DE4231167A1 - Verfahren und vorrichtung zum plazieren eines zettels auf die stirnseite einer papierrrolle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Plazieren eines Kennzeichnungs­ schildes oder -zettels auf der Stirnseite einer gewickelten Pa­ pierrolle.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 4.

Papierrollen werden in modernen Papierfabriken in hochautomati­ sierten Verpackungslinien verpackt, nachdem sie auf die ge­ wünschte Breite geschnitten und aufgewickelt worden sind. Die aufzuwickelnden Rollen werden vor der Wickelstation gekenn­ zeichnet, wobei Kopfteile richtiger Größe als auch eine Hülle richtiger Sorte und Größe automatisch ausgewählt werden. Die Rollen werden in geeigneter Weise auf Stützrollen der Packsta­ tion befördert. Die inneren Kopfteile werden an den Stirnseiten jeder Rolle plaziert und die Hülle wird um die Rolle gelegt, indem die Rolle auf den Stützrollen gedreht wird und anschlie­ ßend die Kanten der Hülle über die Kanten der inneren Kopfteile gefaltet werden. Schließlich werden die äußeren Kopfteile mit heizbaren Preßplatten auf den Stirnseiten der Rollen angeklebt. Danach wird jede gewickelte Rolle markiert und zu den Lagerbe­ reichen transportiert.

Die Kennzeichnungsschilder oder -zettel werden mit Hilfe geeig­ neter Drucker hergestellt, denen automatisch die Informationen zur Rollenkennzeichnung von einer Datenverarbeitungsanlage des Packsystems zugeführt werden. Die bedruckten Kennzeichnungs­ schilder werden mit Hilfe eines Manipulators an der Rolle befe­ stigt. Üblicherweise wird ein Portalmanipulator zum Greifen und Anbringen der Kennzeichnungsschilder verwendet. Die Kennzeich­ nungen werden in einem Matrixdrucker auf Endlospapier gedruckt, von dem Endlospapier abgetrennt und einem Aufnahmeförderer zu­ geführt. Der Aufnahmeförderer ist üblicherweise als Vakuum-Auf­ nahmeförderer ausgebildet, der mit einem oder mehreren perfo­ rierten Förderbändern ausgerüstet ist. Der abgetrennte Kenn­ zeichnungszettel wird auf dem Band durch Unterdruck gehalten, der durch die in dem Förderband angeordneten Perforierungen auf den Kennzeichnungszettel bzw. das Kennzeichnungsschild wirkt. Eine derartige Förderkonstruktion ist zuverlässig im Betrieb und erlaubt einen hinreichend akkuraten Transport des Kenn­ zeichnungszettels zu dem gewünschten Aufnahmepunkt.

Der Kennzeichnungszettel wird mittels eines Vakuumgreifers des Manipulators von dem Förderband aufgenommen. Der Vakuumgreifer ist an der Stange eines langhubigen Pneumatikzylinders befe­ stigt. Der Zylinder ist an dem horizontal bewegbaren Träger des Portalmanipulators angeordnet. Wenn der Kennzeichnungszettel den Aufnahmepunkt an der Endposition des Aufnahmeförderers er­ reicht, vollführt der Vakuumgreifer eine durch den Zylinder verursachte vertikale, nach unten gerichtete Aufnahmebewegung, ergreift den Kennzeichnungszettel und hebt ihn nach oben von dem Förderer ab. Danach wird der Vakuumgreifer durch die Bewe­ gung des Trägers horizontal in Richtung auf die Rolle bewegt. Eine Wassersprühanlage ist in diesem Überführungsweg angeord­ net, um die mit einem Kleber beschichtete Rückseite des Kenn­ zeichnungszettels zu befeuchten, wobei der Kleber aktiviert wird. Danach wird der Vakuumgreifer um eine vertikale Achse ge­ dreht, so daß die mit dem Kleber beschichtete Seite des Kenn­ zeichnungszettels der Stirnseite der Rolle gegenüberliegt. Der Greifer wird in unmittelbarer Nähe der Stirnseite der Rolle ge­ bracht, auf eine geeignete Höhe zum Anbringen des Kennzeich­ nungszettels abgesenkt und daraufhin gegen die Stirnseite der Rolle gepreßt, wobei der Kennzeichnungszettel an der Rolle an­ haftet. Danach wird das Vakuum des Vakuumgreifers abgestellt und dieser wird in einer Rückführbewegung wieder in seine ur­ sprüngliche Startposition überführt.

