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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlagenkomponente mit Transfer- und Ausrichtfunktion für eine zumindest teilweise automatisierte Handhabung von chargenweise gepacktem oder vereinzeltem Verpackungsmaterial, insbesondere Flach-Kartonagen, mit: einem Tisch zum Transferieren des Verpackungsmaterials; und mit einer Vielzahl von am Tisch vorgesehener antreibbarer Transfereinheiten; und mit wenigstens einer am Tisch vorgesehenen Ausrichteinheit; und mit wenigstens einem Antrieb und wenigstens einer Antriebs- und/oder Steuerungskomponente aus der folgenden Gruppe: Aktuator, Messwertgeber, Sensor. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines solchen Transfer- und Ausrichtmoduls insbesondere im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Transferieren und Ausrichten von Verpackungsmaterial, insbesondere Flach-Kartonagen. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines Transfer- und Ausrichtmoduls an einer einzelnen Anlage oder in einer Fertigungslinie umfassend mehrere aufeinander abzustimmende Anlagen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und Verwendungen gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Beim Verarbeiten von Verpackungsmaterial, insbesondere Kartonagen (beispielsweise Flach-Kartonagen), ist eine Abstimmung mehrerer Prozesse wie z.B. Kleben, Falten, Schneiden, Stanzen erforderlich. Dazu werden üblicherweise einzelne Anlagen genutzt, die aufeinander abgestimmt werden müssen, insbesondere in Hinblick auf die Taktzahl und einen möglichst hohen Output. Je nach Größe der zu produzierenden Serie des jeweiligen Typs von Verpackungsmaterial muss die jeweilige Anlage bereits nach kurzer Zeit neu eingestellt werden. In Hinblick auf unterschiedliche Anlagenhersteller und unterschiedliche Anlagengenerationen ist das Einstellen und Abstimmen der Prozesse insbesondere in komplexeren Fertigungslinien bzw. Fertigungsstraßen mit mehreren in Reihe angeordneten Anlagen mit technischen Schwierigkeiten und Zeit- und Kostenaufwand verbunden, beispielsweise auch hinsichtlich Anlagenstillstand und damit einhergehender Unterbrechung des Output. Nicht zuletzt gibt es auch Haftungsproblematiken, wenn ein Service-Anbieter (z.B. Wartungsdienstleistungsunternehmen) in bestehende Fertigungslinien eingreifen muss.
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Gemäß dem Stand der Technik wird das Transferieren und Ausrichten manuell unterstützt und/oder durch Abstimmung (bzw. Einrichtung) der Prozesse von mehreren in Reihe bzw. aufeinanderfolgend angeordneten Anlagen ermöglicht. Es besteht daher Interesse an einer verbesserten oder vereinfachten Einstellbarkeit im Zusammenhang mit dem Transferieren und Ausrichten von Verpackungsmaterial, insbesondere Kartonagen.
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Beispielhaft kann die Veröffentlichung
US 9,492,984 B2 genannt werden, welche eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Kartonagen beschreibt, wobei die Vorbehandlung
z.B. ein Abkanten, Schneiden, Prägen, Lochen, Bedrucken oder Belichten umfasst.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist ein Bedarf an neuen Möglichkeiten zur Vereinfachung der Materialübergabe an einer oder mehreren Anlagenschnittstellen zu spüren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe ist, eine Vorrichtung bereitzustellen, womit das Transferieren und Ausrichten von Verpackungsmaterial, insbesondere Kartonagen (beispielsweise Flach-Kartonagen), vereinfacht werden kann. Auch ist es Aufgabe, eine Transfer- und Ausrichtfunktion derart bereitzustellen, dass das Verpackungsmaterial auf möglichst flexible, variable Weise gehandhabt werden kann, insbesondere bei vollautomatisierter Handhabung für hohe Stückzahlen bzw. hohen Output. Nicht zuletzt ist es Aufgabe, eine Transfer- und Ausrichtfunktion derart auszuführen bzw. auszugestalten, dass mehrere Anlagen einer Fertigungslinie mit unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Prozessen auf einfache Weise aufeinander abgestimmt werden können, insbesondere wenn das Verpackungsmaterial in unterschiedlichen Zuständen bzw. bei sich veränderndem Zustand (insbesondere unterschiedliche Ausrichtung oder Formgebung des Verpackungsmaterials) im Handhabungsprozess zwischen Anlagen übergeben werden soll.
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Diese Aufgabe wird durch ein modular an die jeweilige Anlage koppelbares Transfer- und Ausrichtmodul gemäß Anspruch 1 sowie durch Verwendungen gemäß dem jeweiligen nebengeordneten Verwendungsanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.
