CH676838A5

CH676838A5 -

Info

Publication number: CH676838A5
Application number: CH4274/88A
Authority: CH
Inventors: Jeffrey L Ross; James W Krueger
Original assignee: Fmc Corp
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1991-03-15
Also published as: GB2212469B; NL8802807A; US5082103A; IT1227713B; JP2561140B2; FR2623482A1; DE3839079A1; GB8826138D0; JPH01156222A; IT8822660A0; GB2212469A; FR2623482B1; CA1319406C

Description

1

CH 676 838 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Horizontal-Verpackungsmaschinen verwenden üblicherweise Förderer, die in Längsrichtung beab-standete Gegenstände nacheinander einer Einwickelstation zuführen, wo sie einzeln oder zu mehreren verpackt werden. Derartige Verpackungsmaschinen arbeiten herkömmlich mit einer Aufgabevörrichtung zusammen, die Gegenstände von einem Zufuhrförderer übernimmt, sie in einen vorbestimmten zeitlichen und räumlichen Abstand aufteilt und so dem Eingangsförderer der Verpackungsmaschine übergibt. Der Aufgeber weist üblicherweise einen schnellaufenden Eingangsförderer auf, so dass sich an der Zuführstation ein Stau vom Zufuhrförderer her bildet. Eine solche Zuführvorrichtung kann empfindliche Gegenstände mit so hohem Druck aufeinanderschieben, dass sie Schaden nehmen.

Ein rechnergesteuerter Leichtkontakt-Förderer mit zwei servogetriebenen Gurtbandförderern ist in der US-Patentanmeldung Ser. 06/929 457 offenbart. Dieser bekannte Zweibandförderer übernimmt regellos beabstandete Gegenstände und legt sie unter schwachem Druck aneinander, bevor er sie zur Übergabe an den Eingangsförderer einer Verpackungsmaschine in dem erforderlichen zeitlichen und räumlichen Abstand bringt. Dieser Zweibandförderer ist verhältnismässig kostengünstig und kann einzelne Gegenstände, sofern deren Rei-bungsgeigenschaften verhältnismässig gleichförmig sind, mit Geschwindigkeiten bis zu 300 pro Minute fördern. Diese Geschwindigkeit sinkt, wenn die Gegenstände stark unterschiedliche Reibungseigenschaften haben. Weiterhin kann dieser Zweibandförderer durch intermittierende Zufuhr das Fördergut zu Paaren gruppieren, aber nur bei verringerten Fördergeschwindigkeiten, da bei der intermittierenden Zufuhr Beschleunigungsprobleme auftreten.

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen es wünschenswert ist, einen Leichtkontakt-Aufgeber in Gurtbandausführung einzusetzen, um eine präzise Zufuhr von einzelnen oder gepaarten Gegenständen mit höheren Geschwindigkeiten zu erreichen, als dies mit dem bekannten kostengünstigen Zweiband-Leichtkontakt-Aufgeber möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur selbständigen Aufgabe von Gegenständen an eine Verarbeitungsmaschine zu schaffen, die wahllos beabstandete Gegenstände übernimmt und sie unter leichtem Druck aufeinan-derlaufen lässt, bevor sie ihnen den zur Übergabe an den Eingangsförderer einer Verpackungsmaschine erforderlichen zeitlichen und räumlichen Abstand erteilt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Geschwindigkeit jedes einzelnen Gegenstands in regelmässigen Abständen so eingestellt werden kann, dass er unter schwachem Druck an den angrenzenden Gegenständen anliegt und dann den richtigen zeitlichen und räumlichen Abstand für den Eingangsförderer der Verpackungs- oder sonstigen Verarbeitungsmaschine erhält, dass auch empfindliche oder unregelmässig geformte Gegenstände einwandfrei ge-phast der Verpackungsmaschine zugeführt werden können, weil die Gegenstände nur leicht aneinander-liegen, und dass Gegenstände, die in regellosem Abstand angeliefert werden, mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit gleichbeabstandet und dann zu Paaren gruppiert werden können.

Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Anordnung mit vier Förderern zur automatischen Beschickung einer Verpackungsmaschine,

Fig. 2 perspektivisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Angabevorrichtung mit vier Förderern,

Fig. 3A, 3B Module zur Übergabe von Gegenständen von einer Beschickungsanordnung an eine Horizontal-Verpackungs- oder andere Verarbeitungsmaschine,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Aufgabevorrichtung, wobei die. Anordnung von Motoren und Bändern zum Transport der Gegenstände entlang des Förderers gezeigt ist,

Fig. 5 als Blockdiagramm eine Schaltung zur Steuerung der Aufgabevorrichtung,

Fig. 6 bis 18 Flussdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1-5 gezeigten Aufgabevorrichtung,

Fig. 19 und 20 eine für die Aufgabevorrichtung geeignete elektronische Steuerschaltung,

Fig. 21 eine Seitenansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Aufgabevorrichtung,

Fig. 22 eine Draufsicht auf die in Fig. 22 gezeigten Aufgabevorrichtung und

Fig. 23 eine Endansicht der Aufgabevorrichtung nach Fig. 21.

