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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zur Verpackung von zumindest teilweise zu umhüllenden Produkten wie Stückgüter, Gebinde oder dergleichen Artikelzusammenstellungen mit von Rollen abgezogenem Flach- und/oder Folienmaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial innerhalb einer Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 6.
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Bei einer Gruppierung und Zusammenstellung von Artikeln zu Gebinden, bspw. von Getränkebehältern o. dgl., werden diese in der Praxis häufig durch Schrumpffolie zusammengehalten, um ein Verrutschen oder ein Lösen aus der Zusammenstellung während der weiteren Handhabung bzw. beim Transport zu verhindern. Bekannt sind aus dem Stand der Technik bspw. Gebinde, welche vier, sechs oder mehr Behälter umfassen. Derartige Gebinde bilden eine sehr gebräuchliche Variante von Verkaufseinheiten für Getränkebehälter oder Flaschen aus PET-Kunststoff. Um beim Verpacken und/oder bei einer nachfolgenden Palettierung einen hohen Durchsatz zu erreichen, ist eine möglichst rasche Zusammenstellung derartiger Gebinde ohne Unterbrechung einzelner Prozessschritte wünschenswert.
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Um das Verpackungsmaterial bzw. die Schrumpffolie zur teilweisen oder vollständigen Umhüllung Gebinde zur Verfügung zu stellen, sind bereits Vorrichtungen sowie Verfahren bekannt, welche das Material von einer Rolle oder von mehreren Rollen abwickeln, innerhalb einer Verpackungsmaschine befördern und damit die einzelnen Gebinde bzw. die jeweiligen Artikel, welche das jeweilige Gebinde bilden sollen, mit dem Verpackungsmaterial umhüllen. Das Abwickeln des Verpackungsmaterials von der Rolle erfolgt hierbei üblicherweise maschinell und in kontinuierlichem Prozess. Es sind Vorrichtungen bekannt, in denen das Verpackungsmaterial über Walzen von der dabei rotierenden Rolle abgezogen wird. Ist eine Rolle abgewickelt und der Vorrat an Verpackungsmaterial der Rolle erschöpft, so muss ein Austausch der jeweiligen Rolle bzw. ein Ersatz durch eine neue Rolle erfolgen. Allerdings ist mit einem solchen Rollenwechsel eine unerwünschte Unterbrechung des Prozesses der Zusammenstellung und Verpackung von Gebinden verbunden.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels welchen neue Rollen zugestellt sowie verbrauchte Rollen innerhalb einer Verpackungsmaschine gewechselt werden können, sind bspw. aus der
DE 40 40 545 A1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist mehrere Vorratsrollen mit Streifenmaterial auf, die nebeneinander angeordnet sind. Der Kern der Rollen ist jeweils auf einen gemeinsamen Zapfen aufgesetzt. Ein Anfang des Streifenmaterials wird vorhergehend mit einer Walze in Verbindung gesetzt, welche das Streifenmaterial von der jeweiligen Rolle abzieht und in Richtung nach unten von der Vorrichtung weg führt. Um diese bekannte Vorrichtung betreiben zu können und das Material von der Rolle abzuwickeln, muss die Rolle mit ihrem Kern drehrichtungskonform auf den Zapfen aufgesetzt werden. Das Streifenmaterial bzw. die erste Lage des Streifenmaterials muss von oben kommend in Richtung der Walzen abtauchen. Wäre die Rolle mit gegensinniger Drehrichtung auf den Zapfen aufgesetzt, so könnte das Streifenmaterial nicht oder nur schwer von der Rolle abgezogen werden, woraus Komplikationen bei der Abwicklung entstünden. Je nach Drehrichtung der aufgesetzten neuen Rollen ist bei diesen bekannten Vorrichtungen ein manuelles Umsetzen und drehrichtungskonformes erneutes Aufsetzen unverzichtbar, um einen störungsfreien Betrieb gewährleisten zu können.
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Vorrichtungen zur automatischen Zuführung von auf Rollen aufgewickeltem Material und zum Austausch gegen verbrauchte Rollen in Verarbeitungs- oder Verpackungsmaschinen sind darüber hinaus in unterschiedlichen Ausführungsvarianten bekannt, so bspw. durch Vorrichtungen zur Zufuhr und zum Wechseln von Spulen mit Bandmaterial in einer Verarbeitungsmaschine gemäß
DE 32 02 647 A1 oder gemäß
DE 41 42 256 A1 .
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Die
DE 34 25 734 A1 offenbart eine automatisierte Anlage zur Zufuhr von Packmaterial an Fertigungs- und/oder Verpackungsstraßen. Die Anlage umfasst ein Magazin für das Packmaterial und einen Wagen, der mit einem Gelenkarm zum Erfassen des Packmaterials und zu dessen Zufuhr zu den an den Verarbeitungsstraßen befindlichen Bearbeitungsmaschinen ausgestattet ist. Der Wagen mit dem Gelenkarm fährt entlang von Strecken, die durch eine mit den Bearbeitungsmaschinen in Verbindung stehende Rechenanlage bestimmt werden.
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Eine Einrichtung zur Versorgung von Verpackungsmaschinen mit Verbrauchs- oder Verpackungsmaterial ist zudem aus der
EP 1 273 541 B1 bekannt. Die als Bobinen gewickelten Materialbahnen werden auf Paletten angeliefert und auf mehrere Fertigungs- und Verpackungsmaschinen verteilt, wobei die Paletten zunächst mittels Palettenförderern in Zwischenlager verbracht werden, während einzelne Bobinen durch gesonderte Bobinenförderer entnommen und zu einer zu versorgenden Maschine transportiert werden.