Der wesentliche Nachteil dieser Methode zum Anbringen des Kenn­ zeichnungszettels ist die lange Dauer des Arbeitszyklus. Daher kann eine derartige Anordnung nicht Schritt halten mit der Ge­ schwindigkeit der heutzutage verwendeten schnellsten Packsta­ tionen. Die Ursache für diesen langen Arbeitszyklus liegt in der Notwendigkeit, den Manipulator sowohl beim Aufnehmen als auch beim Anbringen des Kennzeichnungszettels über eine relativ lange vertikale Distanz zu bewegen. Die Vertikalbewegung ist notwendig, weil die Kennzeichnungszettel an der unteren Kante der Rollenstirnseiten befestigt werden müssen. Dies wiederum ist notwendig, weil der Durchmesser der Rollen, die von der Fa­ brik an die Kunden zu liefern sind, variiert. Der Kennzeich­ nungszettel wird in der Packstation vorzugsweise an der unteren Kante der Rolle angeordnet, womit die richtige Anordnung des Kennzeichnungszettels an der Stirnseite der Rolle sicherge­ stellt ist. Es besteht somit keine Notwendigkeit für eine sepa­ rate Kontrolle der vertikalen Position des Kennzeichnungszet­ tels. In der oben beschriebenen Lösung wird die Länge der Ver­ tikalbewegungen weiterhin dadurch erhöht, daß der Kennzeich­ nungszettel-Drucker mit seinem Aufnahmeförderer relativ hoch über der Ebene des Bodens angeordnet ist. Dies ist wiederum er­ forderlich aufgrund der Höhenabmessungen des verwendeten Druckers.

Es sind Versuche durchgeführt worden, um die Zykluszeit zu ver­ ringern, indem man den Kennzeichnungszettel-Drucker unterhalb der Bodenebene installiert hat, wobei der Aufnahmeförderer dann ungefähr auf der Ebene des Bodens angeordnet werden konnte. In dieser Ausführung muß der Greifer nicht nach dem Ergreifen des Zettels und der Wassersprüh-Aktivierung des Klebers des Kenn­ zeichnungszettels nach unten bewegt werden, da der Greifer nach der Aufnahmephase auf der korrekten Höhe verbleibt. Eine derar­ tige Lösung ermöglicht bereits eine relativ kurze Zykluszeit, jedoch kann die Vertikalbewegung, die beim Ergreifen des Kenn­ zeichnungszettels nötig ist, nicht eliminiert werden. Diese be­ kannte Vorrichtung ist weiterhin extrem aufwendig bei der Ein­ führung in die Praxis, weil der Drucker in einer Grube angeord­ net werden muß, die in den Boden der Fabrik einzuarbeiten ist.

Die relativ geringe Steifigkeit eines langen Pneumatikzylinders begrenzt darüber hinaus die Übertragungsgeschwindigkeit in bei­ den Fällen. Langhubige Zylinder sind teuer und erhöhen so den Preis des Kennzeichnungsapparates.

Die Kosten eines derartigen Systems werden weiterhin erhöht durch kompliziertere Sensoren und Steuertechniken und eine grö­ ßere Anzahl von Komponenten, die durch die erhöhte Anzahl von Transferbewegungen erforderlich sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Übertragen und Anbringen von Kennzeichnungszet­ teln zu schaffen, bei dem zur Erreichung eines kurzen Arbeits­ zyklus die Anzahl der notwendigen Transferbewegungen verringert bzw. minimiert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.