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Bereitgestellt wird ein Transfer- und Ausrichtmodul eingerichtet zur zumindest teilweise automatisierten/automatisierbaren Handhabung von chargenweise gepacktem oder vereinzeltem Verpackungsmaterial, insbesondere Flach-Kartonagen, mit: einem Tisch zum Transferieren (Führen) des Verpackungsmaterials; und mit einer Vielzahl von am Tisch vorgesehener antreibbarer Transfereinheiten, insbesondere Transferrollen oder -lager; und mit wenigstens einer am Tisch vorgesehenen Ausrichteinheit, insbesondere mit Gleitschienen zum Einstellen einer seitlichen Relativposition; und mit wenigstens einem Antrieb und wenigstens einer Antriebs- und/oder Steuerungskomponente aus der folgenden Gruppe: Aktuator, Messwertgeber (insbesondere Drehgeber), Sensor (insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensor); Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Transfer- und Ausrichtmodul eine erste Materialübergabestelle (Materialbeaufschlagung) stromauf des Tisches und eine zweite Materialübergabestelle (Materialweitergabe) stromab des Tisches aufweist, wobei das Transfer- und Ausrichtmodul einen den Tisch abstützenden Rahmen und Rollen bzw. Räder aufweist und dadurch mobil ist, wobei das Transfer- und Ausrichtmodul derart modulartig ausgestaltet und derart relativ zu wenigstens einer Anlage zum zumindest teilweise automatisierten Handhaben oder Verarbeiten oder Herstellen des Verpackungsmaterials angeordnet/anordenbar ist, dass das Transfer- und Ausrichtmodul für den Verpackungsmaterialtransfer und für die Ausrichtung des Verpackungsmaterials modular an die Anlage koppelbar ist, insbesondere unmittelbar stromauf von der Anlage. Dies liefert ein hohes Maß an Unabhängigkeit und Flexibilität und Variabilität, insbesondere ohne das Erfordernis, in bestehende Fertigungslinien oder Prozesse eingreifen zu müssen.
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Beispielsweise kann darauf verzichtet werden, eine anlagenspezifische Ausrichtfunktion zu implementieren, oder es kann Fachpersonal eingespart werden, welches möglicherweise für ein Einlegen und Ausrichten des Verpackungsmaterials (zumindest sicherheitshalber) üblicherweise bereitgestellt werden müsste. Nicht zuletzt erweitert die vorliegende Erfindung auch den Möglichkeitsraum bei der Anlagenkonzipierung, denn es muss für eine Erweiterung/Verbesserung der Funktionalität nicht notwendigerweise in bestehende Anlagen eingegriffen werden, sondern die zusätzliche Funktionalität kann mittels eines unabhängigen Moduls bereitgestellt werden. Insofern beruht die vorliegende Erfindung auch auf dem Konzept, die (erweiterte, optimierte) Funktionalität von Anlagen in wenigstens ein zusätzliches unabhängiges Modul auszulagern. Dies begünstigt nicht zuletzt auch eine Nachrüstoption und generell das Modernisieren und Warten von Fertigungslinien.
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Es hat sich gezeigt, dass das chargenweise gepackte oder vereinzelte Verpackungsmaterial, insbesondere vereinzelte Bögen von Flach-Kartonagen, auf besonders exakte und flexible und variabel anpassbare Weise mittels des Moduls unabhängig von irgendwelchen Anlagenparametern transferiert und ausgerichtet werden kann. Dies vereinfacht die Prozessoptimierung, insbesondere ohne das Erfordernis genauerer Kenntnis der jeweiligen anlagenspezifischen Prozesse.
Als „Tisch“ ist insbesondere eine zumindest annähernd ebene Einrichtung zur Lagerung und Abstützung der Komponenten zur Handhabung des Verpackungsmaterials zu verstehen.
Als „Transfereinheit“ ist insbesondere eine antreibbare Komponente zur Verlagerung des Verpackungsmaterials zu verstehen, wobei die Transfereinheit wahlweise auch einen oder mehrere Aktuatoren umfassen kann.
Als „Ausrichteinheit“ ist insbesondere eine Einheit eingerichtet zum Ausrichten des transferierten bzw. des momentan transferierten Verpackungsmaterials zu verstehen.
Als „Gleitschiene“ ist insbesondere ein Element zur gleitenden Verlagerung und Positionierung von Komponenten zur Handhabung des Verpackungsmaterials zu verstehen, insbesondere mit stufenloser Einstellmöglichkeit.
Als „Antrieb“ ist insbesondere jede Art von ansteuerbarem und für die hier beschriebenen Zwecke eingerichtetem Motor oder Aktor zu verstehen.
Als „Antriebskomponente“ ist insbesondere eine in Verbindung mit dem Antrieb verwendbare oder verschaltete Komponente zur Durchführung der hier beschriebenen Automatisierungsvorgänge zu verstehen.
Als „Steuerungskomponente“ ist insbesondere jede Komponente oder jedes Mittel im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Steuerungs- und/oder Regelungsvorgängen zu verstehen.
Als „Materialübergabestelle“ ist insbesondere eine konstruktiv vordefinierte Schnittstelle entweder stromauf oder stromab vom Modul zu verstehen, insbesondere eingerichtet für den Transfer von vereinzelten Kartonagen.
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Das Transfer- und Ausrichtmodul kann auch als mobile und energetisch von Anlage oder Fertigungslinie unabhängige Transfer- und Ausrichtmodulvorrichtung bezeichnet werden.
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Personifizierte Begriffe, soweit sie nicht im Neutrum formuliert sind, können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung alle Geschlechter betreffen. Etwaige hier verwendete englischsprachige Ausdrücke oder Abkürzungen sind jeweils branchenübliche Fachausdrücke und sind dem Fachmann in englischer Sprache geläufig. Dazu synonym verwendete/verwendbare deutschsprachige Begriffe können hier optional der Vollständigkeit halber in (Klammern) angegeben werden, oder vice versa.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Transfer- und Ausrichtmodul wenigstens eine mit wenigstens einem (Steuer-)Signal der Anlage koppelbare Steuerungskomponente auf, mittels welcher wenigstens ein Transferparameter, insbesondere der Parameter Transfergeschwindigkeit, in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Anlage vorgebbar ist, insbesondere einen an den wenigstens einen Antrieb des Transfer- und Ausrichtmoduls gekoppelten Messwertgeber, welcher in Kommunikation mit der Anlage steht oder bringbar ist (also welcher eingerichtet ist zur Erfassung und Übergabe wenigstens eines Messparameters oder Antriebsparameters von der Anlage auf das Modul).
