Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Steuern einer Einstossvorrichtung
Bisher war das Problem der selbsttätigen Steuerung einer Einstossvorrichtung, mit welcher in unregelmässiger Folge eintreffende und am Ende einer Zuführbahn gegen einen Anschlag auflaufende, unter sich gleichwertige Gegenstände einzeln einer Verpackungsmaschine zugeführt werden, nicht befriedigend gelöst.
Es war zwar bekannt, am Ende der Zuführbahn einen elektrischen Kontakt oder eine mechanische Verriegelung anzubringen, bzw. den Anschlag selbst als Kontakt auszubilden, und die Einstossvorrichtung über diesen Kontakt oder mit Hilfe der Verriegelung nur dann in Tätigkeit zu setzen, wenn mindestens ein Gegenstand gegen den Kontakt aufgelaufen ist. Je nach der Reibung zwischen der Zuführbahn und den auf ihr liegenden Gegenständen ist aber der Kontaktdruck unter Umständen sehr gering, wodurch die Betriebssicherheit oft zu wünschen übrig lässt. Aus verschiedenen Gründen wäre es auch erwünscht, einerseits die Einstossvorrichtung erst nach dem Auflaufen einer die Anzahl 1 übersteigenden Minimalanzahl von Gegenständen einzuschalten und andererseits die Arbeitskadenz dieser Vorrichtung bei spärlich eintreffenden Gegenständen klein und bei einer grossen Eintreffolge gross zu halten.
Die Erfindung, die ein Verfahren der eingangs erwähnten Art betrifft, löst diese Aufgabe in einfacher Weise dadurch, dass die in unregelmässiger Folge eintreffenden Gegenstände einzeln durch Abtastmittel registriert und die derart gewonnenen Informationen einer digitalen Speichervorrichtung zugeführt und dort gespeichert werden, dass bei jedem Einstossen eines Gegenstandes die Speichervorrichtung im Sinne einer Substraktion einer gespeicherten Einheit beeinflusst wird, und dass die Antriebsmittel der Einstossvorrichtung in Funktion der Anzahl der momentan von der Speichervorrichtung gespeicherten Einheiten derart geregelt wird, dass bei einer gegebenen Höchstfrequenz des Eintreffens der Gegenstände die Anzahl der auf der Zuführbahn zwischen den Abtastmitteln und dem Anschlag vorrätigen Gegenstände dauernd innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt.
Des weiteren hat die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens zum Gegenstand. Diese Vorrichtung ist erflndungsgemäss gekennzeichnet durch Abtastmittel zum einzelnen Registrieren von auf einer Zuführbahn eintreffenden Gegenständen, eine digitale Speichervorrichtung zur Speicherung von durch die Abtastmittel ausgelösten positiven Impulsen, mit einer Einstossvorrichtung gekoppelte Impulserzeugungsmittel, die bei jeder Einstossbewegung zwecks Löschung eines gespeicherten positiven Impulses einen negativen Impuls an die Speichervorrichtung abgeben, und ferner gekennzeichnet durch auf die Antriebsmittel der Einstossvorrichtung einwirkende Regelmittel, welche derart mit der Speichervorrichtung zusammengeschaltet sind, dass die Regelmittel entsprechend der Anzahl der gespeicherten positiven Impulse selbsttätig eingestellt werden.
Das Verfahren nach der Erfindung und die Vorrichtung sind nachstehend unter Beizug der Zeichnung beispielsweise erläutert:
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil der Vorrichtung, und zwar die Zuführbahn, den Anschlag und die Abtastmittel.
Die Fig. 2 veranschaulicht die restlichen Teile dieser Vorrichtung, insbesondere die Speichervorrichtung und die Mittel zum Einstossen der Gegenstände in eine auf der Zeichnung nicht ersichtliche Verpakkungsmaschine.
Die Zuführbahn wird durch ein mit gleichmässiger Geschwindigkeit um eine Rolle 3 laufendes Förderband 2 gebildet, auf dessen Anfang die unter sich gleichartigen Gegenstände 1 in unregelmässiger Folge aufgelegt werden. Das Band 2 transportiert die Gegenstände 1 in Richtung gegen einen Anschlag 4, vor dem sie sich aufstauen. Zwecks Registrierung der eintreffenden Gegenstände sind knapp über der Höhe des oberen Trums des Bandes 2 eine Lichtquelle 5 und eine Photozelle 7 angeordnet. Bei Durchlaufen eines Gegenstandes durch den von der Lichtquelle 5 ausgehenden Lichtstrahl 6 wird dieser kurzzeitig unterbrochen und jeder Gegenstand durch die Photozelle 7 einzeln registriert.
