Polstermaterial in Schüttgutform

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Paketen oder Behältern mit einem Polstermaterial, wobei das Polstermaterial dem Paket oder dem Behälter mit einer Zuführeinheit zugeleitet wird, wobei mittels einer Abtasteinheit Kontureigenschaften von ein oder mehreren Packstücken in dem Paket oder in dem Behälter bestimmt, von einer Logikvorrichtung verarbeitet und daraus eine Füllmenge des zu befüllenden Volumens des Pakets oder des Behälters ermittelt und daraus abgeleitet eine variierbare Menge an Polstermaterial in das Paket oder den Behälter eingebracht wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, mit der insbesondere das vorgenannte Verfahren durchgeführt werden kann. Insbesondere bei Versandhändlern werden Pakete meist voll automatisch aus einem Hochregallager individuell nach Kundenwünschen befüllt. Dabei werden in das Paket die vom Kunden bestellten Artikel eingefüllt. Abhängig von der Anzahl der einzufüllenden Artikel kommen auch unterschiedliche Paketgrößen zum Einsatz. Um zu vermeiden, dass die eingefüllten Artikel während des Posttransportes Schaden nehmen, wird Polstermaterial in Schüttgutform in das Paket eingefüllt. Insbesondere kommen Polsterflips zum Einsatz. Diese Polsterflips bestehen in der Regel aus einem biologisch abbaubaren Material. Sie werden in das Paket eingeschüttet. Die überschüssige Menge wird oberflächenplan mit der Paketoberseite abgestriffen. Anschließend wird das Paket verschlossen, etikettiert und versandt. Die abgestriffenen Polsterelemente werden aufgesammelt und für eine erneute Befüllung nachfolgender Pakete verfügbar gemacht. Dieses händisch durchgeführte Verpackungsverfahren ist zeitaufwändig und es entsteht ein nicht unerheblicher Aufwand für das Aufsammeln der überschüssigen Polsterflips.

In der Patentschrift DE 603 06 407 T2 als Übersetzung der EP 1 556 278 B1 ist ein Hohlraumfüllsystem zum automatischen Bereitstellen und Ausgeben einer Menge von Polstermaterial beschrieben, welche ausreichend ist, um den Hohlraum zu füllen, welcher in einem Behälter verblieben ist, in dem eines oder mehrere Objekte platziert wurden. Dieses Hohlraumfüllsystem weist dabei folgende Einrichtungen auf: einen Polsterspender, welcher bereit ist, eine kontrollierte Menge an Polstermaterial auszugeben, einen Behälterscanner, welcher ein Scangebiet aufweist, wobei der Behälterscanner einen Höhensensor zum Erfassen einer Höheneigenschaft eines Behälters umfasst, einen Breitensensor zum Erfassen einer Breiteneigenschaft des Behälters, und einen Kontursensor zum Erfassen einer Kontureigenschaft von dem einen oder den mehreren Objekten in dem Behälter, und eine Logikvorrichtung, welche bereit ist, erfasste Eigenschaftsinformationen, welche von dem Höhensensor, dem Breitensensor und dem Kontursensor empfangen wurden, zu verarbeiten, die Menge an Polstermaterial zu bestimmen, welche benötigt wird, um den in dem Behälter verbliebenen Hohlraum zu füllen, welcher nicht eingenommen wird durch das eine oder die mehreren Objekte, und den Polsterspender anzuweisen, die bestimmte Menge an Polstermaterial auszugeben. Weiterhin wird in der o.g. Schrift ein Gerät zum automatischen Bestimmen einer Menge von Polstermaterial, welche ausreicht, um den o.g. Hohlraum zu füllen, beschrieben.

Als nachteilig hat sich dabei inzwischen herausgestellt, dass zunächst noch das Volumen des Pakets mittels einer Messeinrichtung, welche eine Vielzahl von zusätzlichen Sensoren benötigt, ermittelt werden muss, was einerseits die Komplexität einer solchen Anlage erhöht und anderseits hinderlich hinsichtlich einer Optimierung der Durchlaufzeit sein kann. Zudem hat sich herausgestellt, dass noch ein verhältnismäßig großer Anteil an Polstermaterial im Überschuss dosiert werden muss.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, die Komplexität einer solchen Anlage zu verringern und den Einsatz an Polstermaterial zu minimieren.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass eine Information eines Informationsträgers auf dem Paket oder dem Behälter mittels einer Leseeinheit gelesen und daraus eine Information zu dem Innen-Volumen des Pakets oder des Behälters ermittelt wird, wobei aus den Kontureigenschaften des Packstückes oder der Packstücke ein höchster Punkt des Packstückes oder der Packstücke bestimmt und daraus ein erstes Befüllvolumen an Polstermaterial bestimmt wird, welches zur Befüllung bis zum höchsten Punkt des Packstückes oder der Packstücke benötigt wird.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Leseeinheit aufweist, mit der Informationen zum Typ und, daraus abgeleitet, zum Innen-Volumen des Pakets oder des Behälters bestimmbar sind, wobei die Ab- tasteinheit als optischer Laserscanner ausgeführt ist, mit dem nach einem Triangulationsverfahren ein Volumen des Packstückes oder der Packstücke sowie ein höchster Punkt des Packstückes oder der Packstücke bestimmbar und daraus ein erstes Befüllvolumen an Polstermaterial bestimmbar ist, welches zur Befüllung bis zum höchsten Punkt des Packstückes oder der Packstücke benötigt wird.