Die Erfindung basiert auf der Idee, den Kennzeichnungszettel durch einen Greifer von einer Oberfläche zu ergreifen, die ge­ genüber der Horizontalen geneigt ist, anschließend den Kenn­ zeichnungszettel in Richtung auf die Rolle zu bewegen und den Kennzeichnungszettel während der Transferbewegung zur Rolle hin um das Arbeitsgelenk des Greifers in eine horizontale Position zu drehen. Die Erfindung ermöglicht signifikante Vorteile.

Die erfindungsgemäße Methode ermöglicht eine wesentliche Ver­ kürzung des Kennzeichnungs-Arbeitszyklus verglichen mit bekann­ ten Methoden. Das Aufnehmen und Anbringen des Kennzeichnungs­ zettels erfordert lediglich zwei Bewegungen, die gleichzeitig ausgeführt werden können. Die Konstruktion der vorliegenden Kennzeichnungsvorrichtung ist einfacher aufgebaut als die kon­ ventionellen, manipulatorartigen Ausführungsformen, da eine vertikale Transferbewegung vollkommen eliminiert ist. Der Arm des Greifers kann als steife Kastenkonstruktion ausgebildet sein, wodurch die hohe Steifheit der Konstruktion höchste Ar­ beitsgeschwindigkeiten ermöglicht. Somit wird durch die Erfin­ dung eine Kennzeichnungsmaschine geschaffen, deren Geschwindig­ keit ausreichend ist für alle Packstationen bekannter Art. Der Kennzeichnungsapparat kann weiterhin in Packstationen verwendet werden, die mit Geschwindigkeiten arbeiten, die über denen heutzutage verwendeter herkömmlicher Packstationen liegen. Die Kennzeichnungszettel-Drucker können frei auf dem Boden angeord­ net werden, ohne daß die Notwendigkeit für irgendwelche spezi­ ellen Anordnungen besteht. Dies ermöglicht eine signifikante Kosteneinsparung in den Planungsentwürfen und Gebäudekosten. Die Vorrichtung ist gut geeignet zum Ersatz langsamer Kenn­ zeichnungsapparate beim Überholen von Packstationen.

Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter mit Hilfe der schematischen Zeichnung beschrieben, die die Konstruktion und Funktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

Die Vorrichtung hat eine Portaltypkonstruktion analog zu der bekannten Vorrichtungen. Die Portalstruktur beinhaltet eine ho­ rizontale Führungsschiene 5, die durch zwei vertikale Säulen 4 getragen wird. Die horizontale Führungsschiene 5 trägt einen bewegbar befestigten im wesentlichen vertikalen Arm 6. Eine Greiferplatte 7 ist über ein Drehgelenk 8 an dem unteren Ende des Arms 6 befestigt. Diese Komponenten bilden die Transferein­ richtung für den Kennzeichnungszettel.

Die linke Seite der Zeichnung zeigt eine zu kennzeichnende Pa­ pierrolle 1 und die rechte Seite einen Kennzeichnungszettel-Drucker 2 mit seinem Aufnahmeförderer 3. Die Wassersprühein­ richtung 10 ist an der vertikalen Säule 4 montiert. Der Kenn­ zeichnungszettel-Drucker 2 kann als beliebiger Drucker mit aus­ reichender Druckgeschwindigkeit ausgebildet sein. Der Aufnahme­ förderer 3 ist im Gegensatz zu konventionellen Anordnungen um einen Winkel von 45° gegenüber der Horizontalen geneigt. Der Aufnahmeförderer 3 ist ein Zweiband-Vakuumförderer.

Die Greiferplatte 7 mit ihrem Arm 6 ist in der Aufnahmeposition in durchgezogenen Linien dargestellt. Die unterbrochenen Linien zeigen die Anhefteposition. Der Kennzeichnungszettel wird er­ findungsgemäß wie folgt angebracht.