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Dies vereinfacht eine Adaptierung an vorhergehende und/oder nachgeschaltete Prozesse, insbesondere auch bei Prozessvariationen von stromauf angeordneten Anlagen; zudem kann auch eine Sicherheitsfunktion implementiert werden/sein, beispielsweise hinsichtlich Anlagenstillstand.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Materialübergabestelle durch ein freies Ende wenigstens einer stromauf hervorstehenden Transferschiene definiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Materialübergabestelle durch ein freies Ende wenigstens einer stromab hervorstehenden Transferschiene definiert. Dies begünstigt jeweils auch eine einfache/leichte (mechanische) Kopplung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Tisch an wenigstens einer der Materialübergabestellen längenvariabel, insbesondere mittels wenigstens einer in der Länge veränderlichen, insbesondere ausklappbaren oder teleskopierbaren Transferschiene. Dies begünstigt nicht zuletzt eine (örtliche) Anpassung der Materialübergabestelle, insbesondere auf Begebenheiten der Anlage, insbesondere ohne das Erfordernis einer Umpositionierung des Moduls. Die Längenvariation kann dabei auch je nach spezifischer Anwendung implementiert werden. Die Längenvariation beträgt beispielsweise 10-25% oder 10-50% der absoluten Länge des Bewegungspfades im Modul. Hierdurch können auch Lagetoleranzen in/an Fertigungslinien ausgeglichen werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Tisch wenigstens zwei in Transferrichtung ausgerichtete Transferschienen auf, an welchen wenigstens eine an den Antrieb gekoppelte Antriebskomponente des Transfer- und Ausrichtmodul vorgesehen ist, insbesondere wenigstens eine Antriebsrolle und/oder wenigstens ein Antriebsriemen. Dies begünstigt eine zweckdienliche Interaktion mit dem zu transferierenden Verpackungsmaterial, insbesondere im Bereich von Auflagepunkten des Verpackungsmaterials auf einer/der Transfereinheit und/oder auf dem Tisch.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt mittels der Ausrichtfunktion des Transfer- und Ausrichtmoduls eine Ausrichtung des transferierten Verpackungsmaterials um die Hochachse und/oder eine Justage des für den Transfer vordefinierten Bewegungspfades, insbesondere in der durch den Tisch definierten Ebene. Dies kann die funktionale Integration weiter verbessern, insbesondere auch hinsichtlich einer Feinabstimmung intermediär zwischen mehreren Anlagen einer Fertigungslinie.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Breite eines durch die Ausrichteinheit definierten Transferbereichs auf die Breite des Verpackungsmaterials anpassbar.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Tisch wenigstens zwei in Transferrichtung ausgerichtete Transferschienen auf, von denen wenigstens ein bezüglich einer spezifischen Breite des Tisches in Abhängigkeit vom zu transferierenden Verpackungsmaterial quer zur Transferrichtung positionierbar ist. Dies begünstigt jeweils eine Variabilität bezüglich zahlreicher unterschiedlicher Verpackungsmaterial-Typen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Ausrichteinheit wenigstens eine, bevorzugt zwei Gleitschienen auf, insbesondere Gleitstangen in einer Ausrichtung zumindest annähernd orthogonal zur Transferrichtung, an welchen der Tisch in seitlicher Richtung einstellbar oder positionierbar ist, wobei die relative seitliche Position oder Ausrichtung des Tisches oder der wenigstens einen Gleitschiene wahlweise manuell oder zumindest teilweise automatisch an die Art des Verpackungsmaterials und/oder an den vordefinierbaren Bewegungspfad adaptierbar ist. Beispielsweise weisen die Gleitschienen oder Gleitstangen eine Erstreckung auf, die Faktor 2 bis 4 größer ist als die Breite es üblicherweise zu handhabenden Verpackungsmaterials. Somit kann nicht nur eine Relativposition des Moduls relativ zur Anlage ausgeglichen werden, ohne das Modul verlagern zu müssen, sondern das Modul kann auch für diverse unterschiedliche Produkte und für diverse unterschiedliche Anlagen/Fertigungslinien verwendet werden. Die vergleichsweise große Breite (Erstreckung quer zur Transferrichtung) ist dabei erfahrungsgemäß nicht von Nachteil, nicht einmal bei nur sehr geringem Stellraum in einer Maschinenhalle.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Transfer- und Ausrichtmodul (bereits allein, ausschließlich) mittels Drehgeber (Encoder) an den Betriebszustand der Anlage koppelbar und eingerichtet, den Betriebszustand der stromauf angeordneten Anlage insbesondere bezüglich der Transfergeschwindigkeit zu spiegeln oder für eine zweite stromab angeordnete Anlage zu skalieren. Es hat sich gezeigt, dass der Transfer auf recht einfache Weise ohne spürbaren steuerungs-/regelungstechnischen Aufwand mittels wenigstens eines solchen Drehgebers realisierbar ist. Hierdurch kann eine große Variabilität sichergestellt werden, und die Verwendung des erfindungsgemäßen Moduls ermöglicht auch eine spürbare Vereinfachung bei der Optimierung, Modernisierung oder Erweiterung ganzer Fertigungslinien.