Die Komplexität einer solchen Anlage kann damit verringert werden, da eine bisher aufwendige Ermittlung des Innen-Volumens des Pakets oder des Behälters durch diese Vorgehensweise deutlich vereinfacht werden kann. Zudem kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung das erforderliche Polstermaterial genauer bestimmt werden, so dass der Einsatz an Polstermaterial im Sinne minimiert werden kann. Neben einem optimalen mechanischen Schutz der Packstücke kann das Versandvolumen minimiert werden, was vorteilhaft hinsichtlich der Versandkosten und der Abfallentsorgung ist.

Wird in einem zweiten Schritt ein zweites Befüllvolumen, über den höchsten Punkt hinaus, bestimmt und aus dem im ersten Schritt ermittelten Befüllvolumen ein Gesamtvolumen als Summe der beiden Befüllvolumen an Polstermaterial berechnet und das Gesamtvolumen an Polstermaterial in das Paket oder in den Behälter eingefüllt, kann ein optimaler Schutz der Packstücke im Paket oder im Behälter erzielt werden. Dieser definierte Überschuss an Polstermaterial dient zum einen dazu, dass genügend Polstermaterial, z.B. zum Auffüllen von Hohlräumen zwischen den Packstücken, aufgefüllt werden kann. Zum anderen wird damit gewährleistet, dass noch genügend Polstermaterial zum oberen Abschluss des Pakets oder des Behälters eingebracht werden kann.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das zweite Befüllvolumen unter Berücksichtigung einer Füllmaterialdichte und/ oder der Beschaffenheit des Packstücks oder der Packstücke vorgegeben wird. Somit lässt sich beispielsweise die Dichte des Polstermaterials erhöhen, wenn beispielsweise schwere Packstücke verpackt werden sollen. Damit kann eine optimale Fixierung erreicht werden. Bei leichten Packstücken kann dem gegenüber das zweite Befüllvolumen reduziert werden. Kundenspezifisch kann entsprechend den notwendigen Anforderungen an die Verpackung der Packstücke das zweite Befüllvolumen gewählt werden.

Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante der Vorrichtung vor, dass ein zweites Befüllvolumen, über den höchsten Punkt hinaus, anhand der Informationen zum Typ und Innen-Volumen bestimmbar und aus dem im ersten Schritt ermittelten Befüllvolumen ein Gesamtvolumen als Summe der beiden Befüllvolumen an Polstermaterial mit der Logikvorrichtung kalkulierbar und die Information über das errechnete Gesamtvolumen an Polstermaterial an eine Dosiereinheit der Zuführeinheit übertragbar ist. Die Dosiereinheit stellt dann das individuell für das jeweilige Paket benötigte Polstermaterialvolumen zur Verfügung. Über die Zuführeinrichtung wird dann das Polstermaterial in den Aufnahmebehälter eingefüllt. Anschließend wird diese Polstermenge in das Paket eingebracht, womit der Befüllvorgang abgeschlossen ist. Bei einem größeren Volumenbedarf als dem maximalen Volumen im Dosierbehälter ist eine Mehrfachbefüllung möglich.

Das zweite Befüllvolumen ist dabei unter Berücksichtigung einer Füllmaterialdichte und/ oder der Beschaffenheit des Packstücks oder der Packstücke vorgebbar. Die Vorgabewerte können in dieser vorteilhaften Vorrichtungsvariante in einer Speichereinheit der Logikvorrichtung abgelegt werden, was zu einer hohen Flexibilität beiträgt, da je nach Packstück, die Befüllmenge variiert werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird in einem weiteren Schritt nach dem Befüllen mit Polstermaterial das Paket oder der Behälter für eine bestimmte Zeit in Vibrationsbewegungen versetzt. Dann wird das Polstermaterial verdichtet, wodurch eine kompakte Fixierung der Packstücke im Paket oder Behälter erreicht wird. Eine Vorrichtungsvariante weist daher eine Rütteleinheit auf, welche von der Logikvorrichtung ansteuerbar ist, so dass ein automatisierter Ablauf ermöglicht wird.