Die verpackte Rolle 1 wird von der Packstation durch einen För­ derer in Richtung auf die Kennzeichnungsstation bewegt. Gleich­ zeitig sendet das Steuersystem der Packstation Daten für die Kennzeichnung der Rolle 1 zu dem Drucker 2. Der Drucker 2 druckt die notwendige Kennzeichnungsinformation auf ein Endlos­ papier. Danach wird der gedruckte Kennzeichnungszettel von dem Endlospapier entfernt und dem Aufnahmeförderer 3 zugeführt. Der Kennzeichnungszettel wird mittels Vakuum auf dem Förderband des Aufnahmeförderers 3 gehalten und die Bänder transportieren den Kennzeichnungszettel zum Aufnahmebereich am Ende des Förderers 3. In dem Aufnahmebereich ist die obere Fläche des Förderers 3 typischerweise um einen Winkel von 45° gegenüber der Horizonta­ len geneigt.

Während der Greifbewegung wird die Greiferplatte 7 mit Hilfe eines Betätigungszylinders 9 um das Gelenk 8 in eine parallel zum Aufnahmeförderer befindliche Position gedreht. Die Greifbe­ wegung wird durchgeführt, indem die Greiferplatte 7 mit ihrem Arm 6 entlang der horizontalen Führungsschiene 5 in Richtung auf den Aufnahmeförderer bewegt wird. Die Greiferplatte 7 wird durch die Horizontalbewegung gegen den Kennzeichnungszettel ge­ fahren und der Kennzeichnungszettel wird durch das Vakuum an der Platte gehalten. Danach wird die Greiferplatte 7 wiederum horizontal entlang der Führungsschiene 5, jedoch in dieser Phase in Richtung auf die Stirnseite der Papierrolle 1 bewegt. Nachdem die Greiferplatte 7 aus dem Bereich des Aufnahmeförde­ rers 3 gekommen ist, wird sie durch den Betätigungszylinder 9 um das Gelenk 8 gedreht, bis die Greiferplatte 7 mit dem daran gehaltenen Zettel die horizontale Position erreicht. Hierfür wird die Greiferplatte 7 um ungefähr 45° gedreht. Die horizon­ tal ausgerichtete Greiferplatte 7 wird am Ende des Arms 6 über die Wassersprühanlage 10 hinüber bewegt. Um den Kleber des Kennzeichnungszettels zu aktivieren, sprüht die Wassersprühan­ lage 10 einen feinen Wassernebel auf die Unterseite des Kenn­ zeichnungszettels.

Nachdem die Greiferplatte 7 die Wassersprühanlage passiert hat, wird sie durch den Arbeitshub des Zylinders 9 um 90° gedreht, wodurch die Greiferplatte 7 mit dem selbstklebenden Kennzeich­ nungszettel vertikal und somit parallel zur Stirnseite der ver­ packten Rolle 1 ausgerichtet ist. In dieser Position kann die Greiferplatte 7 nun gegen die Stirnseite der Rolle 1 bewegt werden, wobei der Kennzeichnungszettel an der Rolle 1 anklebt. Wenn die Greiferplatte 7 die Stirnseite der Rolle 1 berührt hat, wird das Vakuum der Greiferplatte 7 abgestellt, wodurch die Greiferplatte 7 von der Rolle 1 wieder entfernt werden kann, während der Kennzeichnungszettel an der Stirnseite der Rolle 1 kleben bleibt. Nachdem der Kennzeichnungszettel ange­ bracht worden ist, wird die Greiferplatte 7 in eine Position zur Aufnahme des nächsten Kennzeichnungszettels überführt oder alternativ dazu in eine Ruhestellung nahe dem Aufnahmeförderer 3 entlang einer Rückbewegungsstrecke bewegt, in der die oben beschriebenen Phasen in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen werden. Die Bewegung der Greiferplatte 7 wird nur in den Auf­ nahme- und Anbringungsphasen gestoppt. Alle anderen Bewegungen werden in einer ununterbrochenen Abfolge ohne Ruhephasen durch­ geführt. So werden die lineare Bewegung der Greiferplatte 7 am Ende des Arms 6 und die Rotation der Greiferplatte 7 gleichzei­ tig durchgeführt. Diese Anordnung ermöglicht eine sehr kurze Dauer des Arbeitszyklus.

