片材加工机的制作方法

1.本发明涉及一种具有卡阻检测设备的片材加工机。


背景技术：

2.片材加工机，也称为转换机，在包装工业中使用以用于将例如硬纸板、纸张或箔的原材料加工成通常呈片材形式的中间产品或最终产品。转换操作可以包括例如印刷、切割、压痕、落料、冲压和/或折叠胶粘。通常，各个操作在片材加工机的后续加工站中完成，其中片材通过传送机构从一个加工站传送到随后的一个加工站。在片材加工机指定的堆存区中转换之后，片材可以收集为垂直的堆叠。
3.现代片材加工机能够实现片材的高产量，即高加工速度。然而，高的加工速度增加了片材或片材的一部分被卡在片材加工机的加工站中的一个中的风险。例如，落料操作包括用落料工具破坏片材中的刻痕(其中刻痕已经在之前的加工步骤中形成)，从而将坯料向下推入用于收集坯料的堆存区。如果片材或任何坯料卡在落料工具或堆存区，加工机的进一步运行可以导致生产出一整批损坏的坯料，或至少是质量下降的坯料。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于在加工机中可靠地检测卡阻的装置。优选的，该装置应该是简单且便宜的。
5.us2007/012204公开了一种具有检测片材的正面的两束光线的位于旋转印刷机输出处的卡阻检测系统和一种检查片材的正确行程以检测可能存在的卡阻的系统。它不使用光幕(light curtain)。
6.本发明的目的通过带有卡阻检测设备的片材加工机得到解决，卡阻检测设备包括光发射元件和光接收元件，在片材加工机的加工站的检测区域内形成光栅。卡阻检测设备进一步包括控制单元，控制单元连接到光接收元件，并适于在光栅被中断时进行记录。
7.光栅是用于检测沿光栅的检测区域中是否存在任何片材、坯料或其部分的简单且具有成本效益的选择。进一步地，从光接收元件接收到的信号是可靠的待测量参量。
8.此外，光接收元件的响应时间可以足够低以区分由于片材加工机的正常操作(例如，坯料被推动通过坯料分离站的检测区)而导致的光栅中断和由于卡住的片材、坯料和/或其部分而导致的中断。具体地，卡住的片材、坯料和/或其部分预期中断光栅的持续时间要比片材或坯料在片材加工机的正常操作过程中通过检测区域的时间长得多。
9.由光发射元件和光接收元件在检测区域内形成的光栅是包括一个以上光线的光幕，控制单元适于在一种或多种光线中断时进行记录。
10.在本例中，光发射元件包括一个以上的光发射源，光接收元件包括一个以上的光接收传感器，其中每个光接收传感器与光发射源中的一个相关联。
11.光幕允许控制单元以空间分辨的方式记录光幕的任何中断。换句话说，控制单元可以获得在检测区域内的任何物体的空间分辨信息。
12.根据光发射源的数量和光接收传感器的数量、检测区域的大小以及相关联的一对光发射源和光接收传感器之间的间距，光幕可以是基本上连续的光幕。
13.为了增强卡阻检测设备的可靠性，光幕可以延伸超过检测区域宽度的至少80％，特别是超过检测区域宽度的至少90％。优选地，光幕基本上延伸超过检测区域的整个宽度，以确保没有片材、坯料和/或其部分可以存在于检测区域而不被控制单元记录。
14.为了提供一种用于对准光发射元件和光接收元件的简单布置，光接收元件和光发射元件可以分别安装在第一轨道和第二轨道上，第一轨道和第二轨道特别是彼此平行。
15.在一种变型中，检测区域设置在用于收集由片材加工机加工的片材或坯料的支架下面。
16.支架可以是不停止的支架，也表示为“不停机”。这种不停止的支架通常包括一系列可伸缩的杆，也称为“剑”，它们彼此侧向间隔开。由于可伸缩杆之间产生的间距，存在本应堆存在不停止的支架的片材或坯料被卡在可伸缩杆之间的风险。在这种情况下，如果检测区域在支架下方，卡阻检测设备可以记录光栅的中断。换句话说，卡阻检测设备可以监测片材或坯料是否正确地布置在支架上。
17.加工站可包括至少部分布置在检测区域内的工具，其中控制单元包括用于存储关于工具的信息的存储模块。