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Transfer- und Ausrichtmodul eine Energieversorgung auf und ist energetisch unabhängig von einer/der Anlage oder Fertigungslinie, an welche das Transfer- und Ausrichtmodul koppelbar/gekoppelt ist. Dies erhöht/verbessert ebenfalls die Autarkie und die Unabhängigkeit von Anlagen oder Fertigungslinien. Die Verwendung des Moduls wird dadurch weiter vereinfacht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Transfer- und Ausrichtmodul eine in Verbindung mit der wenigstens einen Antriebs- und/oder Steuerungskomponente stehende Steuerungseinrichtung auf und ist steuerungs-/regelungstechnisch unabhängig von einer/der Anlage oder Fertigungslinie, an welche das Transfer- und Ausrichtmodul koppelbar/gekoppelt ist. Dies erhöht die Autarkie des Moduls und kann auch das Spektrum von dessen Anwendungsmöglichkeiten (Einsatzbereichen) verbreitern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die maximale Erstreckung des Rahmens oder sonstiger den Tisch abstützenden Komponenten in Transferrichtung kleiner als Faktor 1,5 als die die maximale Erstreckung des gesamten Transfer- und Ausrichtmoduls in Transferrichtung, insbesondere kleiner als Faktor 2 oder sogar kleiner als Faktor 2,5 oder sogar kleiner als Faktor 3. Dies liefert Vorteile auch in Hinblick auf wenig Platz zwischen einzelnen zu koppelnden bzw. zu überbrückenden Anlagen einer Fertigungslinie. Das gesamte Design von Fertigungslinien kann vorteilhaft schlank gehalten werden. Transferzeiten können insbesondere dank kurzer Verlagerungswege (Bewegungspfade des transferierten Materials) minimiert werden.
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Die zuvor definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch eine Anlage zum zumindest teilweise automatisierten Handhaben oder Verarbeiten oder Herstellen von Verpackungsmaterial, insbesondere Anlage zum Verarbeiten von Kartonagen-Verpackungsmaterial durch Schneiden, Kleben und/oder Falten, wobei die Anlage wenigstens ein zuvor weiter oben beschriebenes Transfer- und Ausrichtmodul aufweist, wobei das Transfer- und Ausrichtmodul als mobiles Modul an die Anlage gekoppelt ist, nämlich stromauf oder stromab von der Anlage. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere in Hinblick auf eine Beibehaltung der Anlagenkonfiguration dank Hinzufügung wenigstens einer extern durch das Modul bereitgestellten Funktion. Wahlweise kann auf diese Weise auch ein unkompliziertes Nachrüsten der Anlage erfolgen.
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Die zuvor definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch eine Fertigungslinie mit wenigstens zwei Anlagen zum zumindest teilweise automatisierten Handhaben oder Verarbeiten oder Herstellen von Verpackungsmaterial, insbesondere jeweils mit einer Anlage zum Verarbeiten von Kartonagen-Verpackungsmaterial durch Schneiden, Kleben und/oder Falten, wobei die Fertigungslinie wenigstens ein zuvor weiter oben beschriebenes Transfer- und Ausrichtmodul aufweist, wobei das Transfer- und Ausrichtmodul als mobiles Modul zwischen die Anlagen gekoppelt ist, nämlich stromab von einer ersten der Anlagen und stromauf von einer/der zweiten der Anlagen, insbesondere derart dass mittels des Transfer- und Ausrichtmoduls bei Materialtransfer, insbesondere bei Übergabe vereinzelter Kartonagen, auch eine Synchronisierung der Geschwindigkeit und/oder Taktzahl des übergebenen Materials erfolgt. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere in Hinblick auf eine Beibehaltung der Konfiguration einer Fertigungslinie dank Hinzufügung wenigstens einer extern durch das Modul bereitgestellten Funktion (keine funktionale Implementierung innerhalb der Fertigungslinie oder Anlage erforderlich). Wahlweise kann dadurch auch auf kontinuierlich für den Materialtransfer zuständige Fachkräfte verzichtet werden, so dass die Langzeitkosten spürbar gesenkt werden können.
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Beispielsweise umfasst die Fertigungslinie eine Flachkartonagenmaschine/-anlage (FKM bzw. Faltschachtelklebemaschinen) und eine zuführende Anlage für Heißapplikation von Klebstoffen oder dergleichen (HST). Beispielsweise ist die HST stromauf von der FKM angeordnet. Beispielsweise ist der durch die HST definierte Verlagerungsweg/Bewegungspfad für das Verpackungsmaterial zumindest annähernd orthogonal zum durch die FKM definierten Verlagerungsweg/Bewegungspfad ausgerichtet, so dass der Transfer an einer Stelle eines Richtungswechsels von ca. 90° vorgesehen ist, also an der Winkelstelle einer winkelig angeordneten Fertigungslinie. Bei Verpackungsmaterial, welches keine quadratische oder gleichbleibend groß in alle Richtungen ausladende Grundfläche ausweist, kann ein solcher Richtungswechsel auch mit einer Variation der Taktzahl und/oder Transfergeschwindigkeit verbunden sein. Beispielsweise laufen die Verpackungsmaterialien auf der HST zunächst in Längsausrichtung und werden am Winkel-/Transferpunkt durch den 90°-Richtungswechsel in Querrichtung weiterverlagert bzw. transferiert, so dass die Transfer-/Verlagerungsgeschwindigkeit der FKM tendenziell langsamer sein kann als die Verlagerungsgeschwindigkeit der HST. In einer solchen Konstellation oder auch bei anderen Geschwindigkeitsvariationen können bevorzugt wenigstens zwei die Geschwindigkeit betreffende Steuerungskomponenten am Modul vorgesehen sein, insbesondere ein (erster) Drehgeber betreffend den/die Parameter der HST und ein weiterer (zweiter) Drehgeber betreffend den/die Parameter der FKM.