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Die
DE 10 2006 017 379 A1 offenbart eine Einrichtung zur Handhabung von Bobinen aus Verpackungsmaterial. Die Einrichtung umfasst ein Bobinenlager mit einem Portal, in dem die Bobinen auf Paletten bereitgehalten sind. Ein Portalroboter mit Knickarm übergibt Bobinen nach Bedarf an außerhalb des Portals angeordnete Wickelaggregate. Von diesen werden die Materialbahnen nach entgegengesetzten Seiten in Richtung parallel zur Längserstreckung des Portals zu den Verbrauchsmaschinen transportiert.
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Bei derartigen Verpackungsmaschinen sind in unregelmäßigen Abständen Produktwechsel durchzuführen, bei denen die Dimensionen der zu verpackenden Stückgüter variieren können, so dass auch das von den Rollen abzuwickelnde und als Verpackungsmaterial dienende Flach- oder Folienmaterial nicht mehr weiterverwendet werden kann, sondern gegen ein Flach- oder Folienmaterial anderer Breite, anderer Stärke und/oder mit anderer Bedruckung auszutauschen ist. Sinnvollerweise erfolgt dies durch den Austausch einer der Rollen mit Verpackungsmaterial, was aber mit mehreren Nachteilen verbunden ist. Einerseits muss dieser Rollentausch meist manuell durchgeführt werden, wenn der jeweilige Produktwechsel ansteht. Hinzu kommt, dass die aus der Verpackungsmaschine entnommenen Rollen meist noch nicht verbraucht sind, so dass ein Produktwechsel nicht nur mit einer Verlangsamung des Verpackungsvorganges einhergeht, sondern zudem mit einer erheblichen Materialverschwendung verbunden sein kann.
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Aus diesem Grund wird ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin gesehen, eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren mit hohem Automatisierungsgrad bei der Handhabung von auf Rollen aufgewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial zur Verfügung zu stellen, wobei auch bei einem allfälligen Produktwechsel weiterhin unterbrechungsfrei Flach- und/oder Folienmaterial bereitgestellt werden kann. Das verfügbare Flach- und/oder Folienmaterial soll weitgehend ausgenutzt und Verschwendung vermieden werden.
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Dieses Ziel der Erfindung wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung eine Verpackungsmaschine zur Verpackung von zumindest teilweise zu umhüllenden Produkten wie Stückgüter, Gebinde oder dergleichen Artikelzusammenstellungen mit von Rollen abgezogenem Flach- und/oder Folienmaterial vor. Die Verpackungsmaschine weist wenigstens zwei unterschiedliche Einbaupositionen für die Rollen mit dem darauf aufgewickelten Flach- oder Folienmaterial zu dessen weitgehend unterbrechungsfreien Bereitstellung auf. Außerdem ist die Verpackungsmaschine mit Einrichtungen zur Entnahme von verbrauchten oder teilweise verbrauchten Rollen aus einer der Einbaupositionen und/oder zum Einsetzen von neuen Rollen zum Austausch gegen verbrauchte oder teilweise verbrauchte Rollen in die jeweilige Einbauposition ausgestattet. Darüber hinaus ist der Verpackungsmaschine wenigstens eine Zwischenlagerstation zur Zwischenlagerung teilweiser verbrauchter Rollen und zu deren Bereitstellung für eine erneute Verwendung in der Verpackungsmaschine zugeordnet. Mit Hilfe dieser der Verpackungsmaschine zugeordneten Zwischenlagerstation können nicht aufgebrauchte, aber aufgrund eines Produktwechsels vorübergehend nicht mehr einsetzbare Rollen mit Verpackungsmaterial aus dem laufenden Betrieb entnommen, aber für eine erneute Verwendung zu einem späteren Zeitpunkt bereitgehalten werden. Diese Zwischenlagerstation ist für einen vollautomatisierten Betrieb geeignet, so dass keine manuellen Eingriffe oder Rollenwechsel erforderlich werden. Das Flach- oder Folienmaterial kann somit jeweils an die zu verpackenden Produkte oder Stückgüter angepasst werden, ohne dass nicht verbrauchte Rollen mit Verpackungsmaterial entsorgt und damit große Mengen an Verpackungsmaterial verschwendet werden müssen.
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Der Verpackungsmaschine ist vorzugsweise eine Schweißstation zur Verbindung einer Materialbahn einer neu in die jeweilige Einbauposition eingesetzten Rolle mit einer in der Verpackungsmaschine befindliche Materialbahn sowie ein Zwischenspeicher zur Aufnahme eines Teils eines beim Schweißvorgang entnommenen Materialbahnabschnittes der zu entnehmenden Rolle zugeordnet. Der Zwischenspeicher für den nicht für die neuen Produkte passenden und deshalb nicht mehr benötigten Materialbahnabschnitt kann Teile der Materialbahn aufnehmen, die noch von der entnommenen Rolle stammen, und die aufgrund des zur Verbindung der Materialbahnabschnitte der neuen Rolle mit der noch in der Maschine befindlichen Materialbahn aus dem Verpackungsprozess entnommen werden muss.