Die in Fig. 1 gezeigte selbsttätige Beschickungsund Verpackungsanordnung weist einen Zufuhrförderer S mit einem Band 1 auf, der unregelmässig beabstandete Gegenstände 2 einem Aufgabemodul 4 zuführt, welches die Abstände zwischen den Gegenständen so einstellt, dass letztere gleichbeabstandet einer Verpackungsmaschine W mit einer Geschwindigkeit gleich der eines Eingangsförderers 11 zugeliefert werden. Ein Übergabeförderer TG (Fig. 1, 2, 3A, 3B) erlaubt, die Gegenstände 2 mit Bändern 3a, 3b dem Eingangsförderer 11 der Verpackungsmaschine W (Fig. 3B), der mit dem Aufgabemodul 4 ausgerichtet ist, oder einem Eingangsförderer 11 der Verpackungsmaschine (Fig. 3A) zuzuführen, der unter einem stumpfen Winkel zum Aufgabemodul 4 angeordnet ist. Ein entsprechen5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 676 838 A5

4

der Übergabeförderer (nicht gezeigt) kann dazu dienen, das Fördergut an einen rechtwinklig zum Aufgabemodul laufenden Förderer der Verpackungsmaschine zu übergeben. Verschiedene andersartige Transportvorrichtungen lassen sich zwischen den Förderer der Verpackungsmaschine und das Aufgabemodul 4 schalten.

Das Aufgabemodul 4 (Fig. 1, 2, 4) weist einen Ab-standseinstell- und Sammelförderer G und einen Dosierförderer M auf, um die Lücken zwischen den Gegenständen 2 stetig einzustellen, während diese vom Zufuhrförderer S her einlaufen, wobei die Steuerung durch eine Elektronik erfolgt, die in einem Schrankteil 4a des Aufgabemoduls 4 untergebracht ist.

Jeder der vier Förderer des Moduls 4 (Fig. 1-4) weist ein Förderband 5a-5d auf, das auf einer Vielzahl von Rollen 6 läuft (Fig. 4) und von einer Antriebsrolle 7 beschleunigt wird, die von einem der Motoren M1-M4 über einen Riemen 8 angetrieben wird. Die Drehlage jedes Motors M wird von einem zugeordneten Kodierer E1-E4, die Motorgeschwindigkeit von einem zugeordneten Tachometer T1-T4 (Fig. 4, 5) überwacht. Die Rollen 6 und die Antriebsrollen 7 sind leicht ballig ausgestaltet, also zu den Enden hin geringfügig verjüngt, so dass die zugehörigen Bänder auf ihnen selbsttätig in bezug auf die Rollenenden zentriert werden. Da die Gegenstände 2 auf dem Sammelförderer G unter leichtem Druck aneinanderstossen sollen, sind seitliche Führungen erforderlich. Mit diesem Aneinanderliegen unter leichtem Druck wird die Wahrscheinlichkeit von Schäden an empfindlichem Fördergut minimal gehalten. Die Rollen 6, 7 kontaktieren nur den Innenbereich der zugehörigen Bänder 5a-5d, so dass sich auf den Rollen keine Fördergutrückstände ansammeln können. Sammelwannen können unter den Förderern angeordnet sein, die von den Bändern abfallende lockere Teilchen auffangen. Die Bänder lassen sich ohne Schwierigkeiten zum Reinigen oder Austausch abnehmen. Jedem Band ist ein eigener Servoantriebsmotor zugeteilt, so dass sich jedes Fördermodul sehr empfindlich und präzise individuell steuern lässt. Das Vorliegen oder Fehlen von Fördergut 2 wird von Photozellen 9a-9g erfasst, die über den Förderern S, G A und TC angeordnet sind (Fig. 2, 4, 5); sie können aber auch anderswo angebracht sein - beispielsweise unmittelbar gegenüber dem Fördergut auf den Bändern. Die Signale aus den Photozellen 9a-9g sind an einen Steuerschaltkreis 10 (Fig. 5) gelegt, welcher die Geschwindigkeit der einzelnen Motoren M1-M4 (Fig. 4, 5) und der ihnen zugeordneten Bänder 5a-5d und damit den zeitlichen und räumlichen Abstand der Gegenstände 2 steuert.

Der Sammelförderer G wird stetig in der Geschwindigkeit so nachgeregelt, dass die Gegenstände 2 mit leichtem Druck aneinanderlaufen. Der Eingangsförderer 11 (Fig. 3A, 3B) der Verpackungsmaschine W weist eine Vielzahl von Mitnehmern oder Zwischenräumen F zwischen einer Vielzahl von Mitnehmern U auf, die gewährleisten, dass das Fördergut richtig gephast dem Einwickelteil (nicht gezeigt) der Verpackungsmaschine W zugeführt wird. Die Mitnehmer U können entfallen, wenn ein Bandwerkstoff hoher Reibung verwendet wird, um das Fördergut in der Sollage für die Übergabe an dem Einwickelabschnitt zu halten. Der Dosierförderer M wird stetig geschwindigkeitsgeregelt, um die anein-anderstossenden Gegenstände in den zeitlichen Sollabstand relativ zu den Mitnehmern des Eingangsförderers 11 (Fig. 1) der Horizontal-Ver-packungsmaschine W zu bringen. Diese Korrektur erfolgt so, dass nach einer Beschleunigung durch den Förderer A (Fig. 1, 2, 3A, 3B) auf eine der des Eingangsförderers 11 der Verpackungsmaschine entsprechende Geschwindigkeit die Gegenstände relativ zu dessen Mitnehmern den zeitlichen Sollabstand haben. Der Förderer M korrigiert die zeitliche Lage des jeweils führenden einer Gruppe von aneinanderstossenden Gegenständen, während die Gegenstände einzeln zur Beschleunigung und Übergabe an die Verpackungsmaschine aufgegeben werden.