An die Photozelle 7 ist ein Verstärker 8 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Antriebsmagnet 9 eines Schrittschaltwerkes 10 verbunden ist. Das Schaltrad dieses Werks 10 sitzt starr auf einer Achse 11, ebenso wie ein Sonnenrad 12 eines Planeten-Differenzialgetriebes. Letzteres enthält ausserdem zwei einerseits mit dem Sonnenrad 12 und andererseits einer Innenverzahnung eines Zahnkranzes 15 kämmende Planetenräder 13, welche lose auf einem gegabelten Steg 14 sitzen. Auf einem Ansatz dieses Steges ist ein Kettenrad 31 aufgekeilt, über das eine andererseits auf einem Kettenrad 30 aufliegende Kette 32 geführt ist.
Durch Verstellung des Steges 14 wird dermassen die Einstellung eines die Drehzahl eines Antriebsmotors 26 beeinflussenden Regelwiderstandes 29 verändert. Mit 28 ist die vom Motor 26 zum Regelwiderstand 29 führende Leitung bezeichnet. Dagegen ist auf der Zeichnung die den Motor speisende Kraftleitung weggelassen.
Der Motor 26 dient zum Antreiben einer Einstossvorrichtung, die sich im wesentlichen aus einer über einen Riemen 27 angetriebenen Scheibe 18, einem bei 22 drehbar gelagerten, mit einem Gleitstein 20 in eine eingefräste Kurvenbahn 19 greifenden Hebel 21 und ferner den Hebeln 23 und 24 zusammensetzt. Die Hebel 21 und 23 sind gegeneinander drehfest, während der Hebel 24 in bezug auf den Hebel 23 schwenkbar ist. Beim Drehen der Scheibe 18 führt der Hebel 21 innerhalb den auf der Zeichnung angegebenen Endlagen eine Schwenkbewegung aus, wodurch sich der mittels geeigneter Führungen geführte Hebel 24 in die punktiert angedeutete Endstellung bewegt und den direkt gegen den Anschlag 4 anliegenden Gegenstand 1 auf eine geneigte Bahn 25 schiebt, von wo der Gegenstand direkt von an sich bekannten Organen einer Verpackungsmaschine übernommen wird.
Auf einer Achse 17 der Scheibe 18 sitzt noch ein mit einer Aussenverzahnung des Zahnkranzes 15 kämmendes Schneckenrad 16. Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Jeder durch das Transportband 2 zugeführte Gegenstand 1 velhrsacht ein kurzzeitiges Unterbrechen des Lichtstrahls 6. Der Photozellenstrom wird somit unterbrochen, und es wird der am Verstärker 8 liegende Magnet 9 kurzzeitig stromlos. Beim Wiedereinschalten verdreht er mittels eines Ankers und einer daran sitzenden Klinke das Schaltrad des Schrittschaltwerks 10. Infolge der Verdrehung des Sonnenrades 12 sind die Planetenräder 13 gezwungen, eine Umlaufs- bewegung über eine geringe Strecke auszuführen. An dieser Bewegung nimmt der Steg 14 teil, was zu einer Verstellung des Regelwiderstandes 29 führt.
Andererseits wird bei jeder vollen Umdrehung der Scheibe 18, das heisst bei jeder Einstossbewegung, über die Welle 17 und das Schneckenrad 16 der Zahnkranz 15 so weit verstellt, dass die von den Planetenrädern 13 bei Registrierung eines Gegenstandes 1 durchgeführte Umlaufbewegung wieder rückgängig gemacht wird.
Das Schrittschaltwerk 10 gibt demnach positive Impulse mechanischer Natur an den Getriebespeicher.
Gleichzeitig kann dieser Speicher von der Einstossvorrichtung negative Impulse empfangen. Durch geeignete Wahl der Übersetzungsverhältnisse zwischen Zahnkranz IS und Schneckenrad 16 und der Anzahl der Zähne des Schaltrades des Schrittschaltwerkes 10 hat man es leicht in der Hand dafür zu sorgen, dass sich die positiven und negativen Impulse sofern sie in gleicher Zahl eintreffen, gegenseitig aufheben. Selbstverständlich muss die Höchstfrequenz der Zufuhr der Gegenstände 1 so sein, dass die Einstossvorrichtung imstande ist, bei der innerhalb des Regelbereiches des Widerstandes 29 auftretenden Maximaldrehzahl des Motors 26 mindestens ebensoviel Gegenstände einzustossen wie die Höchstzahl der im gleichen Zeitabschnitt am Anfang des Transportbandes 2 eintreffenden Gegenstände.
Zudem ist darauf zu achten, dass immer eine gewisse minimale Anzahl von Gegenständen sich vor dem Anschlag 4 befinden.