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Dieser Zwischenspeicher kann beispielsweise räumlich in einem Bereich oberhalb der wenigstens zwei Einbaupositionen angeordnet sein. Der Zwischenspeicher kann innerhalb der Verpackungsmaschine jedoch auch räumlich in einem Bereich in der Nähe eines Folieneinschlagmoduls oder auf der Strecke vor der Einbauposition zum Folieneinschlagmodul angeordnet sein.
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Die Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Teil des zurückgeförderten Materialbahnabschnittes in den Zwischenspeicher gefördert und dort aufbewahrt wird. Dieser Zwischenspeicher kann bspw. zyklisch entleert werden, wobei die zyklische Entnahme oder Entleerung bspw. mittels einer Handhabungseinrichtung wie einem Roboter o. dgl. erfolgen kann. Normalerweise wird zur Vorbereitung eines Produktwechsels die Materialbahn bei oder vor einem Trennvorgang entgegen der Förderrichtung zur Verpackung zurückgezogen und/oder in den Zwischenspeicher befördert. Nach dem Zurückziehen und/oder Trennen der Materialbahn von der zu entnehmenden Rolle kann anschließend eine neue Materialbahn von der neu eingesetzten Rolle in Förderrichtung nachgezogen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine kann vorsehen, dass dieser ein Datenspeicher zur Erfassung, Speicherung und Bereithaltung relevanter Daten zum Verbrauchszustand und/oder zur Restlänge der noch auf der Rolle befindlichen Materialbahn einer aus der Verpackungsmaschine entnommenen und für ein erneutes Einsetzen zwischengespeicherten Rolle zugeordnet ist. Mit Hilfe eines solchen Datenspeichers ist eine Zuordnung von gespeicherten relevanten Daten der aus der Maschine entnommenen und zwischengelagerten Rolle möglich, um diese Daten unmittelbar für den weiteren Verpackungsprozess verfügbar zu haben, wenn bei einem erneuten Produktwechsel die zuvor entnommene Rolle wieder eingesetzt werden kann.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Verpackungsmaschine eine Greif- und/oder Handhabungseinrichtung, insbesondere wenigstens ein an der Verpackungsmaschine platzierter Handhabungsroboter zur Entnahme der teilweise verbrauchten und zwischengelagerten Rollen aus einer der Einbaupositionen, zum Wiedereinsetzen dieser zwischengelagerten Rollen und/oder zum Einsetzen neuer Rollen in die Einbaupositionen der Verpackungsmaschine zugeordnet ist, da hierdurch ein vollautomatischer Betrieb wesentlich erleichtert ist.
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Die Handhabungseinrichtung bzw. der Mehrachsroboter verfügt über geeignete Greif- und/oder Haltemittel, die bspw. durch einen Haltedorn gebildet sein können, welcher stirnseitig in die als Hohlkörper ausgebildetem neue Rollen eintaucht, seinen maximalen Querschnittsdurchmesser vergrößert und hiermit die jeweilige neue Rolle klemmend an der Handhabungseinrichtung bzw. dem Mehrachsroboter fixiert.
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Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch ein führerloses und/oder ferngesteuertes Transportsystem (sog. FTS mit mindestens einem selbstfahrenden Shuttle) gebildet sein, das neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert.
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Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die Erfindung darüber hinaus ein Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von zumindest teilweise zu umhüllenden Produkten wie Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial vor, bei dem bei einem Produktwechsel in einer Verpackungsmaschine teilweise abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Verpackungsbetriebes aus einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen innerhalb der Verpackungsmaschine entnommen und für eine weitere und/oder erneute Verwendung zwischengelagert wird, während eine auf das neue Produkt abgestimmte neue Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial in die jeweilige Einbauposition eingesetzt und mit einer in der Verpackungsmaschine befindliche Materialbahn verschweißt wird. Das Verfahren sieht vor, dass zumindest ein Teilabschnitt der in der Verpackungsmaschine befindlichen Materialbahn entgegen der Förderrichtung für die Verpackung zurückgezogen und aus dem Förderbereich der Verpackungsmaschine entnommen wird. Außerdem sieht eine bevorzugte Option des Verfahrens vor, dass zumindest ein Teil des zurückgeförderten Materialbahnabschnittes in einen Zwischenspeicher gefördert und dort aufbewahrt wird. Dieser Zwischenspeicher kann vorzugsweise zyklisch oder je nach Bedarf entleert werden, wobei die zyklische oder bedarfsweise Entnahme mittels geeigneter Handhabungseinrichtungen wie z.B. mittels Robotern o. dgl. erfolgen kann. Der Zwischenspeicher kann insbesondere räumlich in einem Bereich oberhalb der wenigstens zwei Einbaupositionen angeordnet sein, wodurch er in unmittelbarer Nähe der wenigstens zwei Einbaupositionen für die Rollen mit Verpackungsmaterial angeordnet und für die Aufnahme kurzer Materialbahnabschnitte, die bei einem Produktwechsel nicht mehr benötigt werden, optimal platziert ist.
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Zur Vorbereitung eines Produktwechsels kann die Materialbahn, die für das neue Produkt nicht mehr geeignet ist oder zum neuen Produkt nicht optimal passt, vor einem Trennvorgang entgegen der normalen Förderrichtung, wie sie zur Verpackung vorgesehen ist, zurückgezogen und/oder in den Zwischenspeicher befördert werden. Nach dem Zurückziehen und/oder Trennen der Materialbahn von der zu entnehmenden Rolle kann dann eine definierte Länge der neuen Materialbahn von der neu eingesetzten Rolle in Förderrichtung nachgezogen werden, so dass der Verpackungsvorgang der neuen Produkte mit dem jeweils dafür vorgesehenen Flach- oder Folienmaterial fortgesetzt werden kann.