In einer Phasen-Feineinstellung stellt der Förderer P jeden durchlaufenden Gegenstand 2 in der Phase relativ zur Position eines Einangsförderers 11 bzw. eines Mitnehmers desselben nach. Hierbei handelt es sich um eine Feineinstellung, die das Aufgabemodul 4 befähigt, einzelne Gegenstände mit relativ hoher Fördergeschwindigkeit präzise zu positionieren, auch wenn ihre Reibungseigenschaften erhebliche Unterschiede zeigen. In dieser Betriebsart korrigiert der Förderer P Lagefehler der Gegenstände 2 auf dem Beschleunigungsförderer A infolge von Reibungsfehlern, die bei der beschleunigten Ubergabe der Gegenstände 2 vom Zumessförderer M zum Beschleunigungsförderer A entstanden sind.

Arbeitet der Aufgeber im Paarungsbetrieb, dient der Förderer P zum Gruppieren der Gegenstände 2 zu gleichbeabstandeten Paaren, die relativ zum Eingangsförderer 11 oder einem beliebigen Mitnehmer desselben richtig zeitgesteuert sind. In der Paarbil-dungs-Betriebsart A verlangsamt der Förderer P den führenden eines Paares von Gegenständen, bis der nachlaufende unter schwachem Druck ihn berührt. In der Paarbildungs-Betriebsart B schiebt der Förderer P den hinteren Gegenstand eines Paares vor, bis er den vorderen Gegenstand unter leichtem Druck berührt.

In beiden oben beschriebenen Betriebsarten muss die Länge des Förderers P proportional zur Länge des einzelnen Gegenstands 2 sein. Bei der Phasen-Feineinstellung wird jeder Gegenstand 2 nur dann lagekorrigiert, während er sich vollständig auf dem Förderer P befindet. Die Übergabe an den und vom Förderer P erfolgt jeweils mit angeglichener Geschwindigkeit. In der Paarungs-Betriebsart A wird der vordere Gegenstand eines Paares verlangsamt, wenn er sich weiter als zur Hälfte auf dem Förderer befindet; in der Paarungs-Betriebsart B wird der hintere Gegenstand eines Paares vorgeschoben, sobald der vordere den Förderer P weiter als zur Hälfte verlassen hat.

Der Steuerschaltkreis 10 (Fig. 5) des Aufgebers umfasst ein Schaltungsmodul 12 zur Steuerung des Abstandseinstell- und Sammelförderers 5a, des Zumessförderers 5b, des Beschleunigungsförderers 5c und des Phaseneinsteilförderers 5d (Fig. 1, 2,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 676 838 A5

6

4). Das Schaltungsmodul 12 enthält einen programmierbaren Rechner 13 zur Steuerung des Betriebs der Motoren M1, M2, M3, M4 ansprechend auf Signale aus der Verpackungsmaschine W und den Photozellen 9a bis 9g. Ein derartiger, für die Erfindung geeigneter Rechnerbaustein ist das Modell ZT-8815 der Fa. Ziatech Corporation, San Luis Obispo, California, V.St.A. Der Steuerrechner 13 übernimmt und liefert Steuersignale von bzw. an vier separate Achskontroller 14a, 14b, 14c, 14d, die ihrerseits Drehzahl- und Positionssignale von zugehörigen Wellenkodierern El bis E4 erhalten. Die Kontroller 14a, 14b, 14c, 14d liefern Steuersignale an die zugehörige Servomotorsteuereinheit 15, welche die Energie zum Betrieb des jeweiligen Servomotors M bereitstellt. Für die Erfindung geeignet sind als Kontroller 14 der Typ STD-16.03 der Fa. Amtek Digital Systems, Inc., Seattle, Washington, V.St.A., als Servomotorsteuereinheit 15 die impuls-breiten-modulierte Ausführung GA4567P der Fa. Glentek, El Seguhdo, California, V.St.A., und als Wellenkodierer E der Typ H25 der Fa. BEI Motion Systems Company, Golf, California, V.St.A.

