TW202313435A

TW202313435A - 片材加工機

Info

Publication number: TW202313435A
Application number: TW111124073A
Authority: TW
Inventors: 丹尼爾泰皮斯; 克里斯敦羅馬尼奧利
Original assignee: 瑞士商巴柏斯特麥克斯合資公司
Priority date: 2021-07-05
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-04-01
Also published as: KR20240019823A; WO2023280629A1; JP2024524541A; CN117715847A; EP4367048A1

Abstract

一種片材加工機（10）具有用於監測片材（12）之一裝置（44）及用於在該片材加工機（10）內沿著一處置方向移動片材（12）的一傳送機構（26）。該裝置（44）包含一發光元件，其在該發光元件與光接收元件之間的一片材通道中形成一光障壁。一控制單元（46）連接至該光接收元件且經調適以記錄穿過該片材通道之各片材（12）。

Description

片材加工機

本發明係關於一種具有用於監測片材之裝置的片材加工機。

片材加工機（亦稱為轉換機）在封裝行業中用於將例如卡紙板、紙或箔之原材料加工成中間產品或成品，典型地呈片材形式。轉換操作可例如包括印刷、切割、起皺、沖切、衝壓及/或摺疊膠合。典型地，個別操作在片材加工機之後續加工站中進行，其中片材藉由傳送機構自一個加工站輸送至後一個加工站。在片材加工機之指定堆放區域中進行轉換之後，片材可以豎直堆疊收集。

現代片材加工機能實現片材之高產量。然而，加工速度及加工操作之品質均為封裝行業中之相關參數。例如，沖切操作涉及藉由沖切工具使片材中之切口斷裂，其中切口已於先前加工步驟中形成。若沖切工具之對準不足夠準確及/或切口尚未以足夠精確之方式形成，則自片材中推出之坯料可呈現變形的形狀。另外，有可能板料根本未自片材推出。因此，需要用於檢查片材加工機之操作狀態的構件。

WO 2018/175644揭示藉助於複數個片材感測器量測片材之特性（例如其尺寸、位置或位向）的方法。

EP 2 886 498 A2展示一種片材加工設備，其包含：檢測部分，其用以檢測片材；及切割部分，其用以根據檢測部分中之片材的檢測結果來切割片材。該設備可包含多個光學感測器及一陣列形光學感測器。若偵測部分中偵測到之片材數量與經切割片材之數量不一致，則假定任何獲得之計數值為「異常」，且加工將停止。

US 2019/0144224 A1，用於加工片材之轉換機經組態以量測經印刷在片材上之對齊標記的前位置，該等對齊標記用以偵測前橫向邊緣之對準。另外，額外的「預校正感測器」係用以偵測前橫向邊緣之穿過。對準資訊隨後係用以控制用於移動夾持桿的夾持元件之致動器模組以找尋經最佳化夾持位置，從而補償置放誤差。

本發明之目標係提供用於監測片材加工機中之片材的構件。

本發明之目標係藉由片材加工機來解決，該片材加工機具有用於監測片材之裝置及用於在片材加工機內沿著處置方向移動片材的傳送機構。該裝置包含發光元件，其在發光元件與光接收元件之間的片材通道中形成光障壁。控制單元連接至光接收元件且經調適以記錄穿過片材通道之各片材。

本發明係基於以下想法：穿過片材通道之片材將阻擋或至少弱化由發光元件發射之光，亦即，片材中斷或弱化光障壁。此中斷或弱化可由光接收元件偵測到，使得控制單元可記錄穿過片材通道之各片材，從而允許得出關於片材加工機之操作的結論。

較佳地，藉由發光元件及光接收元件在片材通道中形成之光障壁係光幕。例如，發光元件可包含眾多個別發光源且光接收元件可包含眾多光接收感測器，其中各光接收感測器係與發光源中之一者相關聯。