18.加工站的工具处物体被卡阻的风险更高，因为工具与片材加工机中正在被加工的片材相互作用。工具的任何未对准和/或故障都可能因此成为片材、坯料或其部分卡在片材加工机中的原因。
19.优选地，关于工具的信息包括光线阻挡图，光线阻挡图表明光栅是否被工具中断，特别是一个或多个光线是否被工具中断。
20.换句话说，光线阻挡图代表了布置在检测区域里的工具的部分的几何形状。由于控制单元基于光线阻挡图知道工具的几何形状，光栅的中断，特别是仅仅由于工具的存在而引起的一条或多条光线的中断，可以很容易地被控制单元识别出来。这允许可靠地区分来自工具的中断和来自卡在检测区域内的物体的中断。
21.为了使控制单元能够区分不同的工具，关于工具的信息可以包括工具标识符。
22.工具标识符可以通过扫描标签(例如rfid标签、条形码和/或qr码)来确定。
23.卡阻检测设备可以包括检测装置，该检测装置适于扫描用于工具的标签类型。
24.片材加工机中使用的工具通常必须在不同的加工作业之间进行更换，以适合相应加工作业的必要转换操作。通过为所使用的每个工具提供工具标识符，控制单元可以通过相关的工具自动识别存储在存储模块中的光线阻挡图。
25.为了确保对于加工站中使用的每个工具都可以获得相关联的光线阻挡图，如果工具标识符还没有存储在具有关联光纤阻挡图的存储模块中，则控制单元可以适于自动确定工具的光线阻挡图。
26.这意味着控制单元可以自动确定光线阻挡图，而不需要片材加工机的操作员进行任何干预，其中先前未知的工具标识符变成关联至确定的光线阻挡图。
27.为了获取关于工具的信息，控制单元可以调整为进入学习模式。优选地，在学习模式中完成光线阻挡图的自动确定。
28.该工具尤其是落料工具。在落料操作中，物体在相应的坯料分离站中卡住的风险
特别高，因为坯料必须成功地与加工过的片材中分离。因此，监测落料工具的正确功能，特别适合于防止片材加工机的运行中的中断。
29.为了向片材加工机的操作员提供有关片材加工机当前状态的信息，片材加工机可以包括连接至控制单元的的人机界面，例如触敏显示器。
30.优选地，如果光栅被中断，控制单元适于向人机界面传送警告信息，特别是其中警告信息仅在光栅的中断不对应于存储在存储模块的工具的光线阻挡图的情况下传送。
31.警告信息还可以包括检测区域中被中断的光栅的确切位置，以更容易识别卡在检测区域的物体。
32.工具信息，特别是工具标识符，可以在人机界面上显示，以允许操作员检查安装了正确的工具。工具标识符也可以由操作员提供，并也传送到控制单元。
33.此外，当控制单元处于学习模式时，可以在人机界面上显示消息以通知操作员需要获得关于安装工具的额外信息。
附图说明
34.本发明的进一步优点和特征将从本发明的以下描述和示出了本发明的非限制性示意性实施方式的附图中变得显而易见，其中：
[0035]-图1示意性示出了根据本发明的片材加工机；
[0036]-图2示意性示出了由图1的片材加工机加工的片材的俯视图；
[0037]-图3示出了在图1的片材加工机中使用的卡阻检测设备的透视图，
[0038]-图4示出了图3的卡阻检测设备的另一透视图，其中工具布置在卡阻检测设备的检测区域中，
[0039]-图5示出了图4的卡阻检测设备的主视图，和
[0040]-图6示出了另一个卡阻检测设备的透视图和图1中片材加工机的支架。
具体实施方式
[0041]
图1示意性示出了片材加工机10，其能够从一连串片材12中切割出坯料11(见图2)。这些坯料11通常是用于随后的折叠和粘合以形成包装盒。然而，片材12可能通常是由纸、硬纸板、箔、这些材料的复合材料或在包装行业中常规使用的任何其他材料制成。
[0042]