Auf einer Leitung 16a gehen die Zustandssignale der Maschine an eine Steuerlogik 13, die über eine Leitung 16b aus der Verpackungsmaschine Drehzahl- und Positionsbezugssignale aus einem Haupt-kodierer E5 aufnimmt. Die Steuerlogik 13 verarbeitet diese Eingangssignale kontinuierlich und sendet ebenso kontinuierlich Steuer-Ausgangssignaie an die Achskontroller der Förderer M und A und synchronisiert diese so mit dem Betrieb der Verpackungsmaschine W. Die Steuerlogik 13 verarbeitet weiterhin kontinuierlich die Zustandseingangssi-gnale aus allen Photozellen 9a bis 9g und sendet ebenso kontinuierlich über eine Leitung 17a Steuersignale zum Motor 18, welche die Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine W so bestimmen, dass der Rückstau des Förderguts 2 innerhalb vorbestimmter Grenzen bleibt. Über eine Leitung 17b geht ein Signal aus der Steuerlogik 13 an eine Einrichtung, welche fehigephaste Gegenstände auswirft, die gelegentlich bei Übergangszuständen wie Notabschaltungen, Schnellstarts usw. auftreten können. Ein Luftstoss aus einer Düse 19 (Fig. 2) wirft diese Gegenstände vom Übergabeförderer TC ab. Auf der Leitung 17c gehen Start/Stop-Befehle an die Verpackungsmaschine W.

Das Signal aus dem Kodierer E5 (Fig. 5) auf der Verpackungsmaschine W gewährleistet eine einwandfreie Zeitsteuerung des Aufgabemoduls 4 relativ zu ersterer, und die Signale aus den Kodierern E liefern genaue Messwerte der Bewegungen jedes der vier Gurtbandförderer 5. Über Leitungen 20, 21 aus den Kodierern E und den Tachometern T wird der Regelkreis mit den Bewegungsrechnern 14 und den Servomotorsteuereinheiten 15 geschlossen, welcher die Beschleunigungen der Gurtbandförderer steuert und maximale Leistung ohne Schlupfprobleme gewährleistet. Die Kodierer E geben bis zu 1000 Zählwerte pro Umdrehung ab und sichern damit eine sehr präzise Zeitsteuerung, wie sie inbesondere bei niedrigen Verpackungsgeschwindigkeiten für den Aufgeber erforderlich ist. ;

Das Steuersystem (Fig. 5) lässt sich auf die Aufgabe von «Gruppen» von Gegenständen auf einen gegebenenfalls mit Mitnehmern ausgestatteten Eingangsförderer einer Verpackungs- oder sonstigen Verarbeitungsmaschine für das Fördergut programmieren. Beispielsweise erhält man Gruppen von Gegenstandspaaren, indem man die Steuerlogik 13 so programmiert, dass sie die Geschwindigkeit des Förderers P auf die Aufgabe von mehreren Gegenständen pro Zyklus der Verpackungsmaschine an den Förderer TC der Übergabeeinheit steuert. Bei diesem Gruppierungsbetrieb programmiert man die Steuerlogik 13 so, dass die Gruppen von Gegenstandspaaren für die Übergabe an den gegebenenfalls mit Mitnehmern arbeitenden Eingangsförderer der Verpackungsmaschine W zusammengestellt und zeitlich koordiniert werden.

Voreingestellte Programme lassen sich in den Rechner 13 eingeben und entweder mit einem Schalter oder über eine Verbindung zu einem abgesetzten Rechnersystem wie einem Arbeitsplatzrechner wählen, so dass eine Bedienungsperson die Arbeitsgeschwindigkeit, die Verpackungsgrösse und die Artikelgruppierung bestimmen kann. Da der Aufgeber und die Verpackungsmaschine miteinander verbunden sind, sind sie auch synchronisiert. Die Verpackungsmaschine gibt ein Zeitsteuersignal aus dem Kodierer E5 an das Aufgabemodul 4; daher sind zur Synchronisierung keine Ausrichtmarkierungen an den Förderern oder der Verpackungsmaschine erforderlich. Die vorderen und hinteren Kanten der Gegenstände 2 werden erfasst; mit einer Zeitsteuerschaltung lässt sich dann ermitteln, ob die einzelnen Bandförderer beschleunigt oder verlangsamt werden sollten.

Der Aufgeber verwendet den Rechner 13 (Fig. 5) zur Steuerung der Bewegungsrechner 14 und der Servomotorsteuereinheit 15 derart, dass die Gegenstände mit einer Geschwindigkeit vom Abstandsein-stell- und Sammelförderer G auf den Zumessförderer M übergeben werden, die gleich oder geringfügig höher ist als die Geschwindigkeit des aufnehmenden Zumessförderers. Auf diese Weise wird durch Begrenzen des Auflaufdrucks auch die Wahrscheinlichkeit von Schäden am Fördergut so gering wie möglich gehalten.

Das Aufgabemodul 4 läuft der Verpackungsmaschine W nach. Weiterhin befiehlt das Aufgabemodul der Verpackungsmaschine, innerhalb vorgegebener Grenzen der Zufuhrrate des auf dem Zufuhrförderer 1 ankommenden Förderguts zu folgen. Steigt diese Zufuhrrate, steigen auch die Aufgabe-und Verpackungsraten; sinkt die Zufuhrrate, so sinken auch die Aufgabe- und Verpackungsraten.

