TWI742566B

TWI742566B - 夾具組件，用於從板材上回收佈局的設備以及用於將佈局與板材的廢料分離的方法

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Publication number: TWI742566B
Application number: TW109108780A
Authority: TW
Inventors: 保羅霍尼克; 亞尼克勞琳; 羅貝多凡堤里歐
Original assignee: 瑞士商巴柏斯特麥克斯合資公司
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2021-10-11
Also published as: WO2020187452A1; US20220194730A1; CN113573997B; TW202039344A; US11970353B2; BR112021016600A2; JP7389814B2; CN113573997A; ES2934974T3; EP3941866A1; KR20210128495A; KR102405160B1; JP2022525611A; EP3941866B1

Abstract

本發明呈現一種用於從一板材（12）上回收一佈局（22）之夾具組件。其包含具有一夾具本體（32）之一真空夾具（26），氣流開口（34a、34b）之一陣列配置於該夾具本體（32）上。與該佈局（22）之一種或多種坯料（20）相關聯之氣流開口（34a）選擇性地敞開，且與該板材（12）之廢料（28）相關聯之氣流開口（34b）選擇性地閉合。另外，描述了一種用於從一板材（12）上回收一佈局（22）之設備，其包含此類夾具組件。此外，闡釋了一種用於將一佈局（22）與一板材（12）之廢料（28）分離之方法。

Description

夾具組件，用於從板材上回收佈局的設備以及用於將佈局與板材的廢料分離的方法

本發明係關於一種用於從板材上，尤其是從紙或紙板上回收佈局之夾具組件，其包含：輸送機單元，其用於提供板材；及真空夾具，其具有夾具本體，氣流開口之陣列配置於夾具本體上，其中每一開口經調適以藉由向板材施加真空力來卡住板材之至少一部分。

此外，本發明係關於一種用於從板材上，尤其是從紙或紙板上回收佈局之設備，其包含：上文所提及之類型之夾具組件，其中夾具組件之真空夾具連接至操控單元；及佈局儲存單元，從板材上回收之佈局之一種或多種坯料可定位於佈局儲存單元上。

另外，本發明係關於一種用於將佈局與板材之廢料，尤其是與紙或紙板分離之方法。

在由紙或紙板製成之產品之生產線中，通常提供呈單板(single sheet)或腹板(web)之形式之板材。接著例如在雷射切割機上切割此板材，但最終產品並不需要板材之每一部分。因此有必要將最終產品所需要之部分(所謂的佈局)與最終產品不需要之部分(所謂的廢料)分離。

更確切言之，佈局被定義為板材之可用部分，其通常可由多種坯料構成。分離程序亦被稱作剝離(stripping)或遮沒(blanking)。

因為紙產品及紙板產品愈來愈個別化，所以客戶需要生產極多種類之紙或紙板產品，而每種類要生產之物品之數目比較低。

因此，紙或紙板產品之製造商必須處於可獲利地生產小批量或小批次尺寸之紙或紙板產品的位置。換言之，小批量生產必須係可獲利的。

就對應生產機器、夾具組件及設備而言，需要短裝設時間來準備用於新或後續生產批量之機器。在兩種不同批量之生產之間，轉換時間應儘可能短。

儘管通常已在藉由使用雷射切割機進行之紙或紙板切割之領域中滿足此等要求，但剝離或遮沒中之裝設時間及轉換時間仍比較長。

由於機床安裝需要特定地調適至要剝離之佈局，故用於已知剝離或遮沒設備之機床安裝的成本亦比較高。此類機床安裝之替代方案將為手動操作，其在成本方面並不提供顯著優勢。

因此，本發明之目標係提供一種夾具組件、一種用於從板材上回收佈局之設備，及一種對應方法，其適合於小批量生產，亦即，其提供短裝設時間及短轉換時間。此亦暗示小批量生產將以有競爭力(亦即，低)的成本實現。

問題係由根據請求項1之夾具組件解決。具有真空系統之輸送機單元允許安全地運輸任何形狀及尺寸之板材。另外，此類輸送機單元能夠以精確方式將板材提供至相關聯真空夾具。此外，輸送機單元可平滑地整合於現有或計劃材料流中。就真空夾具而言，與佈局相關聯之氣流開口將卡住佈局之一種或多種坯料，而與廢料相關聯之氣流開口將不與廢料協作。為此目的，與佈局相關聯之氣流開口及與廢料相關聯之氣流開口的判定為活動程序，其係在實際夾持操作開始之前進行。藉此，可容易將佈局與廢料分離。真空夾具特定地調適至佈局之幾何形狀，以藉由選擇性地敞開對應氣流開口並選擇性地閉合與廢料相關聯之所有氣流開口而將佈局與對應廢料分離。此可容易且快速地進行，此引起短裝設時間及短轉換時間。因此，此類真空夾具很好地適合於以合理成本少量地生產個別化紙或紙板產品。