視發光源之數量及光接收感測器之數量、片材通道之尺寸及相關聯的多對發光源與光接收感測器之間的間隔而定，光幕可為基本上連續的光幕。

為了增強用於監測片材之裝置的可靠性，光幕可延伸越過片材通道之寬度的至少80%，尤其越過片材通道之寬度的至少90%。較佳地，光幕延伸越過基本上片材通道之整個寬度以確保沒有片材在穿過片材通道時不被控制單元記錄下來。此外，此等變體允許針對待加工之較寬尺寸範圍的片材使用同一用於監測片材之裝置。

在一個變體中，光接收元件可經組態以量測光強度。

換言之，光接收元件可偵測由發光元件發射之光的任何弱化，亦即，相較於僅為是/否之偵測，光接收元件可提供更具細微差別之資訊。

此變體尤其適用於以下狀況：例如基於片材之材料的厚度及/或種類，片材係至少部分透明的，使得光可穿過片材但基於片材之透明度而弱化。

在一個變體中，光接收元件及發光元件分別安裝於第一軌道及第二軌道上。第一軌道及第二軌道可限制片材通道。此外，第一軌道及第二軌道可具有至少一個安裝點以用於改造現有片材加工機中之用於監測片材之裝置。

為了提供用於對準發光元件及光接收元件之簡單配置，第一軌道及第二軌道可彼此平行。在必須謹慎對準眾多發光源及光接收感測器的情況下，此配置尤其有利。

控制單元尤其包含用於儲存關於片材及/或片材加工機之資訊的儲存模組。

例如，片材之預期數量可儲存於控制單元之儲存模組中，該預期數量係基於設置於片材加工機之裝載站中的片材之數量及/或獲自裝載站的片材之數量而判定。在此變體中，控制單元經調適以將已穿過片材通道之片材的當前數量與片材之預期數量進行比較。

換言之，控制單元可經調適以分別驗證設置於裝載站中及已自裝載站獲得之所有片材已穿過用於監測片材之裝置。

片材之預期數量可為片材之絕對數量及/或每時間單位（例如每秒）的片材之數量。因此，可選擇片材之預期數量的值，以使其為最適合用於當前藉由片材加工機進行的片材加工工作種類的一個值。

另外，片材之透明度可作為關於片材之資訊儲存在控制單元之儲存模組中。

在光接收元件可量測光強度之情況下，片材之透明度可用於基於臨限值來判定光障壁是否受到阻擋。換言之，若藉由光接收元件偵測到之光強度低於臨限值但非零，則控制單元仍可將此量測結果計為經阻擋之光透射。

臨限值亦可儲存於控制單元之儲存模組中。

此外，片材之目標形狀可儲存於控制單元之儲存模組中。

目標形狀可基於穿過該片材通道之參考片材而判定。片材加工機之操作員可在實際片材經加工前使參考片材穿過片材通道。因此，藉由控制單元接收之信號序列對應於參考片材之形狀，目標形狀可根據參考片材之形狀藉由控制單元計算並保存於儲存模組中。

另外，在啟動對應的加工工作前，參考片材可自動被判定為在片材加工機的設置期間掃描的最後的片材。因此，在此版本中，操作員不必手動使參考片材穿過片材通道。

在另一變體中，關於參考片材之資訊可以待儲存於控制裝置之儲存模組中的檔案形式提供，例如PDF檔案。該檔案可經由連接至機器的遠端電腦（例如經由雲端電腦）發送至機器。為根據該檔案中所含有之形狀執行分析，控制單元可針對光接收元件之各讀數判定光係受到具有預期形狀之片材的完全阻擋、部分阻擋抑或不被阻擋。阻擋係指執行讀取時，片材完全覆蓋感測器，與片材之透明度無關。

換言之，不必實際上使參考片材穿過片材通道且進行另一量測以判定目標形狀，只要控制單元可獲得用於比較片材與目標形狀之必需資訊即可。此版本亦允許預先虛擬地設計目標形狀，而無需實際生產出參考片材。

目標形狀尤其包含片材之目標尺寸及/或片材之目標輪廓。目標尺寸尤其包含片材之總長度、寬度及高度，而目標輪廓尤其描述片材之邊緣的走向。此外，輪廓可包含關於片材之表面的資訊，例如斷口、切口、穿孔及/或折痕。