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Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die nur teilweise verbrauchten und aus der Verpackungsmaschine entnommenen Rollen zwischengelagert und/oder für ein erneutes Einsetzen in die Verpackungsmaschine bereitgehalten. Diese Variante ermöglicht ein Zwischenlagern und eine Wiederverwendung der Rollen für einen späteren Zeitpunkt durch Abgabe auf einen Zwischenablageplatz, wo sie zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt wieder aufgenommen und in die Verpackungsmaschine eingesetzt werden kann. Außerdem kann es von Vorteil sein, wenn relevante Daten der aus der Verpackungsmaschine entnommenen und für ein erneutes Einsetzen zwischengespeicherten Rollen erfasst werden, insbesondere Daten zum Verbrauchszustand und/oder zur Restlänge der noch auf der Rolle befindlichen Materialbahn. Diese relevanten Daten der Rollen können vorteilhaft genutzt werden, um sie der Verpackungsmaschine nach dem erneuten Einsetzen der Rolle verfügbar zu machen, so dass ein exakter Zeitpunkt eines notwendigen Austauschs gegen eine neue Rolle bestimmt werden kann.
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Ein Rollenwechsel läuft normalerweise so ab, dass nach dem jeweiligen Einsetzen einer neuen Rolle eine außen liegende Lage dieser neuen Rolle in Nähe oder im Bereich ihres freien Endes abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn mit einem Abschnitt einer in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn einer weiteren Rolle verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt wird. Da die neue Rolle bei einem zu vorbereitenden Produktwechsel mit neuen Stückgutdimensionen und/oder geänderten Bedruckungen des Verpackungsmaterials mit einem bereits in der Maschine befindlichen Verpackungsmaterialabschnitt verbunden werden muss, ein Teil des in der Maschine befindlichen Verpackungsmaterials jedoch nicht für die weitere Verwendung geeignet ist, muss dieser relativ kurze Abschnitt entsorgt, insbesondere zwischengespeichert und ggf. zu einem späteren Zeitpunkt aus der Verpackungsmaschine entnommen werden. Neue Rollen werden der Verpackungsmaschine normalerweise in definierter Zuführung, z.B. mittels Paletten, Regalsystemen, FTS (d.h. führerlosen Transportsystemen) o. dgl. bereitgestellt und dort mittels wenigstens einer Greif- und/oder Handhabungseinrichtung in die jeweilige Einbauposition eingesetzt, nachdem dort zuvor eine verbrauchte oder teilweise verbrauchte und später wieder zu verwendende Rolle entnommen wurde. Die Rollen werden vorzugsweise mittels Handhabungs- und Greifeinrichtungen selbständig von der geordneten Zuführung aufgenommen und in die Verpackungsmaschine eingesetzt.
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Die erwähnte Greif- und/oder Handhabungseinrichtung kann bspw. durch einen Mehrachsroboter gebildet sein, der neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert. Zudem kann die Handhabungseinrichtung bzw. der Mehrachsroboter über einen Haltedorn verfügen, welcher stirnseitig in die als Hohlkörper ausgebildetem neue Rollen eintaucht, seinen maximalen Querschnittsdurchmesser vergrößert und hiermit die jeweilige neue Rolle klemmend an der Handhabungseinrichtung bzw. dem Mehrachsroboter fixiert. Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch durch ein führerloses und/oder ferngesteuertes Transportsystem (FTS, mindestens ein selbstfahrendes Shuttle) gebildet sein, das neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert. Dieses FTS bzw. das Shuttle des FTS kann bspw. einen Greifarm o. dgl. zur Aufnahme und Handhabung der Rollen aufweisen, mit dem es die Rolle aufnimmt, auf eine Transportauflage ablegt, wonach es mitsamt der Rolle zur Verpackungsmaschine fährt und dort die Rolle einsetzt.
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Neue Rollen können bspw. über eine Horizontalfördereinrichtung in den Bereich der Handhabungseinrichtung bewegt und mittels der Handhabungseinrichtung von der Horizontalfördereinrichtung direkt entnommen werden. Ebenso möglich ist eine Anlieferung von neuen Rollen auf Paletten, so dass bspw. jeweils vier stehende Rollen auf einer Palette angeordnet sind, die mittels einer geeigneten Anlieferung in den Bewegungsraum der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung gebracht werden, um dort von dieser aufgenommen und in die Verpackungsmaschine eingesetzt zu werden, ggf. unter Einbeziehung der Zwischenablage, wie dies als Option oben beschrieben wurde.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
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1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine. Zudem verdeutlicht 1 eine denkbare Umsetzung einer Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren.
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2 zeigt eine schematische Perspektivansicht zweier Einbaupositionen für Rollen innerhalb der Verpackungsmaschine, die mit einer Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus der 1 zusammenwirken kann.
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3 zeigt die Einbaupositionen der 2 mit eingesetzter neuer Rolle für die zweite Einbauposition.
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4 zeigt die Einbaupositionen der 2 und 3 mit abgezogener äußerer Lage der in die zweite Einbauposition eingesetzten neuen Rolle.