根據本發明之夾具組件可用於板材，其係以單板或腹板之形式被提供。可針對兩種替代方案達成上文所描述之效果及優勢。較佳的是針對具有單板之形式之板材使用真空夾具。此類材料可被標出為切割板材。

通常，要由夾具組件處理之板材預先在切割機中被處理，其中切割佈局與廢料之間的邊界。換言之，相對於板材之行進方向，夾具組件配置於切割機下游。切割機較佳地為雷射切割機。

在此背景中，夾具組件之輸送機單元可與雷射切割機共用，亦即，同一輸送機單元用於切割機及夾具組件中。

除了紙或紙板之外，真空夾具亦適合於操控由聚合物、中密度纖維板或任何其他可撓性材料製成之板材。

與佈局之幾何元件相比，相鄰氣流開口之間的距離或陣列之篩孔尺寸可被選擇為小。因此，佈局之小、細長或異形幾何元件亦可由真空夾具以可靠方式卡住。更確切言之，每一幾何元件由相對高數目個氣流開口卡住。另外，小篩孔尺寸可增加適用於板材之某一區域的真空力。因此，可處理相對重或厚的板材。

較佳地，氣流開口之陣列覆蓋要由真空夾具操控之板材之預定義最大格式。因此，藉由如上文所描述而選擇性地閉合及敞開氣流開口，可將任何種類之佈局幾何形狀與其餘廢料分離，只要其配合於最大格式之外部邊界內即可。此類真空夾具適合用於各種各樣的紙板或紙產品。

若以單板之形式提供板材，則板材之最大格式對應於要由真空夾具操控之單板之最大格式。

根據本發明之一實施例，氣流開口之陣列配置於夾具本體之夾持側上，其中夾持側配備有遮罩，遮罩選擇性地覆蓋與廢料相關聯之氣流開口並選擇性地不干擾與佈局之一種或多種坯料相關聯之氣流開口。此意謂切口區域設置於遮罩上，切口區域不覆蓋氣流開口。切口區域實質上對應於佈局之一個或多種坯料之幾何形狀。遮罩之其餘區域，因此為對應於廢料之區域，選擇性地覆蓋(亦即，閉合)對應氣流動開口。在此背景中，「不干擾」意謂相對於此等開口維持真空夾具之卡住功能性。因此，將真空僅施加至坯料，而不施加至廢料。對於不同幾何形狀之佈局，可提供不同遮罩。因此，在高度個別化生產中，針對每一工作提供一合適遮罩。當針對後續工作準備夾具時，僅僅必須更換遮罩，此較佳地係在不使用工具之情況下進行。可非常快速地執行此程序，此引起低裝設時間及低轉換時間。在更換工作時，不需要調適輸送機單元。其普遍地適合於要由夾具組件處理的所有種類之工作。

遮罩可由板材生產，尤其是由紙板或塑膠材料板片生產。從固體板片開始，雷射切割機可用以生產適合於特定工作之遮罩。為此目的，可手動地或自動地裝載雷射切割機。在第二情況下，安裝有夾具之機器人可從一堆原始遮罩拾取板片並將該等板片置放於切割區域中。

因此，有可能的是，同一切割機用於生產遮罩並用於處理板材，其此後與配備有此遮罩之真空夾具相互作用。因此，不需要特殊機器來生產遮罩。

亦可提供用於遮罩之儲存單元，其中不同幾何形狀之遮罩可在其不用於真空夾具上時被儲存，該等遮罩各自與某一類型之佈局相關聯。

為了更換真空夾具之遮罩，夾具可採用安裝位置，其特徵在於操作者可容易接取。操作者接著可用手更換遮罩。

有利地，真空夾具之夾持側係磁性的，尤其是其中磁性罩蓋附接至真空夾具之夾持側。可具有磁性板片之形式的此類磁性罩蓋不干擾氣流開口中之任一者。因此，其並不妨礙真空夾具之功能性。磁性罩蓋可藉由任何其他合適構件膠合至夾具之夾持側或附接至夾具之夾持側。此類夾具提供藉由磁性構件將遮罩附接至該夾具之可能性。此允許容易且快速地更換遮罩。