片材加工机10包括并列的但彼此相互依赖的一系列加工站，以形成一个统一的组件。加工机10包括装载站14，其后是切割站16(通常也称为冲压站)，包括例如模压机或压板机18，在其处片材12通过切割而被转换，废料清除站20，在其中大部分废弃部分被剥离，落料分离站22(也通常称为接收站)，用于通过落料工具23分离坯料11(或落料操作)，以及用于将被冲压片材12的残余废弃片材25(见图2)清除的排空站24。
[0043]
加工站的数量和性质可以根据在片材12上将要执行的转换操作的性质和复杂性而变化。
[0044]
片材加工机10还具有传送机构26，其在所示实施方式中为传送装置，以能够将每个片材12从装载站14的出口单独地移动到排空站24。
[0045]
传送装置使用一系列夹持杆28，夹持杆28安装成可借助于两圈链条30移动，片材加工机10的每一侧各侧向放置一圈链条30。每圈链条30绕圈行进，以允许夹持杆28沿着依
次经过切割站16、废料清除站20、坯料分离站22和排空站24的轨迹。
[0046]
每个夹持杆28在从动轮32和空转轮34之间的通道的基本上水平的平面中的向外的路径上运动，然后在片材加工机10顶部的返回路径上运动。一旦回到从动轮32，则每个夹持杆28能够在片材12的前边缘处抓取新的片材12。
[0047]
在图1中，每个加工站以两个矩形的形式示出，分别表示其位于片材12的运动平面的每一侧的顶部部分和底部部分。
[0048]
在图1中，横向(或侧向)、纵向和垂直方向由正交空间系统(t、l、v)表示。
[0049]
术语“上游”和“下游”是参照位于图1中箭头d所示的处理方向的片材12的运动方向定义的。
[0050]
在图2中，示出了正在被片材加工机10(参见图1)加工的片材12的当前状态和形状，其中按照图1中片材加工机10的加工站的顺序布置了片材12的俯视图。
[0051]
在装载站14中，片材12设置为具有矩形或二次曲面的平坦片材。
[0052]
在切割站16中，通过例如通过一系列刻痕和/或穿孔在片材12中形成弱化的边缘38来制备坯料11的轮廓。
[0053]
在废料清除站20中，片材12的选定部分(如图2中阴影区域40所示)被切割出来并从片材12中排出。
[0054]
最后，坯料11与坯料分离站22中的片材12分离，使得从所示的实施方式的片材12得到具有中间开口42的两个十字形的坯料11。
[0055]
在排空站24中移除片材12的其余部分，即残余废弃片材25。
[0056]
当然，图2中所示的顺序在本质上只是说明性的。片材12和/或坯料11的不同形状和尺寸可分别由片材加工机10使用和形成，这取决于所使用的片材12的类型和由片材加工机10提供的加工站。
[0057]
回到图1，片材加工机10还包括在坯料分离站22中的第一卡阻检测设备44和第二卡阻检测设备46。
[0058]
原则上，只能使用单个卡阻检测设备44、46。此外，卡阻检测设备44可以放置在片材加工机10的任何加工站上，取决于哪个位置是最重要的位置和/或是用于监测片材12、坯料11或其部分是否被卡住的最适合的位置。
[0059]
第一卡阻检测设备44和第二卡阻检测设备46例如通过以太网连接连接到控制单元48。然而，第一和第二卡阻检测设备44和46也可以通过分别在第一和第二卡阻检测设备44和46与控制单元48之间提供足够快的信号交换的任何方式分别连接到控制单元48中。例如，该连接也可以例如通过wi-fi无线地建立。
[0060]
原则上，第一和第二卡阻检测设备44和46中的每一个都可以具有与相应的卡阻检测设备44和46相关联的他们自己的控制单元48。
[0061]
控制单元48包括存储模块50，用于存储关于落料工具23的信息。
[0062]
第一卡阻检测设备44靠近落料工具23布置，使得落料工具23部分地布置在第一卡阻检测设备44的第一检测区域53(见图3)内。
[0063]
第二卡阻检测设备46布置在支架54的下方，在所示实施方式中为不停止的支架。更具体地说，第二卡阻检测设备46布置在支架54的一系列可伸缩杆55(也见图6)的下方。
