TWI782735B - 片材處理機 - Google Patents

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TWI782735B
TWI782735B TW110137037A TW110137037A TWI782735B TW I782735 B TWI782735 B TW I782735B TW 110137037 A TW110137037 A TW 110137037A TW 110137037 A TW110137037 A TW 110137037A TW I782735 B TWI782735 B TW I782735B
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莫德 史代納
丹尼爾 泰皮斯
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瑞士商巴柏斯特麥克斯合資公司
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Abstract

本發明係關於一種具有一阻塞偵測裝置(44、46)之片材處理機(10)，該阻塞偵測裝置(44、46)包含一發光元件及一光接收元件，該發光元件及該光接收元件在該片材處理機(10)之一處理站之一偵測區(53、78)中形成一光障壁。該阻塞偵測裝置(44、46)進一步包含連接至該光接收元件且經調適以記錄該光障壁是否中斷之一控制單元(48)。

Description

片材處理機
本發明係關於一種具有阻塞偵測裝置之片材處理機。
片材處理機，亦稱為轉換機，用於封裝行業中以供將例如卡紙板、紙或箔片等原材料處理成中間產品或成品，典型地呈片材形式。轉換操作可例如包括印刷、切割、起皺、切料、衝壓及/或摺疊膠合。典型地，個別操作在片材處理機之後續處理站中進行，其中片材由傳送機構自一個處理站輸送至後續處理站。在片材處理機之指定堆放區域中進行轉換之後，片材可收集於垂直堆疊中。
現代片材處理機實現片材之高產量，亦即高處理速度。然而，高處理速度增加了片材或片材片件阻塞在片材處理機之處理站中之一者中的風險。例如，切料操作涉及由切料工具在片材中打破切口，其中切口已形成於先前處理步驟中，藉此將坯料向下推動至用於收集坯料之堆放區域中。若片材或坯料中之任一者阻塞在切料工具中或堆放區域中，則處理機之進一步操作可導致產生整批受損坯料或至少具有僅降低之品質的坯料。
本發明之目標係提供一種用於可靠地偵測處理機中之阻塞的部件。較佳地，該部件應為簡單且廉價的。
US 2007/012204揭示了在旋轉式印表機之輸出處的具有偵測片材前部之兩個光線的阻塞偵測系統，以及檢查片材之恰當行進排程以偵測可能之阻塞的系統。其不使用光幕。
本發明之目標由一種具有阻塞偵測裝置之片材處理機解決，該阻塞偵測裝置包含發光元件及光接收元件，該發光元件及該光接收元件在該片材處理機之處理站之偵測區中形成光障壁。該阻塞偵測裝置進一步包含連接至該光接收元件且經調適以記錄該光障壁是否中斷之控制單元。
光障壁係用於偵測任何片材、坯料或其部分是否沿著光障壁存在於偵測區中之簡單且具成本效益之選項。此外，自光接收元件接收之信號係待量測之可靠數量。
另外，光接收元件之回應時間可足夠低以在歸因於片材處理機之正常操作的光障壁中斷(例如，坯料在坯料分離站中被推動通過偵測區)與歸因於阻塞片材、坯料及/或其片件的中斷之間進行區分。具體言之，預期阻塞之片材、坯料及/或其片件在片材處理機之正常操作期間中斷光障壁達到比片材或坯料通過偵測區長得多的持續時間。
由發光元件及光接收元件在偵測區中形成之光障壁係包含多於一個光線之光幕，控制單元經調適以記錄光線中之一或多者是否中斷。