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5 zeigt eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung beispielhafter Positionierungen eines Zwischenspeichers für zu entfernende Folienreste.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine sowie das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
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Die schematische Perspektivansicht der 1 zeigt eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Handhabung von Rollen 12 bei deren Einsetzen und/oder Entnehmen aus einer Verpackungsmaschine 14. Zudem verdeutlicht die 1 auch eine denkbare Umsetzung einer Ausführungsform für das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren.
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Die Vorrichtung 10 dient der Handhabung von flächigem Verpackungsmaterial wie bspw. Schrumpffolie oder Verpackungsfolien, die auf großen, aufgrund ihres Gewichts in aller Regel nicht manuell handhabbaren Rollen 12 aufgewickelt ist. Schematisch angedeutet findet sich in 1 ein Teil der Verpackungsmaschine 14, der über eine nachfolgend näher zu beschreibende Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 neue Rollen 12 zugeführt werden. Außerdem sorgt die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 für die Entnahme verbrauchter oder teilweise verbrauchter Rollen 20 aus der Verpackungsmaschine 14. Die im gezeigten Ausführungsbeispiel als stationär angeordneter Mehrachsroboter 18 ausgebildete Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 setzt die jeweils der Verpackungsmaschine 14 zuzuführenden neuen Rollen 12 in zwei unterschiedliche Einbaupositionen EB1 und EB2 ein, welche in 1 nur ansatzweise zu erkennen sind und in der Detailansicht der 2 beispielhaft verdeutlicht werden.
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Wie eine Zusammenschau der 2 bis 4 mit 1 zeigt, werden mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. mit Hilfe des Mehrachs- oder Handhabungsroboters 18 einzelne neue Rollen 12 in eine der beiden Einbaupositionen EB1 bzw. EB2 eingesetzt, während sich in der weiteren Einbauposition EB2 bzw. EB1 noch eine verbrauchte oder teilweise verbrauchte Rolle 20 befindet, von welcher noch während des Einsetzens der jeweils neuen Rolle 12 weiterhin eine darauf befindliche Materialbahn 22 abgewickelt wird, die in der Verpackungsmaschine 14 als Verpackungsmaterial verarbeitet wird. Während des weiteren Abwickelns der Materialbahn 22 von der nahezu aufgebrachten oder auch nur teilweise aufgebrauchten Rolle 20 erfolgt eine Verbindung bzw. Verschweißung der äußeren Lage 24 (vgl. 4) der neuen Rolle 12 mit der Materialbahn 22, wodurch die Vorrichtung 10 in einem kontinuierlichen Betrieb laufen kann, ohne dass der Verpackungsprozess zum Auswechseln einer aufgebrachten Rolle 20 gegen eine neue Rolle 12 unterbrechen werden müsste.
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Die neuen Rollen 12 setzen sich jeweils zusammen aus dem aufgewickelten flächigen Verpackungsmaterial 22 bzw. der Verpackungs- oder Schrumpffolie sowie einem Kern 26, auf welchem das Verpackungsmaterial 22 bzw. die Schrumpffolie aufgewickelt ist. Zur Entgegennahme einer neuen Rolle 12 von einer der in 1 angedeuteten Paletten 52 oder wahlweise von einer nicht gezeigten Horizontalfördereinrichtung taucht die Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 über einen endseitig an seinem beweglichen Auslegerarm 30 beweglich angeordneten Haltedorn 32 stirnseitig in einen Kern 26 einer neuen Rolle 12 ein. Ein Armabschnitt 34 der Handhabungseinrichtung 16 bzw. des Handhabungsroboters 18 kann hierzu um eine Drehachse rotierend bewegt werden. Nach Eintauchen des Haltedorns 32 in den Kern 26 wird der Querschnittsdurchmesser des Haltedorns 32 vergrößert, so dass die neue Rolle 12 am Haltedorn 32 klemmend fixiert ist. Der Kern 26 ist hohlzylindrisch ausgebildet, die Form des Haltedorns 32 hierzu korrespondierend, so dass der Haltedorn 32 zur klemmenden Fixierung der neuen Rolle 12 über seinen Außenumfang mit einer Innenmantelfläche des Kerns 26 in Verbindung steht.
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Über die regelmäßig in die Nähe der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. des Handhabungsroboters 18 angelieferten Paletten 52 können neue Rollen 12 in ununterbrochener Folge zur Verfügung gestellt werden. Wahlweise können die Paletten 52 in Abstimmung mit den Signalen einer Raumüberwachungseinrichtung 42 angeliefert werden, die insbesondere durch eine optische Erfassungseinrichtung bzw. eine Kamera 44 gebildet sein kann, ggf. auch durch mehrere Kameras 44, die zumindest den Bewegungsraum des Mehrachsroboters 18 und seine Bewegungen erfassen, womit auch die exakten Bewegungen des Auslegerarms 30 mit dem daran schwenkbeweglich angeordneten Haltedorn 32 in Bezug auf jede zu erfassende neue Rolle 12 gemeint sind.