Dies bereitet keine Schwierigkeiten. Man braucht lediglich die Speichereinrichtung derart voreinzustellen, dass der Motor 26 erst dann langsam drehen kann, wenn mehr Gegenstände zum Einstossen bereit sind als die genannte Minimalanzahl. Bei dieser Einstellung befindet sich der Impulsspeicher sozusagen in Ruhestellung, weil die Einstossvorrichtung nur so lange negative Impulse an ihn abzugeben vermag, bis die positiven Impulse ausgelöscht sind, die nach dem Auflaufen der genannten Mindestzahl von Gegenständen am Anschlag 4 in den Speicher eingezählt wurden. Beispielsweise kann man die Einstellung so vornehmen, dass die Anzahl der zum Einstossen bereitliegenden Gegenstände immer zwischen 5 und 20 liegt, unabhängig von der Anzahl der innerhalb einer bestimmten Zeit den Lichtstrahl 6 unterbrechenden Gegenstände.
Es braucht wohl nicht betont zu werden, dass innerhalb des Erfindungsgedankens zahlreiche Ausführungen möglich sind. Anstelle des beschriebenen mechanischen Impuls speichers könnte man auch einen rein elektrischen oder einen teilweise elektrisch arbeitenden Impuls speicher verwenden, wie beispielsweise einen Impulsspeicher mit zwei durch elektrische Impulse angetriebenen Einzählwählern, und zwar einem Wähler für die positiven Impulse und einem weiteren Wähler für die negativen Impulse. Mit Hilfe geeigneter Vergleichsmittel könnte dann dauernd festgestellt werden, welches der momentane Speicherzustand ist, das heisst wieviele negative Impulse für die Zurückführung des Speichers in die Nullstellung benötigt werden.
Von wesentlicher Bedeutung wäre auch bei einer solchen Vorrichtung die Tatsache, dass die Antriebsmittel der Einstossvorrichtung in Funktion der momentan vom Impulsspeicher gespeicherten, positiven Impulse geregelt wird.
Es ist selbstverständlich, dass bei jedem Einstosshub zwei oder mehr Gegenstände gleichzeitig der Verpackungsmaschine zugeführt werden können, beispielsweise bei der Speisung einer Zwillings-Verpackungsmaschine. In einem solchen Falle wäre der Hebel 24 an seinem freien Ende entsprechend breit auszubilden, und es müsste dank Wahl geeigneter Übersetzungsverhältnisse zwischen der Scheibe 18 und dem Zahnkranz 15 dafür Sorge getragen werden, dass bei jedem Umlauf der Scheibe 18 so viel gespeicherte, positive Impulse gelöscht werden, als Gegenstände bei jedem Hub des Hebels 24 eingestossen werden.
Method and device for the automatic control of a push-in device
So far, the problem of the automatic control of a push-in device with which items of equal value arriving in irregular succession and running against a stop at the end of a feed path are individually fed to a packaging machine has not been satisfactorily solved.
It was known to attach an electrical contact or a mechanical lock at the end of the feed path, or to design the stop itself as a contact, and to only activate the push-in device via this contact or with the aid of the lock when at least one object is against the contact has accrued. Depending on the friction between the feed track and the objects lying on it, however, the contact pressure may be very low, so that the operational reliability often leaves something to be desired. For various reasons it would also be desirable, on the one hand, to switch on the push-in device only after a minimum number of objects in excess of 1 has come into play and, on the other hand, to keep the work rate of this device small for sparse objects and high for a large number of objects.
The invention, which relates to a method of the type mentioned at the beginning, solves this problem in a simple manner in that the objects arriving in irregular sequence are individually registered by scanning means and the information obtained in this way is fed to a digital storage device and stored there so that one Object, the storage device is influenced in the sense of a subtraction of a stored unit, and that the drive means of the push-in device is regulated as a function of the number of units currently stored by the storage device in such a way that at a given maximum frequency of the arrival of the objects, the number of on the feed path between the scanning means and the stop items in stock is always within predetermined limits.
The invention also relates to a device for carrying out the new method. According to the invention, this device is characterized by scanning means for individually registering objects arriving on a feed path, a digital memory device for storing positive pulses triggered by the scanning means, pulse generating means coupled to a push-in device which generate a negative pulse with each push-in movement in order to delete a stored positive pulse release the storage device, and further characterized by control means acting on the drive means of the push-in device which are interconnected with the storage device in such a way that the control means are automatically set according to the number of stored positive pulses.
The method according to the invention and the device are explained below with reference to the drawing, for example:
Fig. 1 shows schematically part of the device, namely the feed track, the stop and the scanning means.
FIG. 2 illustrates the remaining parts of this device, in particular the storage device and the means for pushing the objects into a packaging machine not shown in the drawing.
The feed path is formed by a conveyor belt 2 running at a constant speed around a roller 3, on the beginning of which the objects 1 of the same type are placed in an irregular sequence. The belt 2 transports the objects 1 in the direction of a stop 4 in front of which they accumulate. For the purpose of registering the arriving objects, a light source 5 and a photocell 7 are arranged just above the height of the upper run of the belt 2. When an object passes through the light beam 6 emanating from the light source 5, this is briefly interrupted and each object is registered individually by the photocell 7.