Optional kann in einer vorteilhaften Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass das Paket, welches als einritzbarer Karton ausgeführt ist, von außen angeritzt, die dadurch entstehenden Laschen eingefaltet und ein Stulpdeckel zum Verschließen des Pakets aufgesetzt werden. Damit kann direkt nach dem Befüllen das Paket verschlossen werden.

Zur Durchführung dieser optionalen Verfahrensvariante kann die Vorrichtung eine Ritzvorrichtung zum äußeren Anritzen eines als Karton ausgeführten Pakets aufweisen, welche von der Logikvorrichtung ansteuerbar ist. Zudem kann die Vorrichtung elektromechanische oder elektropneumatische Einrichtungen zum Falten von durch das Anritzen des als Karton ausgeführten Pakets entstandenen Laschen sowie zum Aufsetzen eines Stulpdeckels auf das Paket aufweisen, welche ebenfalls von der Logikvorrichtung ansteuerbar sind. Eine entsprechende Steuerlogik in Form einer Prozesssteuerung kann in der Logikvorrichtung implementiert sein, wodurch ein kompletter, weitgehend automatisierter Verpackungsprozess realisiert werden kann. Dies spart erhebliche Kosten und Zeit und bietet insbesondere Vorteile bei einem hohen Aufkommen an zu verpackenden Packstücken.

Wird, wie dies eine besonders vorteilhafte Verfahrensvariante vorsieht, als Informationsträger auf dem Paket oder dem Behälter ein maschinenlesbarer Code in Form eines Barcodes oder eines 2D-Pixel-Codes oder ein RFID-Chip verwendet wird, kann sehr leicht der verwendete Paket- oder Behältertyp identifiziert werden.

Die entsprechende bevorzugte Vorrichtungsvariante sieht vor, dass die Information zum Typ und Innen-Volumen auf dem Paket oder auf dem Behälter als maschinenlesbarer Code in Form eines aufgedruckten oder aufgeklebten Barcodes oder eines 2D-Pixel-Codes oder eines am Paket oder am Behälter angebrachten RFID-Chip und die Leseeinheit als entsprechendes Lesegerät ausgeführt sind, wobei die Leseeinheit mit der Logikvorrichtung in Verbindung steht und somit anhand einer in der Logikvorrichtung abgelegten Vergleichstabelle aus dem Code direkt das Innen-Volumen bestimmt werden kann. Diese Art der Bestimmung des Innen-Volumens des Paketes oder des Behälters ist weniger zeitintensiv. Zudem werden teure Sensor- Komponenten, wie sie bei Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik üblich sind, vermieden, was den Investitionsbedarf für eine derartige Verpackungsvorrichtung reduziert.

Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn als Polstermaterial Polsterflips aus einem recyclebaren Schaummaterial, insbesondere aus Maisstärke, verwendet werden, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und einen Durchmesser im Bereich von 10 mm bis 20 mm, vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich zwischen 13 mm und 19 mm, und eine axiale Länge von 10 mm bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm, aufweisen. Diese Polsterflips lassen sich gut dosieren und neigen nicht dazu, die Mechanik der Befüllungsvorrichtung zu verklemmen. Zudem können diese Polsterflips aus Pflanzen hergestellt werden und sind voll biologisch abbaubar.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in einer schematischen Darstellung die Schritte des Verfahrens beginnend mit dem Abtasten der Daten für ein Paketvolumen eines Paketes;

Figur 2 ein in der Figur 1 dargestelltes Paket nach dem Befüllungsvorgang; und

Figur 3 das Paket im fertig geschlossenen Zustand. Die Figuren 1 bis 3 zeigen ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung eine als Hohlraumfüllsystem 1 ausgebildete Vorrichtung zum Befüllen von Paketen 50 oder Behältern mit Polstermaterial 80, welches insbesondere als Polsterflips, z.B. aus einem recyclebaren Schaummaterial, welches im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser im Bereich von 10 mm bis 20 mm und eine Länge von 10 mm bis 50 mm aufweist, ausgebildet ist. Dabei sind in den Figuren die Einzelschritte des Verfahrens dargestellt.

Figur 1 zeigt die Vorrichtung, welche ein Traggestell aufweisen kann, das aus Rahmenprofilen zusammengesetzt ist. In das Traggestell ist eine Transporteinrichtung 10 eingebaut, welche eine Vielzahl von Transportrollen umfassen kann, über die die Pakete 50 oder Behälter geführt werden können. In das Traggestell ist weiterhin eine Befülleinheit, bestehend aus einer Dosiereinheit und einer Zuführeinheit (nicht dargestellt) eingebaut, mit der das Polstermaterial 80 in das Paket 50 oder in den Behälter eingefüllt werden kann.