此外，目標形狀可包含參考片材之透明度。此允許基於參考片材之透明度設定臨限值。

為了向片材加工機之操作員提供關於片材加工機之當前狀態的資訊，片材加工機可包含連接至控制單元之人機介面，例如觸敏式顯示器。

控制單元可經調適以在片材之當前數量低於片材之預期數量之情況下，將警告訊息傳輸至片材加工機之人機介面。若片材已被截留於片材加工機之加工站中之任一者中及/或若片材加工機不按預期加工速度操作，則可能出現此情況。因此，可藉由在人機介面上顯示警告訊息告知操作員，使得操作員必要時可介入。

特別言之，若在片材加工機之裝載站中不存在更多片材，則警告訊息被發送至人機介面。在此狀況下，警告訊息亦可為差錯訊息，其中差錯訊息比警告訊息更顯著地顯示於人機介面上。例如，差錯訊息可阻止片材加工機之進一步操作，直至片材加工機之操作員明確確認，例如經操作員之確認。

類似地，控制單元可經調適以在至少一個片材之目標形狀不與目標形狀匹配之情況下，將警告訊息傳輸至人機介面。因此，操作員可藉由顯示於人機介面上之警告訊息得知尚未以目標形狀獲得片材中之至少一者。例如，片材可能受損及/或至少一個坯料尚未自片材恰當地推出。

此外，控制單元可保存不匹配目標形狀之至少一個片材的計數數量，且可將此數量發送至人機介面以允許操作員識別可能錯誤的至少一個片。

此外，若發現預定數量的片材與目標形狀不匹配，則差錯訊息可被發送至人機介面。可設定預定數量，使得其指示該片材加工機之故障加工站。因此，接收到各別的差錯訊息之操作員可決定停止片材加工機之操作，以將長時間未恰當地操作片材加工機產生的廢料減至最小。

亦有可能的為，若控制單元偵測到停止準則，則片材加工機的操作自動地停止。

停止準則可為與目標形狀的預定義強偏差，例如指示不再存在不應自用於監測片材之裝置的位置移出的坯料的偏差。

在此類狀況下，缺少的部分有極大可能被截留於片材加工機內，從而增加損壞片材加工機的風險，導致出現不合需要之停工期。藉由基於停止準則來停止機器，至少減輕損壞片材加工機的風險。

換言之，用於監測片材之裝置可充當安全裝置，而不僅充當品質控制裝置。

用於監測片材之裝置可經配置於加工機之廢料移除站與坯料分離站之間。此允許檢查於片材中預形成之坯料是否已恰當地製備以在坯料分離站中獲得坯料，亦即，任何廢料部分是否已恰當地移除且坯料是否呈正確形狀及/或處於片材中之正確位置。

片材較佳由紙、卡紙板、箔或其複合材料製成。

圖1示意性地展示片材加工機10，其可自一連串片材12切割坯料11（參見圖2）。此等坯料通常意欲隨後摺疊且結合以形成封裝盒。然而，片材12可能通常由例如紙、卡紙板、箔、其複合材料或常用於封裝行業中之任何其他材料製成。

片材加工機10包含並列但彼此相依以便形成整體總成之一系列加工站。加工機10包括：裝載站14；接著為切割站16（通常亦命名為打孔站），該切割站包含例如沖模或平壓機18，其中片材12藉由切割而轉變；廢料移除站20，其中大部分廢料部分經去除；坯料分離站22（通常亦命名為接收站），其用於藉助於沖切工具23分離坯料11（或進行沖切操作）；及撤離站24，其用於移除經打孔片材12之殘餘廢料片材25（參見圖2）。

加工站之數量及性質可視待對片材12進行之轉換操作的性質及複雜度而變化。

片材加工機10亦具有傳送機構26，其在所展示之實施方式中為輸送機，以使得有可能將各片材12自裝載站14之出口個別地移動至撤離站24。

輸送機使用一系列夾持桿28，該等夾持桿經安裝以便可藉助於鏈30之兩個環路移動，一個環路側向置放於片材加工機10之各側上。鏈30之各環路圍繞允許夾持桿28遵循切割站16、廢料移除站20、坯料分離站22及撤離站24相繼經過之軌跡的環路行進。