An amplifier 8 is connected to the photocell 7, the output of which is connected to a drive magnet 9 of a stepping mechanism 10. The ratchet wheel of this work 10 sits rigidly on an axle 11, as does a sun gear 12 of a planetary differential gear. The latter also contains two planet gears 13 which mesh with the sun gear 12 on the one hand and an internal toothing of a ring gear 15 on the other hand and sit loosely on a forked web 14. A sprocket 31 is keyed onto one extension of this web, over which a chain 32 resting on the other hand on a sprocket 30 is guided.
By adjusting the web 14, the setting of a control resistor 29 influencing the speed of a drive motor 26 is changed in this way. The line leading from the motor 26 to the variable resistor 29 is denoted by 28. In contrast, the power line feeding the motor is omitted from the drawing.
The motor 26 is used to drive a pusher device which is essentially composed of a pulley 18 driven by a belt 27, a lever 21 rotatably mounted at 22 and engaging with a sliding block 20 in a milled cam track 19 and also levers 23 and 24. The levers 21 and 23 are non-rotatable with respect to one another, while the lever 24 is pivotable with respect to the lever 23. When the disc 18 is rotated, the lever 21 executes a pivoting movement within the end positions indicated in the drawing, whereby the lever 24, guided by means of suitable guides, moves into the end position indicated by dotted lines and the object 1 directly against the stop 4 on an inclined path 25 pushes, from where the object is taken over directly by known organs of a packaging machine.
A worm wheel 16, which meshes with an external toothing of the toothed ring 15, sits on an axis 17 of the disk 18. The mode of operation of the device described is as follows:
Each object 1 fed by the conveyor belt 2 causes a brief interruption of the light beam 6. The photocell current is thus interrupted, and the magnet 9 on the amplifier 8 is briefly de-energized. When it is switched on again, it rotates the ratchet wheel of the stepping mechanism 10 by means of an armature and a pawl seated on it. As a result of the rotation of the sun wheel 12, the planet wheels 13 are forced to perform a circular movement over a short distance. The web 14 takes part in this movement, which leads to an adjustment of the control resistor 29.
On the other hand, with each full revolution of the disk 18, i.e. with each pushing-in movement, the ring gear 15 is adjusted so far via the shaft 17 and the worm wheel 16 that the revolving movement performed by the planet wheels 13 when an object 1 is registered is reversed.
The stepping mechanism 10 accordingly gives positive pulses of a mechanical nature to the gearbox memory.
At the same time, this memory can receive negative pulses from the pusher. By suitable selection of the transmission ratios between the gear rim IS and worm wheel 16 and the number of teeth of the indexing wheel of the stepping mechanism 10, it is easy to ensure that the positive and negative pulses cancel each other out if they arrive in the same number. Of course, the maximum frequency of the supply of the objects 1 must be such that the push-in device is able to push in at least as many objects as the maximum number of objects arriving at the beginning of the conveyor belt 2 in the same period of time at the maximum speed of the motor 26 occurring within the control range of the resistor 29.
In addition, it must be ensured that there is always a certain minimum number of objects in front of the stop 4.
This is not a problem. It is only necessary to preset the storage device in such a way that the motor 26 can only rotate slowly when more objects are ready to be pushed in than the specified minimum number. With this setting, the pulse memory is, so to speak, at rest because the pusher device can only deliver negative pulses to it until the positive pulses that were counted into the memory after the aforementioned minimum number of objects hit the stop 4 are extinguished. For example, the setting can be made so that the number of objects ready to be pushed in is always between 5 and 20, regardless of the number of objects which interrupt the light beam 6 within a certain time.
Needless to say, numerous designs are possible within the concept of the invention. Instead of the mechanical pulse memory described, you could also use a purely electrical or a partially electrically operating pulse memory, such as a pulse memory with two counters driven by electrical pulses, namely a voter for the positive pulses and another voter for the negative pulses. With the aid of suitable comparison means, it could then be continuously determined what the current memory state is, that is to say how many negative pulses are required for returning the memory to the zero position.
In such a device, the fact that the drive means of the push-in device is regulated as a function of the positive pulses currently stored in the pulse memory would be of essential importance.
It goes without saying that two or more objects can be fed to the packaging machine at the same time with each push-in stroke, for example when feeding a twin packaging machine. In such a case, the lever 24 would have to be made correspondingly wide at its free end, and thanks to the selection of suitable gear ratios between the disk 18 and the ring gear 15, care would have to be taken to erase so many stored, positive pulses with each revolution of the disk 18 are pushed in as objects with each stroke of the lever 24.