Das Aufgabemodul 4 (Fig. 2, 4) sendet ein Ratensteuersignal an die Verpackungsmaschine W, das dieser befiehlt, mit der Fördergut-Zufuhrrate zu arbeiten. Ermittelt die Photozelle 9a auf dem Aufgabemodul 4 (Fig. 2, 4), dass die Gegenstände 2 dort dichter als einem vorbestimmten Rückstauwert entsprechend aufgelaufen sind, erhöht das Aufgabe-- modul das Ratensignal an die Verpackungsmaschine W um einen vorbestimmten Betrag, bis die Abstände zwischen den Gegenständen an der Photozelle 9a nicht mehr aneinanderstossen. Sind die Abstände zwischen den Gegenständen an der

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4

7

CH 676 838 A5

8

Photozelle 9c auf dem Aufgabeförderer zu gross, verringert das Aufgabemodul das Geschwindigkeitssteuersignal an die Verpackungsmaschine W um einen vorbestimmten Betrag, bis die Gegenstände wieder zu einem Rückstauminimum aneinander-stossen.

Der Abstandeinstell- und Sammelförderer G ist auf zwei Betriebsarten eingerichtet:

(a) Nachlaufbetrieb.

In dieser Betriebsart folgt der Sammelförderer 5a der Geschwindigkeit des Zumessförderers 5b. Es erfolgen keinerlei Korrekturen an dem Fördergut auf dem Sammelförderer. Der Rechner befiehlt den Nachlaufbetrieb immer dann, wenn die Photozellen 9b und 9c aneinanderstossende Gegenstände erfassen.

(b) Aufschliessbetrieb.

Der Rechner befiehlt diese Betriebsart, wenn die Photozelle 9b bzw. 9c Lücken zwischen den Gegenständen feststellt. Der Sammelförderer 5a erhält dann den Befehl, mit einer vorbestimmten Vorwärts-korrekturgeschwindigkeit zu laufen, die sich statt dessen auch mit einem Rechneralgorithmus festlegen lässt. Der Algorithmus bestimmt den Höchstwert, bis zu dem die Geschwindigkeiten von einer Zufuhr-Grundgeschwindigkeit (basierend auf der Verpackungsrate) aus mit vorbestimmter Beschleunigung während der Bewegung über eine halbe Artikellänge erhöht werden können.

Der Sammelförderer arbeitet mit der Korrekturgeschwindigkeit weiter, bis die zugeordnete Artikel-erfassungs-Photozelle aneinanderstossende Gegenstände sieht. Der Förderer 5a läuft dann langsamer, bis zum Gleichlauf mit dem (bzw. einem bestimmten Geschwindigkeitsverhältnis zum) lauf-abwärtigen Zumessförderer 5b und geht in den Nachlaufbetrieb über.

Der Aufgeber kontrolliert einen Kodierer oder einen andersartigen Positions- bzw. Geschwindigkeitswandler E5 an der Verpackungsmaschine. Die Information aus dem Wandler wird gemeinsam mit der aus dem Artikeldetektor 9d des Zumessförderers M zur Bestimmung der Abweichung zwischen der Ist- und der voreingestellten Sollage der Gegenstände ausgewertet zu einem Korrektursignal zur Fördereransteuerung, das der ermittelten Abweichung proportional ist. Mit diesem wird die Geschwindigkeit des Zumessförderers 5b für eine vom Rechner berechnete oder Echtzeit-Zeit-spanne geändert. Auf diese Weise wird die Artikelposition nachgestellt; die resultierende neue Lageabweichung wird geringer als ein voreingestellter Wert.

Es ist ein selbsttätiger Anlaufmodus vorgesehen, der nur dann Einsatz findet, wenn die zugehörige Verpackungsmaschine eine Anlaufautomatik aufweist. Wird von der Anlaufautomatik die Verpackungsmaschine «on-line» geschaltet, wird der Aufgeber selbsttätig bereitgeschaltet. Liegt Fördergut auf dem Aufgeber, wie es im Rechner 13 gespeichert ist, sendet der Aufgeber ein Startsignal an die Verpackungsmaschine und löst folgende Vorgänge aus:

(I.) Die Verpackungsmaschine startet einen Alarm und nach einer geeigneten Verzögerung den Betrieb mit einer vom Aufgeber bestimmten Geschwindigkeit.

(II.) Der Aufgeber überwacht den Geschwindig-keits- bzw. Positionssensor wie beispielsweise den Kodierer E5 an der Verpackungsmaschine und folgt dieser, während ihre Geschwindigkeit steigt.

(III.) Die Zufuhr des Förderguts auf dem Zufuhrförderer 1 wird von der zugeordneten Photozelle 9g überwacht. Mit dieser Information wird die laufende Grundgeschwindigkeit des Aufgebers und der Verpackungsmaschine eingestellt.

Befindet sich kein Fördergut auf dem Aufgeber, wie es im Rechnerspeicher festgehalten ist, arbeitet der Aufgeber wie folgt:

(I.) Die Förderer im Aufgeber erhalten den Befehl, mit einer voreingestellten Startgeschwindigkeit zu laufen.

(II.) Die Photozelle 9g an dem Zufuhrförderer überwacht die Zufuhrrate des ankommenden Förderguts und ermittelt, wann das Fördergut mit brauchbar konstanter Zufuhrrate einläuft. Nicht in diese Kategorie fallendes Fördergut wird vom Über-gabeförderer abgeworfen.