在此狀況下，發光元件包含多於一個發光源且光接收元件包含多於一個光接收感測器，其中每一光接收感測器與發光源中之一者相關聯。
光幕允許控制單元以空間解析方式記錄光幕之任何中斷。換言之，控制單元可獲得關於偵測區內之任何物件的空間解析資訊。
取決於發光源之數目及光接收感測器之數目、偵測區之大小以及相關聯對的發光源與光接收感測器之間的間隔，光幕可為基本上連續之光幕。
為了增強阻塞偵測裝置之可靠性，光幕可延伸越過偵測區之寬度 的至少80%，尤其越過偵測區之寬度的至少90%。較佳地，光幕延伸越過基本上全寬之偵測區以確保在不被控制單元記錄的情況下沒有片材、坯料及/或其片件可存在於偵測區中。
為了提供用於對準發光元件及光接收元件之簡單配置，光接收元件及發光元件可分別安裝於第一軌道及第二軌道上，該第一軌道及該第二軌道尤其彼此平行。
在一變化形式中，偵測區經配置於用於收集由片材處理機進行處理之片材或坯料之機架下面。
該機架可為不停機架，亦標示為「不停」。此類不停機架典型地包含一系列可伸縮桿，亦被稱作「扣座腳」，該等可伸縮桿彼此側向間隔開。歸因於可伸縮桿之間的所得間隔，存在應堆放於不停機架上之片材或坯料阻塞在可伸縮桿之間的風險。在此狀況下，若偵測區係在機架下面，則阻塞偵測裝置可記錄光障壁之中斷。換言之，阻塞偵測裝置可監視片材或坯料是否恰當地配置於機架上。
處理站可包含至少部分地配置於偵測區中之工具，其中控制單元包含用於儲存關於該工具之資訊的儲存模組。
物件阻塞之風險在處理站之工具處較高，此係因為工具與正在片材處理機中處理之片材互動。工具之任何未對準及/或故障可能因此成為片材、坯料或其片件阻塞在片材處理機中之原因。
較佳地，關於工具之資訊包含射線阻擋圖，該射線阻擋圖指示光障壁是否由工具中斷，尤其係光線中之一或多者是否由工具中斷。
換言之，射線阻擋圖代表正配置於偵測區中之工具之部分的幾何形狀。由於控制單元基於射線阻擋圖瞭解工具之幾何形狀，因此可由控制單元容易地識別僅因工具之存在而產生的光障壁之中斷，尤其係光線中之一或多者的 中斷。此允許在來自工具之中斷與來自正阻塞在偵測區中的物件之中斷之間進行可靠區分。
為了使控制單元能夠區分不同工具，關於工具之資訊可包括工具識別符。
工具識別符可藉由掃描例如RFID標籤之標籤、條碼及/或QR程式碼來判定。
阻塞偵測裝置可包含經調適用於掃描用於工具之標籤之類型的偵測部件。
用於片材處理機中之工具典型地必須在不同處理作業之間改變以適合於各別處理作業的必要轉換操作。藉由向所使用之每一工具提供工具識別符，控制單元可用相關聯工具自動地識別儲存於儲存模組中之射線阻擋圖。
為了確保相關聯射線阻擋圖對於處理站中所使用之每一工具係可用的，控制單元可經調適以在工具識別符尚未與相關聯射線阻擋圖一起儲存於儲存模組中的情況下自動地判定工具之射線阻擋圖。
此意謂控制單元可自動地判定射線阻擋圖而無需由片材處理機之操作員進行任何干預，其中先前未知工具識別符變得與經判定射線阻擋圖相關聯。
為了獲得關於工具之資訊，控制單元可經調適以進入學習模式。較佳地，在學習模式中進行對射線阻擋圖之自動判定。
工具尤其為切料工具。在切料操作期間，物件阻塞在對應坯料分離站中之風險尤其高，此係因為坯料必須成功地與經處理片材分離。因此，監視切料工具之正確功能尤其適合於防止在片材處理機之操作中的中斷。
為了向片材處理機之操作員提供關於片材處理機之當前狀態的資訊，片材處理機可包含連接至控制單元之人機介面，例如觸敏式顯示器。
較佳地，控制單元經調適以在光障壁中斷的情況下將警告訊息傳輸至人機介面，尤其其中僅在光障壁之中斷不對應於儲存在儲存模組中的工具之射線阻擋圖的情況下才傳輸警告訊息。
警告訊息亦可包括偵測區中之中斷之光障壁的準確位置，以使對阻塞在偵測區中之物件的識別變容易些。
工具資訊，尤其係工具識別符，可顯示於人機介面上以允許操作員檢查正確工具已安裝。工具識別符亦可由操作員提供且傳輸至控制單元。