Das Paket 50 oder der Behälter weist üblicherweise ein oder mehrere Packstücke 60 auf, die es gilt, für den Transport im Paket 50 oder im Behälter vor Verrutschen zu sichern und auszupolstern. Zwischen den Packstücken 60 oder aufgrund der Geometrie der Packstücke 60 können sich auch Hohlräume 70 befinden, die es ebenfalls gilt, aufzufüllen.

Mittels einer Abtasteinheit 20 können im Paket 50 oder Behälter die Kontureigenschaften von ein oder mehreren Packstücken 60 bestimmt werden, woraus sich mittels einer Logikvorrichtung, z.B. in Gestalt eines Industrie-PC, ein Volumen der Packstücke 60 errechnen lässt und daraus eine Füllmenge des zu befüllenden Volumens des Pakets 50 oder des Behälters ermittelt wird. Diese Information dient zum Ansteuern der Dosiereinheit der Zuführeinheit, so dass eine variierbare Menge an Polstermaterial 80 in das Paket 50 oder den Behälter einbringbar ist. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Leseeinheit 40 auf, mit der Informationen zum Typ und, daraus abgeleitet, zum Innen-Volumen des Pakets 50 oder des Behälters bestimmbar sind. Die Information zum Typ und Innen-Volumen auf dem Paket 50 oder auf dem Behälter können als maschinenlesbarer Code 53 in Form eines aufgedruckten oder aufgeklebten Barcodes oder eines 2D-Pixel-Codes oder eines am Paket 50 oder am Behälter angebrachten RFID-Chip ausgeführt sein. Die Leseeinheit 40 ist als entsprechendes Lesegerät (z.B. Barcode-Scanner odgl.) konzipiert, wobei die Leseeinheit 40 die ermittelten Daten an die Logikvorrichtung überträgt.

Die Abtasteinheit 20 kann als optischer Laserscanner oder Linienscanner ausgeführt sein, mit dem nach einem Triangulationsverfahren das Volumen des Packstückes 60 oder der Packstücke 60 sowie ein höchster Punkt 61 des Packstückes 60 oder der Packstücke 60 bestimmt werden kann. Anhand der Informationen zum Innen- Volumen des Pakets 50 oder des Behälters sowie aus der Information zum Volumen des Packstücks 60 oder der Packstücke 60 kann ein erstes Befüllvolumen 90 an Polstermaterial 80 bestimmt werden, welches zur Befüllung bis zum höchsten Punkt 61 des Packstückes 60 oder der Packstücke 60 benötigt wird.

In einem zweiten Schritt wird, wie dies das erfindungsgemäße Verfahren vorsieht, ein zweites Befüllvolumen 100, über den höchsten Punkt 61 hinaus, bestimmt und aus dem im ersten Schritt ermittelten Befüllvolumen 90 ein Gesamtvolumen als Summe der beiden Befüllvolumen 90, 100 an Polstermaterial 80 berechnet und das Gesamtvolumen an Polstermaterial 80 in das Paket 50 oder in den Behälter eingefüllt, wie dies Figur 2 zeigt. Das zweite Befüllvolumen 100 kann unter Berücksichtigung einer Füllmaterialdichte und/ oder der Beschaffenheit des Packstücks 60 oder der Packstücke 60 vorgegeben werden, wobei die Vorgabewerte in einer Speichereinheit der Logikvorrichtung abgelegt sein können. In einem weiteren Schritt wird nach dem Befüllen mit Polstermaterial 80 das Paket 50 oder der Behälter für eine bestimmte Zeit in Vibrationsbewegungen versetzt. Dazu ist eine Rütteleinheit vorgesehen, welche von der Logikvorrichtung ansteuerbar ist.

Optional kann, wie dies in Figur 2 angedeutet ist, vorgesehen sein, dass das Paket 50, welches als einritzbarer Karton ausgeführt ist, von außen angeritzt, die dadurch entstehenden Laschen 51 eingefaltet und ein Stulpdeckel 52 zum Verschließen des Pakets 50 aufgesetzt werden kann (Figur 3). Dazu weist die Vorrichtung eine Ritzvorrichtung 30 auf, welche von der Logikvorrichtung ansteuerbar ist.

Zudem kann die Vorrichtung elektromechanische oder elektropneumatische Einrichtungen zum Falten der durch das Anritzen des als Karton ausgeführten Pakets 50 entstandenen Laschen 51 sowie zum Aufsetzen des Stulpdeckels 52 auf das Paket 50 aufweisen, welche von der Logikvorrichtung ansteuerbar sind. Eine entsprechende Steuerlogik in Form einer Prozesssteuerung kann in der Logikvorrichtung implementiert sein, so dass eine vollautomatische Befüllung der Pakete 50 oder der Behälter sowie ein Verschließen der Pakete 50 realisiert werden kann.