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Die 1 zeigt weiterhin einen oben offenen Container 56, der sich im Arbeitsbereich der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 befindet. Ist der Vorrat an Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie einer in der Verpackungsmaschine 14 platzierten Rollen 12 bzw. 20 erschöpft, wird mittels des Handhabungsroboters 18 der aus Cellulose, Kunststoff, Holz oder Pappe bestehende Kern 26 einer leeren Rolle 20 aus der Verpackungsmaschine 14 entnommen und in dem Container 56 abgelegt. Erst nach Entnahme des Kern 26 kann eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 der Verpackungsmaschine 14 eingesetzt werden, so dass die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 zunächst den Kern 26 entnimmt und zeitlich hierauf folgend eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 einsetzt.
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Auf jeder der gezeigten Paletten 52 stehen jeweils vier hochkant angeordnete Rollen 12, die jeweils einzeln vom Handhabungsroboter 18 aufgenommen und in die Verpackungsmaschine 14 eingesetzt werden. Zur Aufnahme einer neuen Rolle 12 von einer der in Reichweite, d.h. innerhalb des Bewegungsraumes der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. des Mehrachsroboters 18 stehenden Paletten 52 taucht die Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 über den endseitig an seinem beweglichen Auslegerarm 30 beweglich angeordneten Haltedorn 32 stirnseitig in einen Kern 26 einer neuen Rolle 12 ein. Über die regelmäßig in den Bewegungsraum gelieferten Paletten 52 mit jeweils vier neuen Rollen 12 werden der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. dem Handhabungsroboter 18 neue Rollen 12 in ununterbrochener Folge zur Verfügung gestellt, so dass bei Entnahme aller neuen Rollen 12 von einer der Paletten 52 diese leere Palette 52 gegen eine neue Palette 52 mit weiteren vier Rollen 12 ausgetauscht werden kann, die wiederum in den Bewegungsraum der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zu platzieren ist. Diese Anlieferung kann mittels geeigneter Flurförderfahrzeuge erfolgen, bspw. mittels sog. FTS (führerlose Transportsysteme), die durch selbstfahrende, ferngesteuerte und/oder über eigene Sensorsysteme zur Lenkung verfügende Transportfahrzeuge gebildet sind, die bspw. jeweils eine Palette 52 mit darauf platzierten Rollen 12 in den Bewegungsraum befördern können. Diese Transportsysteme bzw. FTS können je nach Bedarf in gewünschter Weise getaktet betrieben werden.
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Um bei einem in der Verpackungsmaschine 14 erforderlichen Produktwechsel unterschiedliche Verpackungsmaterialien verfügbar zu halten, können auch nicht vollständig aufgebrauchte, sondern auch nur teilweise aufgebrauchte Rollen 21 entnommen werden. Um diese teilweise abgewickelten Rollen 21 für eine spätere Verwendung in der Verpackungsmaschine 14 bei einem erneuten Produktwechsel weiterhin verfügbar zu halten, ist bei der in 1 gezeigten Variante der Vorrichtung 10 im Bewegungsraum der Greif- und Handhabungseinrichtung 16 und in deren unmittelbarer Nähe eine Zwischenablage 60 für die teilweise abgewickelten Rollen 21 vorgesehen, die im Wesentlichen dazu dient, die nicht mit den neuen Rollen 12 zu mischenden entnommenen Rollen 21, die jedoch weiterhin verwendbar sind, für ihre erneute Verwendung innerhalb der Reichweite der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 verfügbar zu halten.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn relevante Daten der aus der Verpackungsmaschine 14 entnommenen und für ein erneutes Einsetzen auf der Zwischenablage 60 abgelegten Rollen 21 erfasst werden, insbesondere Daten zum Verbrauchszustand und/oder zur Restlänge der noch auf der jeweiligen Rolle 21 befindlichen Materialbahn 22. Diese relevanten Daten der Rollen 21 können vorteilhaft genutzt werden, um sie der Verpackungsmaschine 14 nach dem erneuten Einsetzen der Rolle 21 verfügbar zu machen, so dass ein exakter Zeitpunkt eines notwendigen Austauschs gegen eine neue Rolle 12 bestimmt werden kann
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Der in 1 innerhalb des Bewegungsraumes 46 stehende Benutzer 50 hält sich dort normalerweise nur zu Wartungszwecken auf, nicht jedoch im laufenden Betrieb der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung, was ggf. ebenfalls durch die Raumüberwachungseinrichtung 42 kontrolliert werden kann.
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Die schematische Perspektivansicht der 2 verdeutlicht die bereits zuvor erwähnten Einbaupositionen EB1 und EB2 für die Rollen 12, die in der Verpackungsmaschine 14 gemäß der Variante entsprechend 1 definiert sind. Jede der Einbaupositionen EB1 und EB2 ist definiert durch einen eigenen drehbaren Aufnahmedorn 70. Auf jeden dieser beiden horizontal ausgerichteten Aufnahmedornen 70 wird jeweils mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (vgl. 1) eine neue Rolle 12 aufgesteckt und mittels Vergrößerung des Durchmessers der Aufnahmedorne 70 durch Klemmung des Rollenkernes 26 am jeweiligen Aufnahmedorn 70 klemmend fixiert. Die 2 lässt zudem einen Schweißbalken 72 erkennen, welcher zum Verbinden einer äußeren Lage 24 (vgl. 3, 4) der in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 eingesetzten neuen Rolle 12 (vgl. 3) mit der in der Verpackungsmaschine 14 verbleibenden Materialbahn 22 vorgesehen ist und hierzu vertikal gesenkt wird. Nach Verbinden der äußeren Lage 24 (vgl. 3) mit der in der Verpackungsmaschine 14 verbleibenden Materialbahn 22 wird der temperierte Schweißbalken 72 vertikal angehoben und in die in 2 dargestellte Position gebracht.
