CH691590A5 - Vollautomatische Stichproben-Entnahmevorrichtung. - Google Patents

Description

  



  Die Erfindung bezieht sich auf eine vollautomatische Stichproben-Entnahmevorrichtung für das Entnehmen vorgefalteter Schachteln oder dergleichen flächigen Gegenstände aus einem bewegten schuppenartig angeordneten Endlosstapel und die Vorgabe einer gewählten exakten Schachtelmenge. Die Massenfertigung von genau dosierten Mengen an Nahrungs- und Genussmitteln wie auch Medikamenten und dergleichen mehr bedingt eine entsprechende Massenfertigung an Verpackungsmaterialien, wovon Faltschachteln einen erheblichen Anteil ausmachen. An die Qualität und Aussagekraft solcher Faltschachteln bzw. deren Aufdrucke sind hohe Anforderungen gesetzt, sie werden mit hohen Fertigungsgeschwindigkeiten und exakt reproduzierbar auf modernsten Fertigungsstrassen in On-Line-Technik hergestellt.

   Faltschachteln und dergleichen Kartonagen werden aus Pappen vorgestanzt, gedruckt und die ebenen Schachtelrohlinge durch Falten und Kleben in Form von Flachschachtelanordnungen im Endlosstapel schindel- bzw. schuppenartig angeordnet, durch verschiedene Mess- und Kontrollstationen geführt, Stichproben entnommen und schliesslich in definierter Anzahl zusammengefasst stapelweise verpackt und in den Versand gegeben. 



  Die hohen Produktionsleistungen und die hohen Qualitätsanforderungen an die fertigen Verpackungsprodukte machen während des Fertigungsablaufes insbesondere Überwachungssysteme erforderlich, die durch manuellen Eingriff in den Fertigungsablauf ökonomisch kaum noch vertretbar, technisch nicht sinnvoll und mit der durch Überwachungspersonen unumgänglichen Fehlermöglichkeit behaftet sind. 



  Besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang zu nennen die Stichprobenentnahme, die bestimmten Entnahmekriterien unterliegen muss, welche durch manuellen Eingriff einer Kontrollperson nicht gewährleistet werden können, und die fehlerfreie auf ein Stück genau vorzugebende Zahl von jeweils zu Stapeln verpackten in den Handel zu gebenden Produkteinheiten. 



  In diesem Problemkreis liegend ist für die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, die Stichprobenentnahme für im endlosen Schuppenstrom bewegte flächige Gegenstände wie Faltschachteln oder dergleichen nach jeglichen hierfür erforderlichen Kriterien vollautomatisch gestalten zu können und auch die Entnahme gewählter Schachtelmengen am Ende des Fertigungsprozesses exakt auf ein Stück genau vorzugeben. 



  Der Wortlaut des Patentanspruchs 1 definiert den erfindungsgemässen Weg, mit dem diese Aufgabe gelöst worden ist. 



  Dadurch, dass der für die Stichprobenentnahme verwendete Greifer für und während des Entnahmevorganges mit der schuppenförmigen Anordnung des Endlosstapels mitbewegt ist, also ein motorisch betriebener Greiferarm zum Einsatz kommt, lassen sich zum einen unterschiedliche Geschwindigkeiten, mit denen solch ein Schuppenstapel auf einem Transportband bewegt werden kann, kompensieren, aber auch der Entnahmevorgang selbst so sicher gestalten, dass genau die jeweils gewünschte Probe ohne jegliche Deformation der unmittelbaren Umgebung derselben im Stapel sicher entnommen und beispielsweise einem Probemagazin zugeführt werden kann.

   Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Probenentnahme ohne Vereinzelung der in schindelförmiger Stellung im Strom bewegten Gegenstände erfolgen kann, wofür eine im Entnahmebereich angeordnete, die Stapelhöhe exakt definierende Niederhalteschiene für genau definierte Entnahmebedingungen Sorge trägt. 