[0064]
控制单元48进一步连接到人机界面52，该人机界面52在所示实施方式中为触敏显
示器。
[0065]
通过人机界面52，片材加工机10的(未示出的)操作员可以了解片材加工机10的当前状态，也可以控制片材加工机10的操作。
[0066]
在图3中，示出了第一卡阻检测设备44的透视图。
[0067]
第一卡阻检测设备44包括第一轨道58和第二轨道60，其中第一轨道58包括集成的(即，未明确示出的)光发射元件，第二轨道60包括集成的(即，未明确示出的)光接收元件。
[0068]
光发射元件具有多个光发射源，特别是多个激光发射光斑，而光接收元件具有多个光接收传感器，其中每个光接收传感器与光发射源之一相关联。这种布置在第一轨道58和第二轨道60之间形成了由大量的单独光线组成的基本上连续的光幕62。
[0069]
此外，光幕62布置在坯料分离站22的第一检测区域53中，并且基本上延伸超过第一检测区域53的整个尺寸。
[0070]
第一轨道58和第二轨道60分别安装在第一框架66和第二框架68上。第一和第二框架66和68安装在坯料分离站22上。
[0071]
因此，第一卡阻检测设备44可以重装到现有的片材加工机10。
[0072]
可替代地，第一和第二框架66和68分别也可以是坯料分离站22的一部分，第一和第二轨道58和60安装至该部分。
[0073]
图4示出了第一卡阻检测设备44的另一个透视图。
[0074]
在图4中，落料工具23部分地布置在坯料分离站22的第一检测区域53内。
[0075]
图4所示的落料工具23为下部落料工具，即由形成网格的纵向和横向杆70组成。坯料11可以从该网格的间隔72中掉落，并垂直堆积在支架54上(见图1)。
[0076]
图5示出了图4的第一卡阻检测设备44的主视图。
[0077]
从图5可以更清楚地看出，落料工具23借助于第一突出物74和第二突出物76穿过光幕62。第一和第二突出物74和76的数量和布置是图4和图5所示的落料工具23的特征。
[0078]
在图6中示出了第二卡阻检测设备46的透视图。
[0079]
第二卡阻检测设备46基本上对应于第一卡阻检测设备44。相同和功能相同的组件设置有相同的附图标记。
[0080]
第二卡阻检测设备46还包括第一轨道58和第二轨道60，其中第一轨道58包括集成的(即，未明确示出的)光发射元件，第二轨道60包括集成的(即，未明确示出的)光接收元件。
[0081]
光发射元件具有多个光发射源，特别是多个激光发射光斑，而光接收元件具有多个光接收传感器，其中每个光接收传感器与光发射源之一相关联。这种布置在第一轨道58和第二轨道60之间形成有基本上连续的光幕62。
[0082]
此外，光幕62设置在落料分离站22的第二检测区域78中，并延伸超过第二检测区域78的大部分。
[0083]
第二检测区域78布置在支架54的下方，更具体地说，布置在支架54的可伸缩杆55的上部侧形成的堆存区80的下方。可伸缩杆55在工作位置和休息位置之间可移位，如图6中的双箭头p所示。
[0084]
在图6中示出了可伸缩杆55的工作位置，即在其中可伸缩杆55从支架54的第一撞纸机84延伸到第二撞纸机86的位置。
[0085]
接下来，更详细地分别描述了第一和第二卡阻检测设备44和46的作用方式。
[0086]
在用于给定的加工作业的片材加工机10的设置期间，片材加工机10的操作员将所期望的落料操作所需的落料工具23安装在坯料分离站22中。
[0087]
如前所述，只要落料工具23保持安装在坯料分离站22中，第一和第二突出物74和76(见图4和图5)将中断第一卡阻检测设备44的光发射元件和光接收元件之间的多个光线。
[0088]
这导致与中断的光线相关联的光接收传感器的传感器信号的变化。通常，在这种情况下发生传感器信号的强度降低至零或降低至光接收传感器的噪声水平。
[0089]