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In der Darstellung der 2 sitzt in der ersten Einbauposition EB1 eine nahezu verbrauchte Rolle 20 auf dem Aufnahmedorn 70 der ersten Einbauposition EB1 auf und wird vom Dorn 70 bzw. durch das Abziehen der Materialbahn 22 rotierend bewegt. Hierbei wird das Verpackungsmaterial bzw. die Schrumpffolie der auf dem Aufnahmedorn 70 der ersten Einbauposition EB1 aufsitzenden Rolle 20 abgewickelt. In der zweiten Einbauposition EB2 wurde eine verbrauchte Rolle 20 bereits vollständig abgewickelt und der Kern 26 (vgl. 1) über die Handhabungseinrichtung 16 entnommen, so dass die zweite Einbauposition EB2 bzw. der Aufnahmedorn 70 der zweiten Einbauposition EB2 zur Aufnahme einer neuen Rolle 12 mit Verpackungsmaterial bereitsteht.
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Jeder der Einbaupositionen EB1 und EB2 kann außerdem eine eigene Sensorik bzw. eine Kamera 74 zugeordnet sein, mittels welcher zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen 20 sowie auch teilweise abgewickelte Rollen 21 (vgl. 4) optisch erkannt werden können. Sofern eine Rolle 20 zumindest näherungsweise vollständig abgewickelt und/oder aufgebraucht ist oder sofern ein Produktwechsel ansteht und deshalb eine teilweise abgewickelte Rolle 21 entnommen werden soll, sendet die jeweilige Kamera 74 Informationen über die jeweiligen zumindest teilweise abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rollen 20 bzw. 21 an eine Steuerungseinheit 38. Diese Steuerungseinheit 38 steuert auf Grundlage zahlreicher Daten, so auch der Kameras 74 innerhalb der Verpackungsmaschine 14 die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 18 bzw. den Handhabungsroboter 18 (vgl. 1) zur Entnahme der jeweiligen zumindest teilweise abgewickelten und/oder aufgebrachten Rolle 20, 21 bzw. zur Entnahme des Kerns 26 der jeweiligen Rolle 20 bzw. 21. Damit die Rolle 20 bzw. 21 aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 entnommen werden kann, wird vorhergehend eine zwischen der jeweiligen Rolle 20, 21 und dem Aufnahmedorn 70 ausgebildete klemmende Verbindung gelöst. Dies erfolgt typischerweise durch Reduzierung des Querschnittsdurchmessers des jeweiligen Aufnahmedorns 70, wodurch sich der Rollenkern 26 abziehen lässt. Das Lösen der klemmenden Verbindung bzw. die Verminderung des Querschnittsdurchmessers der Aufnahmedorne 70 wird weiterhin durch die Steuerungseinheit 38 vorgegeben.
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Zur Entnahme der zumindest teilweise abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 oder 21 aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 taucht die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 über ihren Haltedorn 32 in den Kern 26 der zu entnehmenden Rolle 20 bzw. 21 ein. Durch Vergrößerung des Querschnittsdurchmessers des Aufnahmedorns 70 wird die jeweilige Rolle 20, 21 sodann am Haltedorn 32 der Handhabungseinrichtung 16 fixiert. Eine Vergrößerung des Querschnittsdurchmessers des Haltedorns 32 zur Klemmung der Rolle 20 oder 21 bzw. des Rollenkerns 26 wird ebenfalls über die Steuerungseinheit 38 vorgegeben. Nach Fixierung der Rolle 20 bzw. 21 am Haltedorn 32 wird die Rolle 20 oder 21 mittels Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 und unter Vorgabe durch die Steuerungseinheit 38 in Richtung des Containers 56 oder der Zwischenablage 60 (vgl. 1) bewegt und dort mittels Verminderung des Querschnittsdurchmessers des Haltedorns 32 abgelegt.
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Nach Ablage der entnommenen Rolle 20 bzw. des Kerns 26 im Container 56 bzw. der teilweise abgewickelten Rolle 21 auf der Zwischenablage 60 wird die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 über die Steuerungseinheit 38 zum Einsetzen einer neuen Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 innerhalb der Verpackungsmaschine 14 angesteuert. Die Vorrichtung 10 kann auf diese Weise gemeinsam mit der Verpackungsmaschine 14 automatisiert betrieben werden.
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Die weitere schematische Perspektivdarstellung der 3 zeigt die Einbaupositionen EB1 und EB2 entsprechend der 2 mit eingesetzter neuer Rolle 12 für die zweite Einbauposition EB2. Ausgehend von 2 wurde in der Darstellung der 3 mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 (vgl. 1) eine neue Rolle 12 auf den Aufnahmedorn 70 der zweiten Einbauposition EB2 aufgeschoben. Weiterhin wird Verpackungsmaterial 22 bzw. Schrumpffolie von der nahezu verbrauchten bzw. abgewickelten und deshalb bald zu entnehmenden Rolle 20 der ersten Einbauposition EB1 abgewickelt, so dass die Verpackungsmaschine 14 (vgl. 1) auch bei Ersatz der Rolle 20 von der Ersten Einbauposition durch Umschalten auf die neue Rolle 12 der zweiten Einbauposition EB2 weiterbetrieben werden kann. Wird anschließend eine neue Rolle 12 in die erste Einbauposition EB1 eingesetzt, so kann weiterhin Verpackungsmaterial 22 bzw. Schrumpffolie von der Rolle 12 der zweiten Einbauposition EB2 abgewickelt werden, womit der geforderte kontinuierliche und unterbrechungsfreie Betrieb der Verpackungsmaschine 14 gewährleistet werden kann.