此外，當控制單元處於學習模式中時，訊息可顯示於人機介面上以告知操作員需要獲得關於安裝之工具的額外資訊。
10:片材處理機
11:坯料
12:片材
14:裝載站
16:切割站
18:平壓機
20:廢料移除站
22:坯料分離站
23:切料工具
24:撤離站
25:殘餘廢料片材
26:傳送機構
28:夾持桿
30:鏈條
32:從動輪
34:空轉輪
38:弱化邊緣
40:陰影區域
42:中心開口
44:阻塞偵測裝置/第一阻塞偵測裝置
46:阻塞偵測裝置/第二阻塞偵測裝置
48:控制單元
50:儲存模組
52:人機介面
53:偵測區/第一偵測區
54:機架
55:可伸縮桿
58:第一軌道
60:第二軌道
62:光幕
66:第一框架
68:第二框架
70:縱向及橫向桿
72:空間
74:第一突起部
76:第二突起部
78:偵測區/第二偵測區
80:堆放區域
84:第一推桿
86:第二推桿
D:箭頭
P:雙向箭頭
本發明之其他優勢及特徵將自本發明之以下描述及自展示本發明之非限制性例示性實施方式的附圖變得顯而易見，且其中：-[圖1]示意性地展示根據本發明之片材處理機；-[圖2]示意性地展示正由圖1之片材處理機進行處理之片材的俯視圖；-[圖3展示在圖1之片材處理機中使用之阻塞偵測裝置的透視圖，-[圖4]展示具有配置於阻塞偵測裝置之偵測區中的工具之圖3之阻塞偵測裝置的另一透視圖，-[圖5]展示圖4之阻塞偵測裝置之正視圖，以及-[圖6]展示圖1之片材處理機之另一阻塞偵測裝置及機架的透視圖。
圖1示意性地展示片材處理機10，其使得有可能自一連串片材12切割坯料11(參見圖2)。此等坯料11通常意欲隨後摺疊且結合以形成封裝盒。然 而，片材12可能大體上由例如紙、卡紙板、箔片、其複合材料或常用於封裝行業中之任何其他材料製成。
片材處理機10包含並列但彼此相依以便形成整體總成之一系列處理站。處理機10包括：裝載站14；接著為切割站16(亦通常命名為沖孔站)，該切割站包含例如模具或平壓機18，在其中片材12藉由切割而轉型；廢料移除站20，其中大部分廢料部分經去除；坯料分離站22(亦通常命名為接收站)，其用於藉助於切料工具23分離坯料11(或進行切料操作)；以及撤離站24，其用於移除經衝壓片材12之殘餘廢料片材25(參見圖2)。
處理站之數目及本質可依據待對片材12執行之轉換操作的本質及複雜性而發生變化。
片材處理機10亦具有傳送機構26，該傳送機構在所展示之實施方式中為輸送機，以使得有可能將每一片材12自裝載站14之出口個別地移動至撤離站24。
輸送機使用一系列夾持桿28，該等夾持桿經安裝以便可藉助於鏈條30之兩個環路移動，一個環路側向地置放於片材處理機10之每一側上。鏈條30之每一環路圍繞允許夾持桿28跟隨切割站16、廢料移除站20、坯料分離站22及撤離站24相繼經過之軌跡的迴路行進。
每一夾持桿28在從動輪32與空轉輪34之間的通路之實質上水平平面中在朝外路徑上行進，且接著在片材處理機10之頂部部分中在返回路徑上行進。一旦返回至從動輪32，每一夾持桿28便接著能夠在片材12之前邊緣處夾持新片材12。
在圖1中，每一處理站以兩個矩形之形式繪示，分別表示定位於片材12之移動平面的每一側上之其頂部部分及其底部部分。
在圖1中，橫向(或側向)、縱向及垂直方向係由正交空間系統(T、 L、V)指示。
術語「上游」及「下游」係參考片材12在如圖1中之箭頭D所繪示之輸送方向上的移動方向來界定。
在圖2中，展示了片材12之當前狀態及形狀正由片材處理機10(參見圖1)進行處理，其中片材12之俯視圖係根據圖1之片材處理機10的站序列配置。
在裝載站14中，片材12經提供為具有矩形或正方形表面之平整片材。
在切割站16中，藉由例如由一連串切口及/或穿孔在片材12中形成弱化邊緣38來製備坯料11之輪廓。
在廢料移除站20中，切出片材12之選定部分且自片材12推出該等選定部分，如圖2中用陰影區域40所指示。