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Das zuvor beschriebene Modul kann zur Lösung der genannten Aufgabe auch bei einem im Folgenden beschriebenen Verfahren angewandt werden, nämlich bei einem Verfahren zum zumindest teilweise automatisierten Transferieren und Ausrichten von chargenweise gepacktem oder vereinzeltem Verpackungsmaterial, insbesondere Flach-Kartonagen, von einer ersten Materialübergabestelle (Materialbeaufschlagung) stromauf eines Tisches zu einer zweiten Materialübergabestelle (Materialweitergabe) stromab des Tisches, wobei das Verpackungsmaterial beim Transferieren auf dem Tisch mittels wenigstens einer am Tisch vorgesehenen Ausrichteinheit ausgerichtet wird, wobei der Transfer durch wenigstens einen Antrieb und wenigstens eine Antriebs- und/oder Steuerungskomponente aus der folgenden Gruppe erfolgt: Aktuator, Messwertgeber (insbesondere Drehgeber), Sensor (insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensor); Erfindungsgemäß wird der Tisch für das Transferieren und Ausrichten modular an eine Anlage gekoppelt, insbesondere in einer Anordnung auf einem mobilen abstützenden Rahmen mit Rollen bzw. Rädern, wobei zur Vorgabe wenigstens eines Transferparameters der wenigstens eine Antrieb mittels wenigstens eines Messwertgebers, insbesondere mittels Drehgeber (Encoder), an den Betriebszustand der Anlage gekoppelt wird, wobei der Betriebszustand der Anlage insbesondere bezüglich der (identischen) Transfergeschwindigkeit gespiegelt wird (übernommen wird) oder in einer Anordnung zwischen zwei Anlagen von einer ersten Transfergeschwindigkeit oder Taktzahl zu einer zweiten Transfergeschwindigkeit oder Taktzahl skaliert wird. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere in Hinblick auf eine Automatisierung einer Materialübergabe stromauf einer Anlage oder intermediär zwischen Anlagen einer Fertigungslinie. Bevorzugt wird für ein solches Verfahren ein/das zuvor weiter oben beschriebene Transfer- und Ausrichtmoduls verwendet, insbesondere indem das Modul stromauf der Anlage oder zwischen Anlagen positioniert wird und zumindest über eine Steuerungskomponente betreffend die Transfergeschwindigkeit mit der Anlage stromauf und/oder stromab gekoppelt wird.
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Die Anlage kann eine einzelne Anlage sein, insbesondere stromab angeordnet, so dass der Transferparameter ein durch den weiteren Prozess stromab vorgegebener Transferparameter ist. Es können jedoch auch mehrere Transferparameter verarbeitet werden, sie sowohl stromab als auch stromauf vom Modul vorgegeben sind/werden und vom Modul berücksichtigt werden.
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Beispielsweise erfolgt die Vorgabe des wenigstens einen Transferparameters mittels Drehgeber, insbesondere zur Vorgabe eines Geschwindigkeits-Transferparameters. Die Transferfunktion kann dabei auch ergänzend durch weitere Messwertgeber vorgegeben werden. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung bzw. Implementierung wenigstens eines Drehgebers, insbesondere zweier Drehgeber (stromauf und stromab), eine besonders einfache und effiziente Anordnung und Integration des Moduls ermöglicht.