Neben der oben beschriebenen Ausführungsform kann die vorlie­ gende Erfindung auch in alternativen Ausführungsformen verwirk­ licht werden.

Zum Beispiel kann die Konstruktion des Trägerarms 6 gegenüber dem Trägerarm 6 aus der Zeichnung abgewandelt werden. Der Dreh­ betätigungsmechanismus der Greiferplatte 7 kann vorzugsweise mit einem Drehbetätigungsglied, wie z. B. einem elektrischen Motor oder einem rotierenden hydraulischen Aktuator versehen werden, der in dem Drehgelenk 8 integriert ist. In diesem Fall kann das Drehgelenk 8 in der Mitte der Greifvorrichtung ange­ ordnet und die Steifheit des Arms 6 weiterhin erhöht werden. Die Drehbewegung der Platte kann auch über eine kulissenbetä­ tigte Vorrichtung bewirkt werden, die eine relativ zu den Säu­ len 4 starre Führungskulisse umfaßt, in der ein Ende eines Ak­ tuators geführt ist, dessen anderes Ende mit der Greiferplatte 7 zur Betätigung der Drehbewegung verbunden ist. Für die Rota­ tionsbewegung der Greiferplatte sind somit zahlreiche Alterna­ tiven möglich, obwohl die oben beschriebene zu den am leichte­ sten zu realisierenden Ausführungsformen gehört. Die Horizon­ talbewegung der Greiferanordnung kann anstelle der oben be­ schriebenen Führungsschiene auch durch andere Einrichtungen be­ wirkt werden, z. B. durch Führungsglieder, die am Boden oder an einer Seitenwand befestigt sind, oder indem alternativ ein Ge­ lenkarm verwendet wird. Solche Ausführungen sind jedoch im all­ gemeinen komplizierter als die oben beschriebene Ausführungs­ form, so daß ihre Verwendung nur in speziellen Fällen gerecht­ fertigt sein wird.

Der Aufnahmeförderer 3 kann als beliebiger herkömmlicher Förde­ rer ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Förderer auch völlig wegfallen, wenn andere Anordnungen geeignet sind, um den Kennzeichnungszettel in die geneigte Aufnahmeposition zu über­ führen. Die Neigung der nach oben weisenden Fläche der Aufnah­ mestation kann in einem großen Bereich variieren. Die größtmög­ liche Neigung ist 90°, die jedoch Probleme aufwerfen kann bei der Sicherstellung der Zuführung der Kennzeichnungszettel zur Aufnahmeposition. Die Aufnahme des Zettels durch eine gerade horizontale Bewegung ist prinzipiell möglich von einer Ebene, die um einen gewünscht kleinen Winkel geneigt ist, wenn die Ebene nur etwas von der Horizontalen abweicht. In der Praxis wird die Aufnahme des Kennzeichnungszettels kompliziert bei Winkeln <25°, wobei auch die notwendige Betätigungslänge der Aufnahmebewegung beträchtlich ansteigt. Mit Ausnahme bestimmter Fälle sollten kleinere Winkel als dieser nicht verwendet wer­ den. Die Aufnahme des Kennzeichnungszettels ist am einfachsten zu realisieren von Flächen, die um einen Winkel von 70° bis 35° gegenüber die Horizontalen geneigt sind. Andere Formen eines Aufnahmeteils, die sich von der beschriebenen Vakuumgreifplatte unterscheiden, können auch verwendet werden. Der wasserlösli­ che Kleber kann durch alternative Befestigungsmethoden für den Kennzeichnungszettel bzw. für eine Kennzeichnungsplatte ersetzt werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Greifer statt um eine horizontale auch um eine vertikale Achse gedreht werden, wobei dann die Oberfläche des Aufnahmeförderers vertikal ausge­ richtet sein kann. In diesem Fall wird die Translationsbewegung zwischen Aufnahmeförderer und Stirnseite der Rolle mit der Ro­ tationsbewegung des Greifers um die vertikale Achse überlagert.