最終，坯料11與坯料分離站22中之片材12分離，使得在所展示之實施方式中自片材12獲得具有中心開口42的兩個十字形坯料11。
在撤離站24中移除片材12之剩餘部分，亦即殘餘廢料片材25。
當然，展示於圖2中之序列本質上僅為說明性的。取決於片材12之所使用類型且取決於由片材處理機10所提供之處理站，片材12及/或坯料11之不同形狀及大小可分別由片材處理機10使用及形成。
回到圖1，片材處理機10進一步包含坯料分離站22中之第一阻塞偵測裝置44及第二阻塞偵測裝置46。
原則上，僅可使用單個阻塞偵測裝置44、46。此外，阻塞偵測裝置44可置放於片材處理機10之處理站中之任一者處，此取決於哪一位置係最重要的及/或最適合的以供監視片材12、坯料11或其片件是否阻塞。
第一阻塞偵測裝置44及第二阻塞偵測裝置46例如藉由乙太網路 連接而連接至控制單元48。然而，第一及第二阻塞偵測裝置44及46亦可藉由提供信號分別在第一及第二阻塞偵測裝置44及46與控制單元48之間進行足夠快速交換的任何方式分別連接至控制單元48。例如，該連接亦可經建立為無線的，例如藉由Wi-Fi。
原則上，第一及第二阻塞偵測裝置44及46中之每一者可具有其自身的與各別阻塞偵測裝置44及46相關聯之控制單元48。
控制單元48包含用於儲存關於切料工具23之資訊之儲存模組50。
第一阻塞偵測裝置44經配置為靠近切料工具23，使得切料工具23部分地配置在第一阻塞偵測裝置44之第一偵測區53(參見圖3)中。
第二阻塞偵測裝置46經配置在機架54下面，該機架在所展示之實施方式中為不停機架。更具體言之，第二阻塞偵測裝置46經配置在機架54之一系列可伸縮桿55(亦參見圖6)下面。
控制單元48進一步連接至人機介面52，該人機介面在所展示之實施方式中為觸敏式顯示器。
藉由人機介面52，片材處理機10之(圖中未示)操作員可被告知片材處理機10之當前狀態且亦可控制片材處理機10之操作。
在圖3中，展示第一阻塞偵測裝置44之透視圖。
第一阻塞偵測裝置44包含第一軌道58及第二軌道60，其中第一軌道58包含積體(亦即，未明確地展示之)發光元件，且第二軌道60包含積體(亦即，未明確地展示之)光接收元件。
發光元件具有眾多發光源，尤其眾多雷射發射點，而光接收元件具有眾多光接收感測器，其中光接收感測器中之每一者與發光源中之一者相關聯。此配置在第一軌道58與第二軌道60之間產生由眾多個別光線組成的基本上連續之光幕62。
此外，光幕62經配置於坯料分離站22之第一偵測區53中且延伸越過基本上完整大小之第一偵測區53。
第一軌道58及第二軌道60分別安裝在第一框架66及第二框架68上。第一及第二框架66及68經安裝至坯料分離站22。
因此，第一阻塞偵測裝置44可經改裝至現有片材處理機10。
替代地，第一及第二框架66及68亦可分別為第一及第二軌道58及60所安裝至之坯料分離站22之部分。
圖4展示第一阻塞偵測裝置44之另一透視圖。
在圖4中，切料工具23部分地配置於坯料分離站22之第一偵測區53內。
圖4中所展示之切料工具23為下部切料工具，亦即，其由形成網格之縱向及橫向桿70製成。坯料11可通過此網格之空間72且垂直堆放於機架54上(參見圖1)。
圖5展示圖4之第一阻塞偵測裝置44之正視圖。
自圖5變得更清晰的係，切料工具23藉助於第一突起部74及第二突起部76穿過光幕62。第一及第二突起部74及76之數目及配置係圖4及圖5中所展示之切料工具23的特性。
在圖6中，展示第二阻塞偵測裝置46上之透視圖。
第二阻塞偵測裝置46基本上對應於第一阻塞偵測裝置44。相同及功能上相同之組件具備相同附圖標號。
第二阻塞偵測裝置46亦包含第一軌道58及第二軌道60，其中第一軌道58包含積體(亦即，未明確地展示之)發光元件，且第二軌道60包含積體(亦即，未明確地展示之)光接收元件。