在此背景中，遮罩可定位於真空夾具之磁性側與磁性板片之間，磁性板片在其與真空夾具相對之側上覆蓋遮罩。因此，遮罩以可靠方式附接至夾具本體，同時仍可容易交換。較佳地，孔設置於磁性板片中，孔與夾具之氣流開口中之每一者相對地配置。因此，真空夾具之功能性並不由磁性板片抑制。有利地，遮罩由非磁性材料製成。作為磁性板片之替代方案，可提供磁性柵格，磁性柵格在其與真空夾具相對之側上覆蓋遮罩。在兩種替代方案(亦即，磁性板片及磁性柵格)中，可如上文所描述而手動地交換遮罩。

替代地，遮罩之半自動更換係可能的。在此背景中，磁性板片儲存於精確位置處，且操作者手動地定位遮罩以安裝於磁性板片上之夾具上。在已從夾具移除前述遮罩之後，夾具自動地移動至豎直地在磁性板片上方之位置，使得磁性板片磁性地吸引至夾具。因此，遮罩及磁性板片安裝至夾具。

亦有可能以完全自動方式更換遮罩。作為其預備量度，操作者從夾具移除磁性板片及當前遮罩。隨後，由夾具使用真空夾具功能性卡住新遮罩。此意謂與廢料相關聯之氣流開口用以卡住遮罩並將其附接至夾具。再次儲存於精確位置處之磁性板片接著藉由將夾具移動至豎直地在磁性具上方之位置而安裝至夾具，使得磁性板片磁性地吸引及固持於夾具上。

在新遮罩或不同遮罩安裝於夾具上的任何時間，必須保證遮罩沒有污染，尤其是沒有由遮罩之生產程序產生的廢料。否則小的廢料粒子可堵塞於磁性板片與真空夾具之間，從而以不良且不可控制的方式阻擋氣流開口。必須避免此情形。

在切割程序，例如雷射切割程序之後，廢料粒子污染遮罩之風險尤其高，該切割程序根據要回收之佈局之幾何形狀切割遮罩。為了清潔遮罩以清除廢料粒子，可用空氣射流來處理遮罩，空氣射流將廢料粒子與遮罩分離。替代地，在切割遮罩之程序期間，可將供切割遮罩的板材之廢料部分切割成足夠小以將其吸入通過真空夾具之真空腔室而不堵塞的部分。在此情況下，不存在抑制夾具功能性之風險。若在非平面輸送帶上切割遮罩，則此類小廢料粒子亦可能會掉落或吸入通過輸送帶而不堵塞。

輸送機單元可包含複數個吸入開口，吸入開口以流體方式連接至真空系統，使得可由真空系統藉由將空氣吸入通過吸入開口而將板材固持於輸送機單元上。尤其地，吸入開口之組態與要處理之板材之尺寸及/或形狀無關。此亦意謂吸入開口之組態與一種或多種坯料(亦即，佈局)之尺寸及/或形狀無關。換言之，輸送機單元普遍地適合於包含任何種類之佈局的任何種類之板材。因此，當將夾具組件調適至新工作時，輸送機單元不需要任何修改。因此，轉換時間及對應工作量減少。

此外，真空系統經組態使得由真空系統施加至一種或多種坯料之真空力小於由真空夾具施加至一種或多種坯料之真空力。因此，真空夾具能夠卡住及移動由輸送機單元固持之坯料。換言之，真空夾具能夠將坯料與輸送機單元分離。

另外，問題係由根據請求項8之設備解決。對於此類設備，針對真空夾具闡釋之效果及優勢在細節上作必要修改後適用。此意謂此類設備能夠提供短裝設時間及短轉換時間，且因此很好地適於生產個別化紙或紙板產品。此外，此類設備與由佈局包含之坯料之數目無關，此係因為可由真空夾具卡住多種坯料。此引起縮短的總程序時間及相對低的成本。

因為根據本發明之夾具組件可用於以單板或腹板之形式提供之板材，所以根據本發明之設備亦可用於兩種替代方案。

在此類設備之背景中，較佳的是沒有必要藉由所謂的裂點(亦即，將佈局實體地連接至廢料之板材之小的橋狀元件)將佈局與廢料鏈接。換言之，裂點為切割線中之小中斷以在佈局與廢料之間產生橋。因此，在遮沒程序期間，沒有必要使此類裂點破裂。此產生高光學品質之紙或紙板產品，此係因為其沒有通常存在於破裂之裂點之末端處的小突出部。

此類設備之使用在與雷射切割機組合時尤其合適。如上文所闡釋，雷射切割機具有短裝設時間及轉換時間之優勢。對於根據本發明之設備而言同樣成立。因此，可使用雷射切割機及根據本發明之設備建立大體上連續的生產流程。此引起每時間單位之高產品輸出，此尤其為所謂的小批量生產之情況。