每一夾持桿28在從動輪32與惰輪34之間的通道的實質上水平的平面中的向外路徑上行進，且隨後在片材加工機10之頂部部分中的返回路徑上行進。一旦返回至從動輪32，各夾持桿28便隨後能夠在片材12之前邊緣處夾持新的片材12。

在圖1中，各加工站以兩個矩形之形式圖示，分別表示加工站之定位於片材12之移動平面的各側上之頂部部分及底部部分。

在圖1中，橫向（或側向）、縱向及豎直方向係由正交空間系統（T、L、V）指示。

術語「上游」及「下游」係參考片材12在如圖1中之箭頭D所圖示之處置方向上的移動之方向來定義。

在圖2中，展示了正由片材加工機10（參見圖1）加工之片材12之當前狀態及形狀，其中片材12之俯視圖係根據圖1之片材加工機10之諸站的序列配置。

在裝載站14中，片材12經設置為具有矩形或正方形表面之平坦片材。

在切割站16中，坯料11之輪廓係藉由在片材12中形成弱化邊緣38來製備，例如藉由一系列切口及/或穿孔。

在廢料移除站20中，切出片材12之選定部分且自片材12推出該等選定部分，如圖2中藉由陰影區域40所指示。

最終，坯料11與坯料分離站22中之片材12分離，使得在所展示之實施方式中自片材12獲得具有中心開口42的兩個十字形坯料11。

在撤離站24中移除片材12之剩餘部分，亦即殘餘廢料片材25。

當然，展示於圖2中之序列本質上僅係說明性的。取決於片材12之所使用類型及由片材加工機10提供之加工站，片材12及/或坯料11之不同形狀及尺寸可分別藉由片材加工機10使用及形成。

回看圖1，片材加工機10進一步包含用於監測片材12之裝置44，該裝置藉由輸送機構26自廢料移除站20向下游移動至坯料分離站22。

原則上，裝置44可置放於片材加工機10之加工站中之任何兩者之間，此取決於片材12之哪一當前狀態係最重要的及/或最適合於監測片材加工機10之正確操作的加工站。

裝置44例如藉由乙太網路連接而連接至控制單元46。然而，裝置44亦可藉由在裝置44與控制單元46之間提供足夠快速的信號交換的任何方式連接至控制單元46。例如，該連接亦可經建立為無線的，例如藉由Wi-Fi。

控制單元46包含儲存模組48，在儲存模組48中儲存設置於裝載站14中之片材12的數量及加工速度，亦即每秒由片材加工機10加工之片材12的數量。

控制單元46進一步連接至人機介面50，該人機介面在所展示之實施方式中係觸敏式顯示器。藉由人機介面50，片材加工機10之（圖中未示）操作員可得知片材加工機10之當前狀態且亦可控制片材加工機10之操作。

在圖3中，用於監測片材12之裝置44以立體圖展示。

裝置44包含第一軌道52及第二軌道54，其中第一軌道52包含經整合（亦即未明確展示的）發光元件，且第二軌道54包含經整合（亦即未明確展示的）光接收元件。發光元件具有眾多發光源，尤其眾多雷射發射點，而光接收元件具有眾多光接收感測器，其中光接收感測器中之各者與一個發光源相關聯。此配置在第一軌道52與第二軌道54之間產生基本上連續的光幕56。

第一軌道52藉助於若干安裝點60附接至坯料分離站22之框架58，使得光幕56位於片材通道62中，該等安裝點中僅一者展示於圖3中。

如自圖3可看到，光幕56沿著橫向方向T延伸越過片材通道62之大部分寬度。光幕56尤其延伸越過片材通道62之寬度的至少80%或至少90%。原則上，光幕56亦可延伸越過片材通道62之整個寬度。