發光元件具有眾多發光源，尤其眾多雷射發射點，而光接收元件 具有眾多光接收感測器，其中光接收感測器中之每一者與發光源中之一者相關聯。此配置在第一軌道58與第二軌道60之間產生基本上連續之光幕62。
此外，光幕62經配置於坯料分離站22之第二偵測區78中且延伸越過大部分第二偵測區78。
第二偵測區78經配置在機架54下面，更具體言之，在形成於機架54之可伸縮桿55之上部側上的堆放區域80下面。可伸縮桿55可在工作位置與靜止位置之間移位，如圖6中之雙向箭頭P所指示。
在圖6中，展示可伸縮桿55之工作位置，亦即其中可伸縮桿55自第一推桿84延伸至機架54之第二推桿86的位置。
在下文中，更詳細地分別描述第一及第二阻塞偵測裝置44及46之作用模式。
在針對給定處理作業而設定片材處理機10期間，片材處理機10之操作員在坯料分離站22中安裝所要切料操作所必需之切料工具23。
如前文所描述，第一及第二突起部74及76(參見圖4及圖5)將會中斷發光元件與第一阻塞偵測裝置44之光接收元件之間的若干光線，只要切料工具23保持安裝在坯料分離站22中即可。
此引起光接收感測器之感測器信號的變化，該等感測器與中斷之光線相關聯。大體上，在此狀況下，感測器信號之強度減小為零或減小至光接收感測器之雜訊級。
為了允許控制單元48考慮此等中斷之光線，將關於坯料分離站中所使用之工具，亦即關於安裝之切料工具23，的資訊儲存於控制單元48之儲存模組50中。
關於切料工具23之資訊包含工具識別符。工具識別符可由片材處理機10之操作員或藉由掃描切料工具23上之標籤，例如(圖中未示)RFID標籤， 而提供至控制單元48。
另外，關於切料工具23之資訊包含射線阻擋圖。射線阻擋圖界定了預期第一阻塞偵測裝置44之光幕62的哪些光線被切料工具23之第一及第二突起部74及76中斷。
若切料工具23之工具識別符尚未存在於儲存模組50中，則控制單元48進入學習模式。在學習模式中，當前已安裝之切料工具23的射線阻擋圖由控制單元48計算、與工具識別符相關聯且儲存於儲存模組50中。此程序由控制單元48自動地進行，亦即，片材處理機10之操作員無需提供射線阻擋圖。
若切料工具23之工具識別符已存在於儲存模組50中，則控制單元48將射線阻擋圖與當前中斷之光線進行比較。若發現任何差異，則將誤差訊息發送至人機介面52以告知片材處理機之操作員。
若切料工具23根本不提供工具識別符，則控制單元48經調適以將當前中斷之光線與儲存於儲存模組50中之射線阻擋圖進行比較。若發現匹配射線阻擋圖，則可將相關聯工具識別符傳輸至人機介面52，使得操作員可檢查工具識別符是否正確。若未發現匹配射線阻擋圖，則控制單元48產生工具識別符、將此工具識別符與射線阻擋圖相關聯且將新工具已經識別之訊息傳輸至人機介面52。
因此，在片材處理機10之設定期間，控制單元48可自動地識別所使用之切料工具23及第一偵測區53中之光幕62的光線，預期該等光線由該切料工具23中斷。同時，可在設定期間已將任何差異報告至片材處理機10之操作員以避免在處理作業期間之任何誤差。
如自圖6可見，機架54不中斷配置於第二偵測區78中之光幕62之任何光線。因此，不需要界定第二阻塞偵測裝置46之射線阻擋圖。然而，控制單元48仍可產生指示配置於第二偵測區78中之光幕62的光線並未被機架54阻擋之 射線阻擋圖。
在片材處理機10之操作期間，第一及第二阻塞偵測裝置44及46分別用於監視沒有物件阻塞或卡在第一及/或第二偵測區53及78中。
此類物件可能尤其為例如由切料工具23(參見圖4)之網格捕獲的或已在機架54之可伸縮桿55(參見圖6)之間滑動且阻塞在此位置的片材12、坯料11及/或其片件。
在物件阻塞在坯料分離站22中的狀況下，必須停止整個片材處理機10，此係因為進一步操作將會導致產生品質不足之坯料11。此外，坯料分離站22之部分可能因阻塞之物件而受損。
