonzepten erfolgt die Bewegung im Rahmen der vorliegenden Erfindung über einen längeren Verfahrweg und mit stetiger Beschleunigung während des Ausrichtungsvorganges, d.h. insbesondere nicht oszillierend, wie dies für einen Rüttler charakteristisch ist. Zwar mag zur Ausführung der Erfindung ggf. auch eine die Absenkbewegung wieder kompensierende Hubbewegung vorgesehen sein (alternativ ist es auch denkbar, dass der Stapel direkt aus der abgesenkten Position weiterbearbeitet wird). Im Rahmen dieser Hubbewegung findet jedoch im Rahmen der Erfindung keine weitere Ausrichtung statt, d.h. der Ausrichtvorgang, d.h. das Heranfahren der Anschläge an die Seitenflächen des Stapels, ist mit der Absenkbewegung korreliert.
- Die einzige Figur zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Ein unausgerichteter Stapel 10 aus Druckereierzeugnissen wird der Vorrichtung über ein Transportband 12 in x-Richtung (vgl. Pfeil) zugeführt. Das Transportband 12 bringt den Stapel 10 in die in der Figur dargestellte, mittels (nicht dargestellter) Lichtschranken detektierte Position und hält dort zunächst an.
- Der Stapel 10 ist im Ausführungsbeispiel aus zwei nebeneinander liegenden Einzelstapeln 10a, 10b von Druckereierzeugnissen gebildet. Selbstverständlich können auch aus einem einzigen Stapel gebildete Stapel oder auch aus mehreren Einzelstapeln (z.B. vier Stapeln) gebildete Stapel verarbeitet werden. Auch ist die Vorrichtung zur Ausrichtung von aus Einzelblättern bestehenden Stapeln geeignet.
- Die Vorrichtung ist dahingehend ausgebildet, die Seitenflächen 22a-d des Stapels 10 allseitig auszurichten. Dies geschieht durch vier Anschläge 18a,b und 20a,b, die jeweils als sich vertikal erstreckende Winkelprofile ausgebildet sind.
- Die Anschläge 18a,b und 20a,b können mittels zweier Servo-Antriebsmotoren 14a,b über nicht im Einzelnen dargestellte Spindelantriebe in x- und y-Richtung verfahren werden.
- Ein erster Servo-Antriebsmotor 14a bewirkt eine Bewegung der Anschläge 18a,b sowie 20a,b in x-Richtung gegenläufig aufeinander zu bzw. voneinander weg. Entsprechend bewirkt ein zweiter Servo-Antriebsmotor 14b eine gegenläufige Bewegung der Anschläge 18a,b und 20a,b in y-Richtung. Durch die separate Ansteuerung in x- und y-Richtung kann die Vorrichtung lediglich durch die Programmierung der die Vorrichtung ansteuernden speicherprogrammierbaren Steuerung an verschiedene Stapelformate angepasst werden. Sofern nur Stapel mit einem vorgegebenen Seitenverhältnis ausgerichtet werden sollen, so kann der Antrieb in x- und y-Richtung alternativ durch einen gemeinsamen Servomotor (nicht dargestellt) erfolgen.
- Die Anschläge 18a,b und 20a,b sind in der Figur in einer Ausgangsposition dargestellt, in der die Anschläge den Transport des Stapels 10 mittels des Transportbandes 12 nicht behindern. Zur Durchführung der Ausrichtung werden die Anschläge 18a,b, und 20a,b aufeinander zu bewegt. Gleichzeitig mit der Bewegung der Anschläge 18a,b und 20a,b wird die gesamte Vorrichtung zusammen mit dem Transportband 12 und den Anschlägen 18a,b und 20a,b über einen Antrieb 16 in vertikaler z-Richtung schnell abgesenkt.
- Die Absenkbewegung erfolgt über einen weiteren Servomotor, der kontrolliert derart angesteuert wird, dass sich zeitweise eine in Abwärtsrichtung wirkende Beschleunigung von etwa 1 g ergibt. Hierdurch wird die Wirkung der Schwerkraft auf den Stapel 10 vorübergehend aufgehoben und eine beschädigungslose Ausrichtung des Stapels 10 erleichtert. Diese Ausrichtung erfolgt letztlich, indem die Anschläge 18a,b und 20a,b aufeinander zu gefahren werden, bis eine vorgegebene Endposition erreicht ist, die durch die gewünschten Abmessungen des Stapels 10 im ausgerichteten Zustand definiert ist.