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Die Einbaupositionen EB1 und EB2 der 2 und 3 mit abgezogener äußerer Lage 24 der in die zweite Einbauposition EB2 eingesetzten neuen Rolle 12 zeigt die schematische Perspektivansicht der 4. Außerdem ist dort eine nicht vollständig abgewickelte Rolle 21 in der ersten Einbauposition EB1 zu erkennen, die wegen eines Produktwechsels aus der Verpackungsmaschine 14 entnommen und durch eine neue Rolle 12 ersetzt wird. Beide Rollen 12 und 21 drehen auf ihrem jeweiligen zugeordneten Aufnahmedornen 70 mit gleicher Drehrichtung, hier entgegen dem Uhrzeigersinn. Ein drehrichtungskonformes Einsetzen der neuen Rollen 12 ist notwendig, um einen störungsfreien und funktionierenden Betrieb der Vorrichtung 10 bzw. Verpackungsmaschine 14 gewährleisten zu können.
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Die 4 deutet zudem einen Zwischenspeicher 76 an, der für die Aufnahme eines Materialbahnabschnittes 78 benötigt wird, der nach einem Produktwechsel von der zu entnehmenden, vorläufig nicht benötigten, aber noch nicht abgewickelten Rolle 21 stammt, jedoch für das neue zu verpackende Produkt nicht geeignet ist. In diesen Zwischenspeicher 76, der insbesondere oberhalb der Einbaupositionen EB1 bzw. EB2 in der Verpackungsmaschine 14 angeordnet sein kann, können diese kürzeren Bahnabschnitte 78 befördert werden, um sie später entsorgen zu können.
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Zur Vorbereitung eines Produktwechsels kann die Materialbahn 22, die für das neue Produkt nicht mehr geeignet ist oder zum neuen Produkt nicht optimal passt, vor einem Trennvorgang entgegen der normalen Förderrichtung, wie sie zur Verpackung vorgesehen ist, zurückgezogen und/oder in den Zwischenspeicher 76 befördert werden. Nach dem Zurückziehen und/oder Trennen der Materialbahn 78 von der zu entnehmenden Rolle 21 kann dann eine definierte Länge der neuen Materialbahn 22 von der neu eingesetzten Rolle 12 in Förderrichtung nachgezogen werden, so dass der Verpackungsvorgang der neuen Produkte mit dem jeweils dafür vorgesehenen Flach- oder Folienmaterial fortgesetzt werden kann.
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Die schematische Ansicht der 5 soll schließlich beispielhafte Positionierungen des Zwischenspeichers 76 für die zu entfernenden Folienreste verdeutlichen. So kann der Zwischenspeicher 76, wie bereits erwähnt, beispielsweise räumlich in einem Bereich oberhalb der wenigstens zwei Einbaupositionen EB1 und EB2 angeordnet sein (vgl. 4). Der Zwischenspeicher 76 kann jedoch gemäß 5 innerhalb der Verpackungsmaschine 14 auch räumlich in einem Bereich in der Nähe eines Folieneinschlagmoduls 80 oder auf der Strecke vor der Einbauposition zum Folieneinschlagmodul 80 angeordnet sein. Bei der Anordnung im Bereich in Nähe des Folieneinschlagmoduls 80 kann bspw. eine Entnahmestelle 82 für die zu entfernende Folie vorgesehen sein. Wahlweise kann der Zwischenspeicher 76 auch als klappbarer Korb 84 o. dgl. ausgebildet sein, wie dies jeweils als alternative Anordnungen in 5 angedeutet ist.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Rolle, neue Rolle
- 14
- Verpackungsmaschine
- 16
- Greifeinrichtung, Handhabungseinrichtung, Greif- und/oder Handhabungseinrichtung
- 18
- Mehrachsroboter, Handhabungsroboter
- 20
- Rolle, verbrauchte Rolle
- 21
- Rolle, teilweise verbrauchte Rolle, teilweise abgewickelte Rolle
- 22
- Materialbahn, Verpackungsmaterial
- 24
- äußere Lage
- 26
- Kern, Rollenkern
- 30
- Auslegerarm
- 32
- Haltedorn
- 34
- Armabschnitt, Greifarm
- 38
- Steuerungseinheit
- 42
- Raumüberwachungseinrichtung
- 44
- optische Erfassungseinrichtung, Kamera
- 50
- Benutzer, Bedienperson
- 52
- Palette
- 56
- Container
- 60
- Zwischenablage
- 70
- Dorn, Aufnahmedorn, Haltedorn
- 72
- Schweißbalken
- 74
- Kamera
- 76
- Zwischenspeicher
- 78
- Materialbahnabschnitt
- 80
- Folieneinschlagmodul
- 82
- Entnahmestelle
- 84
- klappbarer Korb
- EB1
- erste Einbauposition
- EB2
- zweite Einbauposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4040545 A1 [0004]
- DE 3202647 A1 [0005]
- DE 4142256 A1 [0005]
- DE 3425734 A1 [0006]
- EP 1273541 B1 [0007]
- DE 102006017379 A1 [0008]