为了使控制单元48能够考虑到这些中断的光线，关于在落料分离站中所使用的工具(即关于安装的落料工具23)的信息存储在控制单元48的存储模块50中。
[0090]
关于落料工具23的信息包括工具标识符。工具标识符可由片材加工机10的操作员或通过扫描落料工具23上的标签(例如(未示出的)rfid标签)提供给控制单元48。
[0091]
此外，关于落料工具23的信息包括光线阻挡图。光线阻挡图定义了第一卡阻检测设备44的光幕62的哪些光线预期将被落料工具23的第一和第二突出物74和76中断。
[0092]
如果落料工具23的工具标识符不存在于存储模块50中，控制单元48进入学习模式。在学习模式下，控制单元48计算出当前安装的落料工具23的光线阻挡图，与工具标识符相关联并存储在存储模块50中。该过程由控制单元48自动完成，即片材加工机10的操作员不需要提供光线阻挡图。
[0093]
如果落料工具23的工具标识符已经存在于存储模块50中，则控制单元48将光线阻挡图与当前中断的光线进行比较。如果发现任何不一致，就会向人机界面52发送错误消息以通知片材加工机的操作员。
[0094]
如果落料工具23根本不提供工具标识符，则控制单元48适于将当前中断的光线与存储在存储模块50中的光线阻挡图进行比较。如果找到匹配的光线阻挡图，则可以将相关的工具标识符传输到人机界面52，以便操作员检查工具标识符是否正确。如果没有找到匹配的光线阻挡图，控制单元48生成工具标识符，将该工具标识符与光线阻挡图关联起来，并向人机界面52发送新工具已被识别的消息。
[0095]
因此，在片材加工机10的设置过程中，控制单元48可以自动识别所使用的落料工具23和预计将被所述落料工具23中断的第一检测区域53中的光幕62的光线。同时，任何差异都可以在设置过程中马上报告给片材加工机10的操作员，以避免加工作业中的任何错误。
[0096]
从图6可以看出，支架54不会中断布置在第二检测区域78中的光幕62的任何光线。因此，不需要为第二卡阻检测设备46定义光线阻挡图。但是，控制单元48仍然可以生成光线阻挡图，表明布置在第二检测区域78中的光幕62的光线没有被支架54阻挡。
[0097]
在片材加工机10的操作过程中，第一和第二卡阻检测设备44和46分别用于监测没有物体被卡在或卡住在第一和/或第二检测区域64和78中。
[0098]
这种物体尤其可能是片材12、坯料11和/或其部分，例如，它们被落料工具23的网格困住(见图4)，或它们在支架54(见图6)的可伸缩杆55之间滑动并卡在此位置。
[0099]
如果有物体卡在坯料分离站22中，整个片材加工机10必须停止，因为进一步操作将导致生产质量不合格的坯料11。此外，坯料分离站22的零件可能会被卡住的物体损坏。
[0100]
然而，如果物体分别在第一和/或第二检测区域53和78中被卡住，则物体位置处的
相应的光幕62的光线被中断，导致与中断光线相关联的由光接收传感器传输的传感器信号发生变化。
[0101]
传感器信号的这种变化由控制单元48登记，以便控制单元48可以向人机界面52发送警告信息，以通知片材加工机10的操作员，有物体卡在检测区域64和78中的至少一个中。
[0102]
警告信息优选地包括中断光线的位置。据此，操作员可停止片材加工机10的操作，并将卡住的物体移开。
[0103]
通常，也有可能一旦控制单元48记录光幕62的中任何的中断，片材加工机10的操作就自动停止。
[0104]
此外，在控制单元48的存储模块50中，可以存储最小中断时间，并且控制单元48能够适于仅将警告信息传送到人机界面和/或如果中断的光线保持中断了至少最小中断时间时停止片材加工机10的操作。这允许更可靠的检测，并最大限度地减少错误警告信息和/或片材加工机10的不必要的操作停止。
[0105]
根据本发明的片材加工机10提供了一种用于检测卡在坯料分离站22中物体的简单且可靠的装置。