  Die Bewegungsabläufe sind so optimal aufeinander abgestimmt, dass Stichproben aus dem Stapelstrom sowohl in nur geringen Abständen als auch weit voneinander entfernt, je nachdem, welche Bedingungen durch eine programmierbare Software für die vollautomatische Stichprobenentnahme vorgegeben sind. 



  Neben der blossen Stichprobenentnahme ist es mittels der Zähl- und Markiereinheit, die, um jegliche Fehlermöglichkeiten auszuschliessen, vorteilhaft ganz am Ende der Fertigungsstrecke installiert ist, möglich, exakte Gebinde in den Versand zu geben, deren Inhalt eine genaue gewünschte Anzahl von Faltschachteln oder dergleichen flächigen Gegenständen enthält. Die Markiereinheit markiert durch Teilausstoss je nach Vorgabe beispielsweise exakt jede hundertste, fünfhundertste oder auch zehntausendste Faltschachtel und damit genau das Ende bzw. den Anfang eines Stapels. Entnahme und Markierung sind auf den jeweiligen Schrägwinkel des bewegten Schuppenstroms einstellbar und ihre Bewegungsabläufe auf diejenigen des Stapels genau synchronisierbar. 



  Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform beispielsweise beschrieben werden. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 die Gesamtansicht der erfindungsgemässen vollautomatischen Stichprobenentnahme, 
   Fig. 2 einen vergrösserten Teilausschnitt aus Fig. 1, 
   Fig. 3 den Greifer in Seitenansicht, 
   Fig. 4 die Vorderansicht der Zähl- und Markiereinheit mit Stelleinrichtung, 
   Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung im Schnitt gemäss Fig. 4, 
   Fig. 6 die Draufsicht auf die Vorrichtung im Schnitt und in ihrer Grundstellung, und 
   Fig. 7 die Draufsicht entsprechend Fig. 4 in Arbeitsstellung der Vorrichtung. 
 



  Die Stichproben-Entnahmevorrichtung gemäss Fig. 1 bis 4 ermöglicht es, aus einem in geschuppter Form auf einem Transportband 1 mit veränderlicher Geschwindigkeit vorbeilaufenden Stapel flächige Gegenstände, hier von Faltschachteln 2, eine einzelne Faltschachtel 2 min  als Stichprobe herauszuziehen und in einem Magazin 3 geordnet abzulegen. Dabei wird der Schuppenstapel in seiner Form und Ausrichtung nicht verändert, um eine einwandfreie Abarbeitung der verbliebenen Faltschachteln in nachfolgenden Bearbeitungsschritten zu gewährleisten. 



  Durch eine in der Höhe einstellbare Niederhalteschiene 4 wird die Höhe des Schuppenstapels exakt begrenzt. Es wird hierbei die Eigenschaft der gemäss vorgegebenem Fertigungsablauf frisch geklebten Faltschachteln ausgenutzt, infolge ihrer inneren Spannung aufzufedern. Die Stärke dieser inneren Federkraft ist unter anderem abhängig von der Schachtelform und der Materialstärke der jeweiligen Schachtelart. 



  Die Niederhalteschiene 4 definiert einen gleichmässigen Winkel alpha  über die gesamte Entnahmestrecke und lässt die Faltschachteln soweit auffedern, dass sich eine deutlich messbare Unterscheidung von Schachtelrücken und Schachtellücke bei aufeinanderfolgenden Faltschachteln ergibt. Ein mit der Niederhalteschiene 4 verbundener Sensor 5 erkennt, ob ein Schuppenstapel in ausreichender Höhe vorhanden ist. 



  Eine Schiene 6 als Anschlag, die senkrecht zum Transportband angeordnet ist, verhindert eine ungewollte Deformierung des Schuppenstapels auch dann, wenn geringe mechanische Kräfte auf den Schuppenstapel quer zur Bewegungsrichtung ausgeübt werden. 



  Die aktuelle Geschwindigkeit des Transportbandes 1 wird durch einen Drehgeber 7 erkannt. 