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Beispielsweise erfolgt zur Vorgabe wenigstens eines Ausrichtparameters ein Abgleich mit der Ausrichtung einer/der stromab angeordneten Anlage, insbesondere basierend auf wenigstens einem Winkel-Ausrichtparameter. Dies begünstigt eine Optimierung der Genauigkeit der Ausrichtung, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Breiten-Justage beim Abpassen des Moduls auf unterschiedlich breite vereinzelte Materialien. Die Ausrichtfunktion kann dabei auch unabhängig von der Zuführfunktion bereitgestellt bzw. realisiert werden.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung eines zuvor weiter oben beschriebenen Transfer- und Ausrichtmoduls stromauf einer Anlage zum zumindest teilweise automatisierten Handhaben oder Verarbeiten oder Herstellen von Verpackungsmaterial, insbesondere Anlage zum Verarbeiten von Kartonagen-Verpackungsmaterial durch Schneiden, Kleben und/oder Falten, wobei das Transfer- und Ausrichtmodul modular an die Anlage gekoppelt wird und dabei eine Materialübergabestelle bereitstellt, an welcher das Verpackungsmaterial von einem Tisch des Transfer- und Ausrichtmoduls zur Anlage transferiert wird, wobei das Verpackungsmaterial dabei mittels wenigstens einer am Tisch vorgesehenen Ausrichteinheit ausgerichtet wird, wobei der Transfer durch wenigstens einen Antrieb und wenigstens eine Antriebs- und/oder Steuerungskomponente aus der folgenden Gruppe erfolgt: Aktuator, Messwertgeber (insbesondere Drehgeber), Sensor (insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensor); wobei zur Vorgabe wenigstens eines Transferparameters der wenigstens eine Antrieb an den Betriebszustand der Anlage gekoppelt wird, wobei der Betriebszustand der Anlage vom Transfer- und Ausrichtmodul für die Materialübergabestelle gespiegelt wird (übernommen wird). Hierdurch lassen sich zuvor genannte Vorteile realisieren, insbesondere in Hinblick auf vereinfachte und weniger personalintensive Materialzufuhr.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung eines zuvor weiter oben beschriebenen Transfer- und Ausrichtmoduls zwischen zwei Anlagen einer Fertigungslinie zum zumindest teilweise automatisierten Handhaben oder Verarbeiten oder Herstellen von Verpackungsmaterial, insbesondere zwischen Anlagen zum Verarbeiten von Kartonagen-Verpackungsmaterial durch Schneiden, Kleben und/oder Falten, wobei das Transfer- und Ausrichtmodul modular zwischen die Anlagen gekoppelt wird und dabei eine erste Materialübergabestelle stromauf und eine zweite Materialübergabestelle stromab bereitstellt, an welcher das Verpackungsmaterial jeweils zu und von einem Tisch des Transfer- und Ausrichtmoduls von/zur entsprechenden Anlage transferiert wird, wobei das Verpackungsmaterial dabei mittels wenigstens einer am Tisch vorgesehenen Ausrichteinheit ausgerichtet wird, wobei der Transfer durch wenigstens einen Antrieb und wenigstens eine Antriebs- und/oder Steuerungskomponente aus der folgenden Gruppe erfolgt: Aktuator, Messwertgeber (insbesondere Drehgeber), Sensor (insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensor); wobei zur Vorgabe wenigstens eines Transferparameters, insbesondere wenigstens zweier Transferparameter, der wenigstens eine Antrieb an den Betriebszustand der Anlagen gekoppelt wird, wobei der Betriebszustand der Anlagen vom Transfer- und Ausrichtmodul für die entsprechende Materialübergabestelle gespiegelt wird (übernommen wird). Hierdurch lassen sich zuvor genannte Vorteile realisieren, insbesondere in Hinblick auf vereinfachte und weniger personalintensive Materialübergabe zwischen zwei Anlagen, insbesondere ohne das Erfordernis einer prozessualen Anpassung an der jeweiligen Anlage.
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Zusammenfassung: Bei der Handhabung und Verarbeitung von Verpackungsmaterial ist eine Abstimmung mehrerer Prozesse wie z.B. Kleben, Falten, Schneiden, Stanzen erforderlich. Dazu werden üblicherweise einzelne Anlagen genutzt, die aufeinander abgestimmt werden müssen, insbesondere in Hinblick auf die Taktzahl und einen möglichst hohen Output. Je nach Größe der zu produzierenden Serie des jeweiligen Typs von Verpackungsmaterial (z.B. 1.000 Stück oder 100.000 Stück) muss die jeweilige Anlage bereits nach kurzer Zeit neu eingestellt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine modular verwendbare eigenständige Anlagenkomponente mit Transfer- und Ausrichtfunktion für die Handhabung von Verpackungsmaterial, mit: einem Tisch zum Transferieren des Verpackungsmaterials und mit Transfereinheiten und mit einer Ausrichteinheit und mit einem Antrieb und wenigstens einer Antriebs- und/oder Steuerungskomponente. Erfindungsgemäß wird die Anlagenkomponente als eigenständiges Modul bereitgestellt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die im Beschreibungsteil beschriebenen Anwendungen/Verwendungen des Moduls insbesondere bei oder im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Transferieren und Ausrichten von Verpackungsmaterial, insbesondere Flach-Kartonagen, insbesondere in einer Fertigungslinie umfassend mehrere aufeinander abzustimmende Anlagen.
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Figurenliste
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In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen:
- 1A, 1B, 1C, 1D in unterschiedlichen Ansichten ein Transfer- und Ausrichtmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2A, 2B jeweils in einer perspektivischen Ansicht ein Transfer- und Ausrichtmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 in einer Draufsicht eine Fertigungslinie mit integriertem bzw. zwischengeschaltetem Transfer- und Ausrichtmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung ein Transfer- und Ausrichtmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird zunächst unter allgemeiner Bezugnahme auf alle Bezugsziffern und Figuren erläutert. Besonderheiten oder Einzelaspekte oder in der jeweiligen Figur gut sichtbare/darstellbare Aspekte der vorliegenden Erfindung werden individuell im Zusammenhang mit der jeweiligen Figur thematisiert.