- Die Bewegung der Anschläge 18a,b und 20a,b wird derart mit der Vertikalbewegung in z-Richtung koordiniert, dass die Anschläge ihre Endposition bereits erreichen, bevor die Beschleunigung in z-Richtung nennenswert abnimmt. Da der Verfahrweg in z-Richtung im Ausführungsbeispiel nicht sehr lang ist, muss schon nach relativ kurzer Zeit von der Beschleunigungs- in eine Bremsphase übergegangen werden. Die Anschläge werden im Ausführungsbeispiel dementsprechend auch relativ rasch - bevorzugt innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 500 ms - geschlossen.
- Je nachdem, wie stark die einzelnen Druckereierzeugnisse des Stapels maximal gegeneinander verschoben sind, kann es auch vorgesehen sein, dass die Anschläge zunächst um eine bestimmte Wegstrecke an die Seiten 22a-d des Stapels 10 herangefahren werden und die Beschleunigung in z-Richtung erst dann gestartet wird, wenn eine tatsächliche Berührung des Stapels durch die Anschläge 18a,b und 20a,b zu erwarten ist. Hierdurch kann die begrenzte Beschleunigungsstrecke in z-Richtung optimal ausgenutzt werden.
- Nachdem die Anschläge 18a,b und 20a,b ihre Endposition erreicht haben, wird die Bewegung in z-Richtung nach unten abgebremst und die Vorrichtung anschließend bei an den Stapel 10 anliegenden Anschlägen 18a,b und 20a,b wieder nach oben gefahren. Der nunmehr ausgerichtete Stapel kann z.B. durch Überstülpen eines Kartonteils gleich weiterverarbeitet werden oder zur weiteren Verarbeitung weitertransportiert werden.
- Grundsätzlich wäre es auch denkbar, den Ausrichtvorgang mehrfach zu wiederholen und dabei die Anschläge bei jeder Iteration enger zusammenzufahren.
Claims (7)
- Verfahren zur Ausrichtung eines auf einer Unterstützungsfläche aufliegenden Stapels (10) flacher Gegenstände, insbesondere eines Papierstapels oder eines Stapels unausgerichtet übereinander liegender Druckereierzeugnisse, wobei die Ausrichtung durch wenigstens einen gegen wenigstens eine unausgerichtete Seitenfläche (22a-d) des Stapels heranfahrenden Anschlag (18a,b; 20a,b) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel nur dadurch ausgerichtet wird,
dass während der wenigstens eine Anschlag (18a,b; 20a,b) an die wenigstens eine Seitenfläche (22a-d) des Stapels (10) herangefahren wird, der Stapel (10) zumindest zeitweise einer Beschleunigung mit einer in Schwerkraftrichtung nach unten weisenden Komponente ausgesetzt wird, wobei die Beschleunigungskomponente in Schwerkraftrichtung nach unten durch eine beschleunigte Linearbewegung der Unterstützungsfläche des Stapels (10) nach unten hin erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Unterstützungsfläche, auf der der Stapel beim Ausrichten aufliegt, im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschleunigungskomponente in Schwerkraftrichtung nach unten zumindest zeitweise mehr als 5 m/s2, bevorzugt zumindest zeitweise in etwa 9,81 m/s2 beträgt. - Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei der beschleunigten Linearbewegung der wenigstens eine Anschlag (18a,b; 20a,b) mitbewegt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stapel (10) durch vier Anschläge (18a,b; 20,b) allseitig ausgerichtet wird, wobei die Anschläge bevorzugt gleichzeitig aufeinander zubewegt werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Anschluss an die Beschleunigung des Stapels (10) nach unten eine Bremsphase und eine Rückbewegung des Stapels (10) in entgegengesetzter Richtung in dessen Ausgangsposition erfolgt, wobei die Beschleunigungsphase nach unten im Wesentlichen mit der Bewegungsphase der Anschläge zusammenfällt, bei der die den Stapel bildenden Gegenstände untereinander ausrichtet werden. - Vorrichtung zur Ausrichtung eines auf einer Unterstützungsfläche aufliegenden Stapels (10) flacher Gegenstände, insbesondere eines Papierstapels oder eines Stapels unausgerichtet übereinander liegender Druckereierzeugnisse,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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