在下文中，將更詳細地描述片材加工機10相對於裝置44的作用模式。

如前所述，片材加工機10係用於轉換片材12之堆疊。更具體而言，片材加工機10係用於自片材12切出坯料11。

用於監測片材12之裝置44係用於提供回饋以判定片材加工機10是否正確地操作，亦即，設置於裝載站14中之所有片材12是否經加工且所有產生之坯料11是否具有正確形狀。

出於此目的，裝載站14連接至控制單元46，使得裝載站14將設置於裝載站14中之片材12的總數量發送至控制單元46。片材12之總數量亦可由片材加工機10之操作員經由人機介面50提供。控制單元46將片材12的總數量儲存於儲存模組48中。

此外，在加工片材12前，操作員提供穿過片材通道62之參考片材。參考片材對應於片材12在離開廢料移除站20後且在進入坯料分離站22前的所要形式（參見圖3）。為了提供參考片材，片材加工機10可在用於監測片材之裝置44的上游之加工站中（亦即在所展示實施方式中之廢料移除站20中）具有額外的（圖中未示）操作員通道。

當參考片材穿過片材通道62時，控制單元46記錄自裝置44的光接收元件接收的信號序列，並將該信號序列儲存於儲存模組48以供參考。基於此信號序列，控制單元46計算片材12之目標尺寸及/或目標輪廓。

另外，控制單元46可將關於片材加工機10的機器資訊儲存於儲存模組48中，例如片材加工機10的目標加工速度，以每秒加工之片材數計。機器資訊亦可藉由操作員經由人機介面50來設定。

一旦用於轉換片材12的加工工作已開始，則控制單元46記錄穿過裝置44（更具體而言穿過片材通道62）的各片材12。記錄包括對穿過裝置44之片材12進行計數以獲得片材12之當前數量及對由各穿過片材12之光接收元件提供之對應於各片材12之形狀的信號序列與儲存於儲存模組48中之信號序列（亦即，目標形狀）進行比較。

作為替代方案，當片材12穿過片材通道62時，控制單元46可使用參考檔案計算自裝置44之光接收元件接收之參考信號序列。為此，基於片材12之目標形狀，控制單元針對各光接收元件讀數判定光係被具有正確形狀之片材12完全阻擋、部分阻擋抑或完全未被阻擋。透明度位準，亦即當光被片材完全阻擋時光接收元件偵測到之光強度，可自來自加工工作之第一片材或來自第一少數片材之完全阻擋讀數之集合的平均值、中值或任何適合的統計來計算。

較佳地，在使用參考檔案之分析期間，控制單元可能忽略可由片材部分阻擋之讀數且僅使用被完全阻擋或完全不被阻擋的讀數。作為替代方案，控制單元可決定為各個別光接收元件讀數指派目標值，其取決於在彼位置及時間處被片材阻擋之光的比例。隨後，該控制單元可在評估期間將此目標值與真實讀數進行比較。當光接收元件的視場大於廢料（亦即，機器要排出的片材的部分）時，可較佳地使用最後一種替代方案，因此儘管光接收元件陣列粗糙，仍能控制品質。

控制單元46經調適以基於最初設置於裝載站14中之片材12的數量及已自裝載站14獲得之片材12的數量計算片材12之預期數量。出於此目的，裝載站14將已獲自裝載站14之片材12之數量發送至控制單元46。

控制單元46基本上連續地將片材12的預期數量與片材12的當前數量進行比較。若片材12之當前數量低於片材12之預期數量，則控制單元46將警告訊息傳輸至人機介面50以告知片材加工機10之操作員片材加工機10之操作可能存在問題。例如，片材12中之一者可被截留於廢料移除站20內而非被遞送至坯料分離站22。

若裝載站14中不存在更多片材12且片材12之當前數量仍低於片材12之預期數量，則控制單元46可將差錯訊息發送至人機介面50。

差錯訊息與警告訊息相比在視覺上可更顯著，以確保操作員無法忽略片材12之數量存在偏差。

此外，若控制單元46確證至少一個片材12之形狀與儲存於儲存模組48中之目標形狀不匹配，則控制單元46將警告訊息傳輸至人機介面50以告知操作員來自此片材12之坯料11可能不具有所要形狀或根本未成功地自片材12推出。