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Ein Transfer- und Ausrichtmodul 10 zur Handhabung von vereinzeltem Verpackungsmaterial 2, insbesondere Flach-Kartonage(n), ist eingerichtet zum Transfer des Verpackungsmaterials 2 an wenigstens einer Materialübergabestelle 11, insbesondere sowohl an einer ersten Materialübergabestelle stromauf 11.1 einer ersten Anlage 31 (Übernahme vereinzelten Verpackungsmaterials von einer Anlage stromauf) als auch an einer zweiten Materialübergabestelle stromab 11.2 des Moduls und stromauf einer nachgeschalteten zweiten Anlage 31 (Übergabe transferierten Verpackungsmaterials an eine Anlage stromab). Das Transfer- und Ausrichtmodul 10 weist einen Rahmen 12 mit einer Trägereinheit 12.1 auf, insbesondere höhenverstellbar oder höhenanpassbar, wobei höhenverstellbare Standfüße 12.2 eine Justage der Höhenposition eines Tisches 13 des Moduls 10 ermöglichen. Der Tisch 13 definiert auch eine Bewegungsebene Exy für das vereinzelte Verpackungsmaterials im Modul. Mittels Transfereinheiten 13.1 und Transferschienen 13.2 kann das vereinzelte Verpackungsmaterial 2 aktiv transferiert werden, wobei mehrere Aktuatoren 18.1 und/oder Sensoren 18.3 zum Einsatz kommen können.
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Mittels wenigstens einer Ausrichteinheit 13.3 kann optional auch eine Ausrichtung und Positionierung quer zur (Haupt)Verlagerungsrichtung x erfolgen, beispielsweise indem eine Querpositionierung mittels Gleitschienen 13.4 erfolgt (wahlweise manuell oder auf automatisierte Weise).
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Mittels wenigstens eines Antriebs 14 und einer Steuerungseinrichtung 15 kann das Zusammenwirken von Antriebs- und/oder Steuerungskomponenten 18 organisiert sein/werden, insbesondere von Aktuatoren 18.1, Messwertgebern 18.2 (insbesondere Drehgebern) und Sensoren 18.3 (insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensoren).
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Über eine Energieversorgung 16 (bzw. Energieeinspeisung oder Einspeisestelle) kann das Modul 10 unabhängig von anderen Anlagenkomponenten bereitgestellt werden, und Räder 17 des Moduls ermöglichen eine Verlagerung ohne weitere Hilfsmittel, sei es händisch, sei es durch einen Moduleigenen Antrieb (14; 18.1).
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Das Modul 10 ist beispielsweise stromauf von einer einzelnen Anlage 20 insbesondere zum Schneiden, Kleben, Falten von Kartonagen angeordnet. Wahlweise ist das Modul 10 intermediär in einer Fertigungslinie 30 stromab einer ersten Anlage 30.1 (insbesondere zuführende Anlage für Heißapplikation von Klebstoffen oder dergleichen (HST)) und stromauf einer zweiten Anlage 30.2 (insbesondere Flachkartonagenmaschine-/anlage (FKM bzw. Faltschachtelklebemaschinen)) angeordnet. Die einzelnen Anlagen 30.1, 30.2 der Fertigungslinie 30 können einen Winkel 31 bilden bzw. an der Transfer-Stelle einen Richtungswechsel definieren (insbesondere ca. 90°).
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Der Bewegungspfad Mxy des vereinzelten Verpackungsmaterials 2 im Modul 10 ist beispielsweise geradlinig und vollständig in einer Horizontalebene angeordnet. Wahlweise kann auch ein Gefälle realisiert sein.
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Das Modul 10 kann durch Definition einer ersten Koppel-Schnittstelle P1 (anlagentechnische Andockstelle stromauf) und einer zweiten Koppel-Schnittstelle P2 (anlagentechnische Andockstelle stromab) auf mechanische Weise intermediär in eine Fertigungslinie zwischengeschaltet sein. Eine signaltechnische bzw. steuerungstechnische Kopplung erfolgt beispielsweise über wenigstens einen Drehgeber.
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Folgende Richtungs- und Maßangaben dienen der leichteren Orientierung:
- Längsrichtung x, insbesondere horizontal, insbesondere entsprechend der Transfer-/Verlagerungsrichtung; Längserstreckung x10 (Länge) des Moduls; Längserstreckung x12 Gehäuse oder Rahmen; Längserstreckung x12.1 der Trägereinheit; Längserstreckung x13 des Tisches; Querrichtung y, insbesondere horizontal; Quererstreckung (Breite) y10 des Moduls; Quererstreckung (Breite) y13 des Tisches; Quererstreckung (Breite) y13.3 der Ausrichteinheit; Höhenrichtung z, insbesondere vertikal/lotrecht; Vertikalerstreckung (Höhe) z10 des Moduls; Höhe z13 des Tisches; Höhenposition z13. 1 der Transfereinheit;
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Die jeweilige Koppel-Schnittstelle P1, P2 kann optional rein mechanischer Art sein. D.h., eine energetische oder steuerungs-/regelungstechnische Kopplung ist nicht notwendigerweise erforderlich, abgesehen von etwaigen Drehgeber-/Geschwindigkeitsparametern.
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Im Folgenden werden einzelne Aspekte unter spezifischer Bezugnahme auf einzelne Figuren erläutert.
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In den 1A, 1B, 1C, 1D sind einzelne Komponenten des Moduls 10 veranschaulicht. Der Bewegungspfad Mxy entspricht bei der dargestellten Ausrichtung der x-Achse (Längsrichtung). In 1C ist beispielhaft ein vereinzeltes Verpackungsmaterial 2 angedeutet.
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In Bezug auf die 2A, 2B ist das optionale Gelenk 13.21 oder ein entsprechend gleichwirkender Klapp- oder Teleskopmechanismus an der jeweiligen Transferschiene erwähnenswert. Dies begünstigt eine Längenanpassung, insbesondere zur vollständigen Überbrückung eines Abstandes zwischen zwei Anlagen einer Fertigungslinie.