該設備可包含一個或多個額外真空夾具，其中每一額外真空夾具連接至一各別額外操控單元。因此，可並行地使用複數個真空夾具以從板材上回收佈局。因此，可高速地執行遮沒程序。此引起每時間單位之高產品輸出。真空夾具之數目通常不受限制並可取決於特定情況而選擇。

複數個真空夾具可與一個單輸送機單元及一個單板儲存單元協作。在此組態中，真空夾具及對應操控單元可配置於輸送機單元之相對側或同一側上，例如輸送帶之左側及右側。藉此可達成該設備之緊湊設計。

根據一變化形式，操控單元及額外操控單元中之至少一者包含工業機器人，工業機器人經調適以在預定義運動範圍內操控各別真空夾具。舉例而言，可使用六軸工業機器人臂或兩軸取放機器人。

輸送機單元可直接連接至雷射切割機之產品輸出區域，使得板材在無任何迂迴之情況下置放於輸送機單元上。操控單元及一個或多個真空夾具亦可經調適以與移動輸送機單元協作。因此，在板材以恆定速度移動的同時執行剝離程序。此引起短的總處理時間。

坯料儲存單元可為堆疊單元。此意謂從板材上回收之坯料彼此堆疊。在佈局包含多於一種坯料之情況下，不同坯料可經分類使得具有相同幾何形狀或類型之坯料彼此堆疊。

另外，問題係由根據請求項12之方法解決。因此，可以容易且快速之方式執行遮沒或剝離程序。此增強了此類程序之獲利能力。

在步驟c)之後，可將坯料移動至坯料儲存單元，尤其是堆疊單元或另一輸送機單元。參考已經結合坯料儲存單元所闡釋之效果及優勢。

如已經針對該夾具組件及該設備所闡釋，亦可在以單板或腹板之形式提供板材之情況下執行該方法。

除了由紙或紙板製成之板材之外，根據本發明之方法亦適合於處理由聚合物、中密度纖維板或任何其他可撓性材料製成之板材。

在一替代方案中，在步驟b)期間將真空夾具定位於板片之上，其中夾具選擇性地卡住坯料而不與廢料協作。藉此，真空夾具可以精確方式卡住坯料。因此，該方法亦適合於具有極小或精細部分之佈局。

10:設備

12:板材

14:輸送機單元

15:真空系統

15a:吸入開口

16:箭頭

18:佈局儲存單元/坯料儲存單元

20:坯料

22:佈局

24:操控單元

24a:額外操控單元

26:真空夾具

26a:額外真空夾具

27:夾具組件

28:廢料

30:軌跡

32:夾具本體

34a:氣流開口/開口

34b:氣流開口/開口

36:遮罩

38:磁性罩蓋

40:磁性板片

IV:方向

A:情形

B:情形

C:情形

現在將參考所附圖式中所展示之若干實施例闡釋本發明。在圖式中， - [圖1]展示根據本發明之第一實施例的用於從板材上回收佈局之設備的示意性表示，其中亦展示板材，- [圖2]展示例示性板材，其可在根據圖1之設備中被處理，- [圖3]展示根據本發明之第二實施例的用於從板材上回收佈局之設備的示意性表示，- [圖4]展示在圖3之方向IV上看到的根據圖3之設備，- [圖5]展示在與板材相互作用時的根據本發明之夾具組件之真空夾具，- [圖6]示意性地展示板材與真空夾具之遮罩之間的相互作用，且- [圖7]以分解表示展示根據本發明之第二實施例之夾具組件之真空夾具。

在圖1中展示用於從板材12上回收佈局之設備10。其與由紙或紙板製成之板材12協作。

板材12設置於輸送機單元14上，輸送機單元14在所展示之實例中為輸送帶。輸送帶在由箭頭16指示之方向上移動。

輸送機單元14配備有用於將板材12固持於輸送機單元14之相關聯表面上的真空系統15。

為此目的，輸送機單元14包含複數個吸入開口15a，吸入開口15a以流體方式連接至真空系統15，使得可藉由將空氣吸入通過吸入開口15a而固持板材12(為了較佳可見性，僅一些吸入開口15a由附圖標記標出)。

此外，設備10包含佈局儲存單元18，從板材12上回收之佈局22之一種或多種坯料20可定位於佈局儲存單元18上。在本情況下，佈局儲存單元18為所謂的堆疊單元。此意謂佈局22之坯料20在佈局儲存單元18中彼此堆疊。