另外，控制單元46可在此情況下傳輸片材12之當前數量，使得操作員可易於在藉由片材加工機10產生且收集於坯料分離站22中的坯料11之所得堆疊中識別該等坯料11。

因此，根據本發明之片材加工機10在片材加工機10中提供用於監測片材12之正確加工的簡單且可靠的裝置。以此方式，在坯料11之產生期間的任何出人意料的情形（例如坯料11受損或片材12缺失）可經識別以確保坯料11之高品質且使片材加工機10產生之廢料減至最小，使停工期減至最短。

無

其他優勢及特徵將自本發明之以下描述及自展示本發明之非限制性例示性實施方式的附圖變得顯而易見，且其中：

[圖1]示意性地展示根據本發明之片材加工機；

[圖2]示意性地展示由圖1之片材加工機加工之片材的俯視圖；及

[圖3]展示圖1的片材加工機之用於監測片材之裝置之立體圖。

Claims

一種片材加工機，其具有用於監測片材（12）之一裝置（44）及用於在該片材加工機（10）內沿著一處置方向移動片材（12）的一傳送機構（26），該裝置（44）包含一發光元件及經指派至該發光元件之一光接收元件，該發光元件及該光接收元件在該發光元件與該光接收元件之間的一片材通道（62）中形成一光障壁，且一控制單元（46）連接至該光接收元件且經調適以記錄穿過該片材通道（62）之各片材（12），其中該控制單元（46）包含用於儲存關於該等片材（12）及/或該片材加工機（10）之資訊的一儲存模組（48）, 其中該等片材（12）之一目標形狀儲存於該控制單元（46）之該儲存模組（48）中。
如請求項1之片材加工機，其中由該發光元件及該光接收元件形成於該片材通道（62）中之該光障壁係一光幕（56）。
如請求項1或2之片材加工機，其中該光幕（56）延伸越過該片材通道（62）之寬度的至少80%，尤其越過該片材通道（62）之寬度的至少90%。
如前述請求項中任一項之片材加工機，其中該光接收元件及該發光元件分別安裝於一第一軌道（52）及一第二軌道（54）上。
如請求項4之片材加工機，其中該第一軌道（52）及該第二軌道（54）彼此平行。
如前述請求項中任一項之片材加工機，其中片材（12）之一預期數量係儲存於該控制單元（46）之該儲存模組（48）中，該預期數量係基於設置於該片材加工機（10）之一裝載站（14）中之片材（12）的數量及/或獲自該裝載站（14）之片材（12）的數量而判定，且該控制單元（46）經調適以對已穿過該片材通道（62）之片材（12）之一當前數量與片材（12）之該預期數量進行比較。
如前述請求項中任一項之片材加工機，其中該等片材（12）之目標形狀係基於穿過該片材通道（62）之一參考片材而判定。
如請求項1至6中任一項之片材加工機，其中該等片材（12）之該目標形狀係基於自一遠端電腦傳送至該片材加工機的一參考檔案藉由該控制單元（46）判定。
如請求項7或8之片材加工機，其中該目標形狀包含該片材（12）之一目標尺寸及/或該片材（12）之一目標輪廓。
如前述請求項中任一項之片材加工機，其中該片材加工機（10）包含連接至該控制單元（46）之一人機介面（50）。
如請求項10之片材加工機，其中該控制單元（46）經調適以在片材（12）之該當前數量低於片材（12）之該預期數量之情況下，尤其在該裝載站（14）中不存在更多片材（12）之情況下，將一警告訊息傳輸至該片材加工機（10）之該人機介面（50）。
如請求項10或11之片材加工機，其中該控制單元（46）經調適以在至少一個片材（12）之該目標形狀不與該目標形狀匹配之情況下，將一警告訊息傳輸至該人機介面（50）。
如前述請求項中任一項之片材加工機，其中用於監測片材（12）之該裝置經配置於該片材加工機（10）之一廢料移除站（20）與一坯料分離站（22）之間。
如前述請求項中任一項之片材加工機，其中該等片材（12）係由紙、卡紙板、箔或其一複合材料構成。