(III.) Ist eine «brauchbare» Fördergutzufuhr er-fasst worden, befiehlt der Aufgeber der Verpackungsmaschine, zu einer solchen Echtzeit anzulaufen, dass ein Gegenstand auf den ersten Mitnehmer des Eingangsförderers der Verpackungsmaschine aufgesetzt wird, um das Entstehen einer leeren Verpackung zu vermeiden.

(IV.) Die Zufuhrrate des Förderguts vom Zufuhrförderer 1 her wird mit der zugeordneten Photozelle 9g überwacht und mit dieser Information die laufende Grundgeschwindigkeit des Aufgebers und der Verpackungsmaschine eingestellt.

Verschwindet das einlaufende Fördergut oder läuft es für die Verarbeitung zu sporadisch ein, reagiert der Aufgeber wie folgt:

I. Der Verpackungsmaschine wird befohlen, zu bremsen und anzuhalten.

II. Der Aufgeber schaltet zum «On-line"-Betrieb der Startautomatik zurück. Während dieses selbsttätigen Startens und Stoppens werden fehlgepha-ste Gegenstände selbsttätig mit der Luftdüse 19 vom Übergabeförderer TC abgeblasen.

Programme zum Betrieb der Verpackungsmaschine und des Aufgebers lassen sich im Rechner 13 speichern und das gewünschte Programm ferngesteuert über eine Übertragungsstrecke oder mit einem optionalen Wählschalter am Steuerschrank 4a des Aufgebers auswählen. Die Programmdaten enthalten Parameter wie beispielsweise die Länge des Produkts.

Der Aufgeber ist in der Lage, sämtliche artikelspezifischen Einstellungen - mit Ausnahme der Po5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

9

CH 676 838 A5

10

sitionen der den Produktdurchlauf erfassenden Photozellen 9 - halbautomatisch vorzunehmen. Die Einrichtprozedur ist wie folgt:

(a) Der Wählschalter «Einrichtmodus» wird in die Stellung «Einrichten» gelegt.

(b) Die Verpackungsmaschine W wird in den «Autostart»-Betrieb geschaltet.

(c) Der Aufgeber 4 befiehlt nun der Verpackungsmaschine, zu starten und mit einer vorgewählten Geschwindigkeit zu laufen. Die Verpackungsmaschine gibt einen Signalton ab und läuft an.

(d) Das Aufgäbemodul 4 kontrolliert den Geschwindigkeit/Positionswandler E5 an der Verpackungsmaschine W. Der Rechner 13 ermittelt die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Verpackungsmaschine W. Aus der Geschwindigkeit wird die Einstellung der Grundgeschwindigkeitsverhältnisse für das Zumessband M und das Abstand-einstell- und Sammelband G identifiziert. Die Beschleunigung wird zur Anpassung der Anlauf- und Abschaltparameter zwischen Aufgeber und Verpackungsmaschine verwendet.

(e) Die Verpackungsmaschine erhält den Stoppbefehl.

(f) Der Aufgeber befiehlt allen seinen Bändern, mit 0,127 m/s zu laufen.

(g) Ein einzelner Gegenstand wird von Hand auf das Sammelband aufgesetzt und läuft auf jedem Band an den zugehörigen Photozellen vorbei. Die Photozellen dienen dazu, die Länge des Gegenstandes zu messen.

(h) Die Bänder werden stillgesetzt, wenn alle Photozellen den Durchlauf des Gegenstands erfasst haben.

(i) Die gemessene Länge des Gegenstandes dient zum automatischen Einstellen des Grund-Geschwin-digkeitsverhältnisses und Lücken- und Fehlerfühlalgorithmus für den neuen Gegenstand, desgleichen zum selbsttätigen Begrenzen des maximalen Bereichs des vom Rechner 18 des Steuermoduls 4 erzeugten Geschwindigkeits-Steuerbefehls für die Verpackungsmaschine. Je länger der Gegenstand ist, desto niedriger ist der erlaubte Geschwindigkeitsbereich für die Verpackungsmaschine.

(j) Der Betriebsartenschalter wird auf «Betrieb» gesetzt.

(k) Die zugehörige Verpackungsmaschine wird stillgesetzt.

Die Flussdiagramme nach Fig. 6-18 zeigen ausführlich die Abfolge der grundsätzlichen Verfahrensschritte bei der Programmierung des Rechners 13 im Aufgeber. Eine Übersicht des Programms zum Betrieb des Steuermoduls 4 und der Verpackungsmaschine W ist in Fig. 6 gezeigt. Fig. 7-18 zeigen jeweils ausführlich die Arbeitsweise eines der Blöcke nach Fig. 6 - beispielsweise Fig. 7 das Hauptprogramm, innerhalb dessen auch das Programm in den Prozessor geladen und die Nullstellung des Kodierers kontrolliert wird. Fig. 8 zeigt die Schritte zum selbsttätigen Einrichten des Aufgebers.

Die Fig. 6-18 zeigen ausführlich die Arbeitsschrittfolge eines grundsätzlichen Zwei-Band-Aufgebers und der zugehörigen Regelung für die Verpackungsmaschine. Der Fachmann kann die in Fig. 6-18 gegebenen Informationen zum Programmieren sehr ähnlicher Arbeitsschrittfolgen zur Steuerung des Beschleunigungsförderers A und des Phasenförderers B verwenden, um die hier beschriebenen Funktionen dieser Förderer zu erreichen.