另外，設備10具有操控單元24，真空夾具26連接至操控單元24。操控單元24及對應真空夾具26展示於被標出為A、B及C之三種不同情形中。

僅以示意性方式表示之操控單元24可包含工業機器人，工業機器人經調適以在預定義運動範圍內操控各別真空夾具26。

輸送機單元14及真空夾具26形成夾具組件27。

用於將佈局22與板材12之廢料28分離之方法可由設備10執行。換言之，執行剝離或遮沒方法。

圖2中表示包含具有四種坯料20及廢料28之佈局22的例示性板材12。

在該方法之第一步驟中提供板材12。

接著，用真空夾具26卡住佈局22之坯料20(參考圖1中之情形A)。為此，真空夾具26定位於板材12之上並僅卡住佈局22。

真空夾具26不與廢料28相互作用。

此後，如圖1中之情形B中所展示，將佈局22與廢料28分離。在本情況下，佈局22由真空夾具26提昇，而廢料28保持於輸送機單元14上。

此係可能的，此係因為真空系統15經組態使得由真空系統15施加至佈局22之真空力小於由真空夾具26施加至佈局22之真空力。

隨後，將真空夾具26移動至情形C中，在情形C中其定位於坯料儲存單元18之上。坯料20堆疊於坯料儲存單元18上或已經定位於其上之其他坯料20上。此後，終止真空夾具26與坯料20之間的相互作用，且可由操控單元24將真空夾具26移動回至情形A。

圖3及圖4展示設備10之第二實施例。此實施例與上文所闡釋之實施例不同之處在於，其包含連接至各別額外操控單元24a之額外真空夾具26a。

真空夾具26、26a兩者與一個單輸送機單元14及一個單佈局儲存單元18協作。

真空夾具26、26a可根據兩種變化形式而操作。真空夾具26、26a兩者在以下意義上與一個單板材12之不同部分協作：真空夾具26卡住佈局之第一部分並將其置放於佈局儲存單元18上，且額外真空夾具26a卡住佈局之其餘第二部分並將其置放於佈局儲存單元18上。替代地，由輸送機單元14提供之每兩個板材12可由真空夾具26處理，且每隔一個板材12可由額外真空夾具26a處理。

如圖3中所展示，在兩種變化形式中，真空夾具26、26a兩者可沿著同一軌跡30操作。

就在第二實施例之情況下用於將佈局與板材之廢料分離之方法之實施方案而言，以上闡釋以類似方式適用。

在圖5至圖7中，詳細地展示真空夾具26。亦展示例示性板材12。由於額外真空夾具26a相同，故將省略其特定闡釋。

真空夾具26包含夾具本體32。在其夾持側上配置有氣流開口34a、34b之陣列(為了較佳可見性，僅一些氣流開口34a、34b由附圖標記標出)。氣流開口34a、34b中之每一者經調適以卡住板材12之至少一部分。

如可從圖5及圖6所看到，僅與佈局22相關聯，亦即，與佈局22之一種或多種坯料20相關聯之氣流開口34a敞開。其餘氣流開口34b閉合，此係因為其用遮罩36覆蓋。藉此，遮罩36不干擾與佈局22相關聯之氣流開口34a。

因此，真空夾具26調適至佈局22之幾何形狀，此在於，真空夾具26在定位於板材12上方時可僅卡住坯料20。廢料28不由真空夾具26夾持。因此，此類真空夾具26很好地適於將佈局22與廢料28分離。

如可從圖6最佳地所看到，氣流開口34a、34b之陣列覆蓋要由真空夾具26操控之板材12之預定義最大格式。

與要回收之佈局22之幾何形狀相比，氣流開口34a、34b之陣列為小篩孔狀。因此，藉由將遮罩36調適至佈局22之幾何形狀，真空夾具適合於回收極多種類的不同類型之佈局22。

圖7中展示真空夾具26之另一實施例。在此實施例中，真空夾具26係磁性的，更具體言之，磁性罩蓋38例如藉由膠合而附接至真空夾具26之夾持側。

遮罩36現在定位於磁性罩蓋38與磁性板片40之間，並藉此牢固地附接至真空夾具26。

遮罩36由非磁性材料製成，且因此可藉由將磁性板片40與真空夾具26分離並將不同遮罩36定位於磁性罩蓋38上而容易交換。

如可從各圖所看到，孔陣列設置於磁性罩蓋38及磁性板片40兩者上。此等孔陣列對應於氣流開口34a、34b之陣列。因此，磁性罩蓋38及磁性板片40皆不能夠阻擋或阻礙氣流開口34a、34b。因此，當將真空夾具26調適至佈局22之不同幾何形狀時，沒有必要交換或調適磁性罩蓋38或磁性板片40。

除了此等結構差異之外，根據第二實施例之真空夾具26之功能性並不與參考圖5及圖6所闡釋之真空夾具26不同。