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In 3 ist eine Fertigungslinie 30 mit zwei Anlagen 30.1, 30.2 in der Draufsicht gezeigt. Der Bewegungspfad 21 des Verpackungsmaterials 2 in der jeweiligen Anlage ist jeweils geradlinig. Die beiden Anlagen (bzw. deren Vorschub-Richtungen-/Achsen) sind in einem Winkel 31 von ca. 90° zueinander ausgerichtet, so dass an der Transfer-Stelle (bzw. unmittelbar stromauf oder stromab vom Modul 10) ein Richtungswechsel stattfindet (insbesondere ca. 90°). Ein Richtungswechsel innerhalb des Moduls ist nicht vorgesehen und auch nicht besonders vorteilhaft; vielmehr ist es erwünscht, dass das Verpackungsmaterial 2 möglichst geradlinig durch das Modul 10 hindurch transferiert werden kann, ohne dabei die Ausrichtung des Verpackungsmaterials 2 spürbar ändern zu müssen.
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In 4 sind der Vollständigkeit Antriebs- und Steuerungskomponenten und sensorische Komponenten oder weitere Komponenten betreffend die Unabhängigkeit des Moduls 10 dargestellt, so wie sie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen implementiert sein können: wenigstens ein Antrieb 14, eine Steuerungseinrichtung 15, eine Energieversorgung 16, Antriebs- und/oder Steuerungskomponenten 18 insbesondere aus der folgenden Gruppe: Aktuatoren 18.1, Messwertgeber 18.2 (insbesondere Drehgeber), Sensoren (18.3), insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensoren. Deren Anordnung und Kopplung kann individuell je Einsatz-/Anwendungsfall adaptiert werden, sofern überhaupt erforderlich.
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Aus den Figuren ist ersichtlich, dass das Modul 10 im Wesentlichen zwei Bewegungsachsen definiert, nämlich einerseits die Transfer-/Vorschubachse (bzw. -Richtung) in Längsrichtung, und andererseits quer dazu die Justagemöglichkeit in y-Richtung zum Einstellen der Breite der Transfer- und/oder Ausrichteinheit, oder zur Positionierung der Transfer- und/oder Ausrichteinheit quer zur Vorschubrichtung (zumindest teilweise Ausrichtungsfunktion).
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Bezugszeichenliste
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- 2
- vereinzeltes Verpackungsmaterial, insbesondere Flach-Kartonage(n)
- 10
- Transfer- und Ausrichtmodul
- 11
- Materialübergabestelle
- 11.1
- erste Materialübergabestelle stromauf (Übernahme vereinzelten Verpackungsmaterials)
- 11.2
- zweite Materialübergabestelle stromab (Übergabe transferierten Verpackungsmaterials)
- 12
- Rahmen
- 12.1
- Trägereinheit, insbesondere höhenverstellbar oder höhenanpassbar
- 12.2
- höhenverstellbarer Standfuß
- 13
- Tisch
- 13.1
- Transfereinheit
- 13.2
- Transferschiene
- 13.21
- Gelenk oder Klapp- oder Teleskopmechanismus Transferschiene
- 13.3
- Ausrichteinheit
- 13.4
- Gleitschiene
- 14
- Antrieb
- 15
- Steuerungseinrichtung
- 16
- Energieversorgung
- 17
- Räder des Moduls
- 18
- Antriebs- und/oder Steuerungskomponente
- 18.1
- Aktuator
- 18.2
- Messwertgeber, insbesondere Drehgeber
- 18.3
- Sensor, insbesondere Drehwinkel- oder Geschwindigkeitssensor
- 20
- Anlage, insbesondere zum Schneiden, Kleben, Falten von Kartonagen
- 21
- Bewegungspfad in Anlage (insbesondere geradlinig)
- 30
- Fertigungslinie
- 30.1
- erste Anlage, insbesondere stromauf von zweiter Anlage, insbesondere zuführende Anlage für Heißapplikation von Klebstoffen oder dergleichen (HST)
- 30.2
- zweite Anlage, insbesondere stromab von erster Anlage, insbesondere Flachkartonagenmaschine-/anlage (FKM bzw. Faltschachtelklebemaschinen)
- 31
- Winkel bzw. Richtungswechsel (insbesondere ca. 90°) auf Bewegungspfad in Fertigungslinie
- Exy
- Bewegungsebene des vereinzelten Verpackungsmaterials im Modul
- Mxy
- Bewegungspfad des vereinzelten Verpackungsmaterials im Modul
- P1
- erste Koppel-Schnittstelle (anlagentechnische Andockstelle stromauf)
- P2
- zweite Koppel-Schnittstelle (anlagentechnische Andockstelle stromab)
- x
- Längsrichtung, insbesondere horizontal, insbesondere Transferrichtung
- x10
- Längserstreckung (Länge) des Moduls
- x12
- Längserstreckung Gehäuse oder Rahmen
- x12.1
- Längserstreckung Trägereinheit
- x13
- Längserstreckung Tisch
- y
- Querrichtung, insbesondere horizontal
- y10
- Quererstreckung (Breite) des Moduls
- y13
- Quererstreckung (Breite) des Tisches
- y13.3
- Quererstreckung (Breite) der Ausrichteinheit
- z
- Höhenrichtung, insbesondere vertikal
- z10
- Vertikalerstreckung (Höhe) des Moduls
- z13
- Höhe des Tisches
- z13.1
- Höhe der Transfereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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