Fig. 19-20 zeigen Einzelheiten der Steuerschaltung 10 (Fig. 5). Die programmierbare Steuerlogik 13 enthält einen Hauptrechner 13a und eine Vielzahl von Eingangs-, Ausgangs- und Anzeigeeinrichtungen 48 bis 53. Für die Erfindung sind geeignet als Relais-Ausgangskarte 48 der Typ 7502 der Firma Prolog Corporation, Monterey, California, V.St.A., als Eingangskarte der Typ ADI-7911 der Firma Matrix Corporation, Raleigh, North Carolina, V.StA, als Analog-Ausgangskarte 51 (Fig. 20) der Typ STD-139 der Firma Micro Link, Carmel, Indiana, V.St.A., als serielle Schnittstellenkarte 52 der Typ ZT-8840 der Firma Ziatech Corporation, San Luis Obispo, California, V.St.A-., und als Tastatur und Sichtanordnung 53 das Modell Transterm 5 der Firma Computerwise Inc., Olathe, Kansas, V.StA

In Fig. 19 und 20 sind Einzelheiten der Steuerung für einen grundsätzlichen Zwei-Band-Aufgeber und die zugehörige Verpackungsmaschine gezeigt. Die in Fig. 19, 20 gegebenen Informationen können dem Fachmann zur Entwicklung von Schaltungen dienen, mit denen sich die Geschwindigkeit des Beschleunigungsförderers A und des Phasenförderers B so steuern lassen, dass sie die hier für sie beschriebenen Funktionen erfüllen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in der Lage, nicht aneinanderklebende Gegenstände, unregelmässig beabstandete Gegenstände sowie Gegenstände aufzugeben, die dazu neigen, sich dachschindelartig übereinanderzuschieben oder zu verschachteln - alle diese Fördergutarten waren bisher nur unter Schwierigkeiten an Verpackungsund andersartige Bearbeitungsmaschinen aufzugeben. Die Beschreibung hat sich bis hier mit einer bevorzugten Ausführungsform beschäftigt, die vier servogetriebene Gurtbandförderer zur präzisen und schnellen Aufgabe von Gegenständen oder Gegenstandsgruppen an den Eingangsförderer einer Verpackungs- oder anderen Verarbeitungsmaschine verwendet. Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Antriebswelle und/oder ein Riementrieb zwischen dem Beschleunigungsförderer A und der Verpackungs- bzw. sonstigen Verarbeitungsmaschine Anwendung finden. Auf diese Weise wäre die Anzahl der anzutreibenden Servoachsen von vier auf drei verringert. Die Aufgabe- und/oder Gruppierungsleistung dieser Ausführungsform wäre in jeder Hinsicht der der dargestellten bevorzugten Ausführungsform gleichwertig.

Die in Fig. 21-23 gezeigte weitere Ausführungsform der Aufgabevorrichtung weist ein druckluftbeaufschlagtes Sammelband G' auf, das den Sammelförderer G der Fig. 1, 2, 4 ersetzt. Ein auf Rollen 6 laufendes Paar beabstandeter Bänder 5a' wird von einer Antriebsrolle 7 angetrieben, die einen Motor (nicht gezeigt) auf die in Fig. 4 gezeigte Weise dreht. Ein Motor 25 treibt ein Gebläse 26 (Fig. 21) an, das Luft unter schwachem Druck über eine Lei-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

6

11

CH 676 838 A5

12

tung 28 an einen Verteiler 27 liefert. Die Luft tritt durch eine Vielzahl von Löchern 31 auf der Oberseite des Verteilers 27 aus und trägt teilweise von unten das die Anordnung G' entlanglaufende Fördergut 2. Zwei Führungen 32 halten die Gegenstände 2 auf den Bändern 5a' zentriert, während eine Niederhaltestange 33 deren Bewegung in der vertikalen Ebene begrenzt. Die Führungen 32 sind in einer Vielzahl von vertikalen Bauteilen 34 angeordnet, die zwei waagerechte Halteelemente 35 tragen. Die Niederhaltestange 33 ist mit zwei Haltestangen 36 mit den Halteelementen 35 verbunden. Die vertikale Lage der Stangen 36 (Fig. 23) lässt sich mit Festziehschrauben 40 (nur eine gezeigt) fixieren. Das Vorliegen oder Fehlen von Gegenständen 2 entlang der Anordnung G' wird mit den Photozellen 9a-9c erfasst. Der aufwärts auf die Gegenstände 2 wirkende Luftdruck reduziert die Reibung zwischen diesen und den Bändern 5a' sowie den Staudruck zwischen aneinanderstossenden Gegenständen, so dass auch empfindliches Fördergut nicht beschädigt wird. Daher kann sich auf der Anordnung G' ein verhältnismässig langer Rückstau von Gegenständen ansammeln, die mit verhältnismässig geringem Druck aneinanderstossen. Die Anzahl der aneinanderstossenden Gegenstände lässt sich weiter erhöhen, indem man die Anordnung G' (Fig. 21-23) erheblich länger ausführt als den Sammelförderer G der Fig. 4.