然而，若物件分別在第一及/或第二偵測區53及78中阻塞，則在物件之位置處的對應光幕62之光線被中斷，從而導致由與中斷之光線相關聯的光接收感測器傳輸之感測器信號發生變化。
感測器信號之此變化由控制單元48記錄，使得控制單元48可將警告訊息傳輸至人機介面52以向片材處理機10之操作員告知物件已阻塞在偵測區53及78中之至少一者中。
警告訊息較佳地包含中斷之光線之位置。因此，操作員可停止片材處理機10之操作且移除阻塞之物件。
大體上，亦有可能的係，一旦控制單元48記錄光幕62中之任一者的中斷，片材處理機10之操作便自動停止。
此外，在控制單元48之儲存模組50中，可儲存最小中斷時間，且在中斷之光線保持中斷至少最小中斷時間的情況下，控制單元48可經調適以將警告訊息僅傳輸至人機介面及/或停止片材處理機10之操作。此允許更穩固偵測且將片材處理機10之錯誤警告訊息量及/或不必要操作停止量減到最少。
根據本發明之片材處理機10提供用於偵測在坯料分離站22中阻 塞之物件的簡單且可靠部件。
10:片材處理機
12:片材
14:裝載站
16:切割站
18:平壓機
20:廢料移除站
22:坯料分離站
24:撤離站
26:傳送機構
28:夾持桿
30:鏈條
32:從動輪
34:空轉輪
44:阻塞偵測裝置/第一阻塞偵測裝置
46:阻塞偵測裝置/第二阻塞偵測裝置
48:控制單元
50:儲存模組
52:人機介面
54:機架
55:可伸縮桿
D:箭頭

Claims (11)

  1. 一種具有一阻塞偵測裝置(44、46)之片材處理機，該阻塞偵測裝置(44、46)包含一發光元件及一光接收元件，該發光元件及該光接收元件在該片材處理機(10)之一處理站之一偵測區(53、78)中形成一光障壁，該阻塞偵測裝置(44、46)進一步包含連接至該光接收元件且經調適以記錄該光障壁是否中斷之一控制單元(48)，其特徵在於，由該發光元件及該光接收元件在該偵測區(53、78)中形成之該光障壁係包含多於一個光線的一光幕(62)，該控制單元(48)經調適以記錄該等光線中之一或多者是否中斷。
  2. 如請求項1之片材處理機，其中該光接收元件及該發光元件分別安裝於一第一軌道(58)及一第二軌道(60)上，該第一軌道(58)及該第二軌道(60)尤其彼此平行。
  3. 如請求項1或2之片材處理機，其中該偵測區(53、78)配置於用於收集由該片材處理機(10)處理之片材(12)或坯料(11)的一機架(54)下面。
  4. 如請求項1或2之片材處理機，其中該處理站包含至少部分地配置於該偵測區(53、78)中之一工具，且其中該控制單元(48)包含用於儲存關於該工具之資訊的一儲存模組(50)。
  5. 如請求項4之片材處理機，其中關於該工具之該資訊包含一射線阻擋圖，該射線阻擋圖表明該光障壁是否由該工具中斷，尤其係該等光線中之一或多者是否由該工具中斷。
  6. 如請求項4之片材處理機，其中關於該工具之該資訊包括一工具識別符。
  7. 如請求項6之片材處理機，其中該控制單元(48)經調適以在該工具識別符尚未與一相關聯射線阻擋圖一起儲存於該儲存模組(50)中的情況下自動地判定該工具之該射線阻擋圖。
  8. 如請求項4之片材處理機，其中該控制單元(48)經調適以進入一學習模式以便獲得關於該工具之該資訊。
  9. 如請求項4之片材處理機，其中該工具為一切料工具(23)。
  10. 如請求項1或2之片材處理機，其中該片材處理機包含連接至該控制單元(48)之一人機介面(52)。
  11. 如請求項10之片材處理機，該控制單元(48)經調適以在該光障壁中斷的情況下將一警告訊息傳輸至該人機介面(52)，尤其其中僅在該光障壁之該中斷不對應於儲存在該儲存模組(50)中的該工具之該射線阻擋圖的情況下才傳輸該警告訊息。
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