Claims (6)

1. Verfahren zum Anordnen eines Kennzeichnungszettels an der Stirnseite einer Papierrolle (1), bei dem der Kennzeich­ nungszettel von einer Oberfläche aufgenommen, eine Seite des Kennzeichnungszettels zur Erzielung einer Adhäsionsfläche akti­ viert, der Kennzeichnungszettel parallel zur Stirnseite der Rolle ausgerichtet und die Adhäsionsfläche gegen die Stirnseite der Rolle (1) zur Befestigung des Kennzeichnungszettels gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Kennzeichnungszettel von der, insbesondere planen, Oberfläche (3), die um einen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt ist, aufgenommen und parallel zur Stirnseite der Rolle (1) ausgerichtet wird, indem ein Greifelement (7), das um den gleichen Winkel geneigt ist, mit Hilfe einer linearen horizontalen Transferbewegung gegen den Kennzeichnungszettel bewegt wird,
• - der Kennzeichnungszettel von der Oberfläche mit Hilfe des Greifelements (7) durch eine horizontale Trans­ ferbewegung von der Oberfläche hinweg bewegt wird, und
• - das Greifelement (7) mit dem Kennzeichnungszettel in einer linearen horizontalen Transferbewegung in Richtung auf die Stirnseite der Rolle (1) bewegt wird, wobei das Greifele­ ment (7) gleichzeitig um ein Gelenk (8) in eine vertikale und parallel zur Stirnseite der Rolle (1) verlaufende Po­ sition bewegt und durch die horizontale Transferbewegung an die Stirnseite der Rolle gepreßt wird, um den Kenn­ zeichnungszettel daran zu befestigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Transferbewegung vom Anheben des Kennzeich­ nungszettels bis zum Anpressen gegen die Rolle (1) kontinuier­ lich durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifelement (7) um das Gelenk (8) um einen Winkel von 115° bis 165° gedreht wird.

4. Vorrichtung zum Anordnen eines Kennzeichnungszettels an der Stirnseite einer Papierrolle (1) mit:

• - einer vorzugsweise planen Oberfläche (3), von der der Kennzeichnungszettel gegriffen werden kann, um ihn zur Rolle (1) zu überführen;
• - einem Greifelement (7) zum Aufnehmen des Kennzeichnungs­ zettels;
• - einer Einrichtung (4, 5, 6) zum Aufnehmen und Transferieren des Greifelements (7);
• - einem um zumindest eine freie Achse drehbaren Gelenk (8) zum Verbinden des Greifelements (7) mit seinen Tragele­ menten (6);
• - einem mit dem Greifelement (7) verbundenen Aktuator (9) zum Drehen des Greifelements um das Gelenk (8) und
• - einer Einrichtung (10) zum Aktivieren einer Seite des Kennzeichnungszettels als Adhäsionsfläche,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Trag- und Transferselemente (4, 5, 6) Elemente (5, 6) für einen linearen Transfer des Greifelements (7) in der horizonta­ len Ebene aufweist, und
daß die Oberfläche, von der der Kennzeichnungszettel gegriffen wird, gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so daß diese Oberfläche der Stirnseite der Rolle gegenüberliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der planen Fläche relativ zur Horizonta­ len 25° bis 75° beträgt.