Es wird ein Aufgeber geschaffen, der empfindliche Gegenstände in eine Anordnung bringen kann, in der sie unter leichtem Druck aneinanderstossen, sie auf die Geschwindigkeit und in die zeitliche Folge der Auf- bzw. Mitnehmer eines Gliederförderers bringt und sie dann einzeln oder gepaart auf die Mitnehmer bzw. in geeignete Positionen auf einem Eingangsförderer aufgibt.

Es lassen sich zweckmässige Modifikationen bei den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen, ohne sich jedoch dabei vom Kern der Erfindung zu entfernen.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur selbständigen Aufgabe von Gegenständen an eine Verarbeitungsmaschine, die regellos beabstandete Gegenstände (2) von einem Zufuhrförderer (S) übernimmt, sie unter leichtem Druck aneinanderführt und sie einzeln oder in Gruppen mit Auf- bzw. Mitnehmern eines Gliederförderers angepasster Geschwindigkeit und Abstand dem Gliederförderer zuführt, gekennzeichnet durch einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Aufgabeförderer (G, M, A, P), durch eine Einrichtung zum Anordnen des ersten Aufgabeförderers zwischen einem Zufuhrförderer (S) und dem zweiten Aufgabeförderer (M), durch eine Einrichtung (14a), welche die Geschwindigkeit des ersten Aufgabeförderers (G) stetig so steuert, dass eine Vielzahl von vom Zufuhrförderer (S) übernommenen Gegenständen (2) zur Übergabe an den zweiten Aufgabeförderer (M) mit schwachem Druck aneinanderstossen, durch eine Einrichtung zum Anordnen des dritten Aufgabeförderers (A) zwischen dem zweiten und dem vierten Aufgabeförderer (M, P), durch eine Einrichtung (14b), welche die Geschwindigkeit des zweiten Aufgabeförderers (M) stetig so steuert, dass die Gegenstände in den richtigen zeitlichen bzw. räumlichen Abstand relativ zu einer Vielzahl von Auf- bzw. Mitnehmern am Gliederförderer gebracht und an den dritten Aufgabeförderer übergeben werden, durch eine Einrichtung 14c, welche die Geschwindigkeit des dritten Aufgabeförderers stetig so steuert, dass die Gegenstände zur Anpassung an die Geschwindigkeit des Gliederförderers beschleunigt werden, und sie derart angepasst an den vierten Aufgabeförderer übergibt, und durch eine Einrichtung 14d, welche die -Geschwindigkeit des vierten Aufgabeförderers (P) so steuert, dass die einzelnen Gegenstände den Auf- bzw. Mitnehmern des Gliederförderers (11) entsprechend zeitlich bzw. räumlich beabstandet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10), welche die Geschwindigkeit des vierten Aufgabeförderers (P) stetig so steuert, dass die Gegenstände in Paaren an die Auf- bzw. Mitnehmer des Gliederförderers übergeben werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10), welche die Geschwindigkeit des vierten Aufgabeförderers stetig so steuert, dass mehr als zwei einzelne Gegenstände (2) an die Auf- bzw. Mitnehmer des Gliederförderers (11) übergeben werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10), welche den vierten Aufgabeförderer (P) stetig so steuert, dass die Position einzelner, mit hoher Geschwindigkeit abgegebener Gegenstände (2) eingestellt und ihre Reibungseigenschaften ausgeglichen werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerlogik (13), die vom Gliederförderer (11 ) Bezugssignale hinsichtlich der Geschwindigkeit und Lage der Verarbeitungsmaschine (W) übernimmt und eine Einrichtung (12) aufweist, welche aus diesen Bezugssignalen Signale ableitet, mit denen die Geschwindigkeit des zweiten und des dritten Aufgabeförderers (M, A) relativ zur Geschwindigkeit und Position der Auf- bzw. Mitnehmer des Gliederförderers (11 ) gesteuert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Signalkodierer (E1-E5) jeweils mit einer Einrichtung (T1-T4), um ein eine Drehstellung und eine Drehgeschwindigkeit des Kodierers darstellendes Signal abzugeben, durch eine Einrichtung (16b), die den fünften Kodierer (E5) mit dem- Gliederförderer (11) koppelt, durch eine Einrichtung, welche den ersten, zweiten, dritten und vierten Kodierer (E1-E4) mit dem ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Aufgabeförderer (G, M, A, P) koppelt, und durch eine Einrichtung (14a-14d), welche die Signale aus den Kodierern (E1-E4) zu genauen Messwerten hinsichtlich der Bewegungen des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Aufgabeförderers (G, M, A, P) auswertet und den ersten, zweiten, dritten und vierten Aufgabeförderer in der richtigen zeitlichen Zuordnung zum Gliederförderer betreibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeich-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

13

CH 676 838 A5

net durch eine Vielzahl von Servomotorsteuereinheiten (15a-15d), durch eine Einrichtung (20a-20d), welche jeweils eine der Servosteuereinheiten mit dem zugehörigen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Kodierer verbindet, durch eine Vielzahl von Motoren (M1-M4) und durch eine Einrichtung, welche die Motoren jeweils mit einem der Aufgabeför-, derer verbindet, so dass für jeden der Aufgabeförderer ein eigener Regelkreis entsteht.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

8