  Für die Entnahme der Faltschachteln steht eine mechanisch arbeitende Einrichtung zur Verfügung, die aus einem Greifer 8 für die Entnahme einer Stichprobe, einem fahrbaren Greiferwagen 9 mit dem Greifermotor 15 und dem Vorschub 16 sowie einem Abstreifer 10 für das Zurückhalten benachbarter Schachteln bei der Entnahme, weiter aus einem fahrbaren Abstreiferwagen mit dem Abstreifer 10 und einer Antriebsvorrichtung 14, der Führungsschiene 12 für die fahrbaren Wagen und die Antriebseinrichtung 13, 13 min  für den Greiferwagen, einer Antriebseinrichtung 15 für den Greifer 8, einem Messsystem 16 mit optischem Messstrahl 16 min , die in den Greifer 8 integriert sind, einer Fahreinrichtung 17 für das gesamte Stichprobensystem 8 ... 16, einer Antriebseinrichtung 18 für die Fahreinrichtung 17 und schliesslich einer Fahrbegrenzung 19 min  für die Antriebseinrichtung besteht. 



  Über eine Vertikaleinstellung 20 und eine Horizontaleinstellung 21 wird das gesamte System 8 . . . 16 derartig eingestellt, dass die Faltschachtel 2 im Messbereich des Messsystems 16 und im Greifbereich des Greifers 8 liegen. Mit einer nicht dargestellten mechanischen Dreheinrichtung werden der Greifer 8, das Messsystem 16 und der Abstreifer 10 gemeinsam um den Winkel  alpha  gedreht, sodass sie wie die Faltschachteln unter dem gleichen Schuppungswinkel stehen. 



  Der Start der Stichprobenentnahmevorrichtung gemäss Fig. 1 erfolgt über ein externes elektronisches Signal. Nach erfolgtem Startsignal wird über die Antriebseinrichtung 18 das gesamte System 8 . . . 16 auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die etwas geringer, beispielsweise 10% niedriger ist, als die vom Drehgeber 7 gerade gemeldete aktuelle Transportbandgeschwindigkeit. Hierdurch ergibt sich eine geringe Relativgeschwindigkeit zwischen Faltschachteln 2 und dem System 8 . . . 16, insbesondere zwischen den Faltschachteln 2 und dem Greifer 8 mit dem Messsystem 16. 



  Der Greifer 8 und das Messsystem 16 sind so mechanisch fest zueinander angeordnet, dass eine mit dem Messstrahl 16 min erfasste Schachtel 2 min  genau im Bereich der geringen Greiföffnung des Greifers 8 liegt. Nach dem Erkennen eines Schachtelrückens wird über die Antriebseinrichtung 13 und 13 min  der Greiferwagen 9 soweit vorgeschoben, dass der Greifer in den Schuppenstapel eintaucht und die erkannte Schachtel im Greifer zu liegen kommt. 



  Auf Grund der geringen Relativgeschwindigkeit zwischen der zu ergreifenden Faltschachtel und dem Greifer steht für das Eintauchen in den Schuppenstapel eine genügend lange Zeit zur Verfügung, die es ermöglicht, die Eintauchbewegung mit normalen technischen Mitteln bewältigen zu können. 



  Die Form des Greifers 8 ist so gewählt, dass die der gegriffenen Faltschachtel benachbarten Schachteln nicht erfasst werden. Die Gegenschiene 6 verhindert ein Ausweichen des Schuppenstapels senkrecht zur Bewegungsrichtung des Transportbandes 1. 



  Der Greifer 8 wird über die Antriebseinrichtung 15 geschlossen, so dass die erkannte Schachtel mechanisch eingeklemmt wird. Die Greifbacken sind so gestaltet, dass sie auf Grund von vorstehenden Zähnen mit der Schachtel einen Formschluss und damit eine gute mechanische Verbindung eingehen. Die entstehenden Abdruckspuren können als Quittung für die Entnahme durch die Stichprobenentnahme verwendet werden. 



  Gleichzeitig mit dem Vorlauf des Greiferwagens 9 wird der Abstreifer 10 durch die Antriebseinrichtung 14 gegen einen mechanischen Anschlag vorgeschoben. Beim nun erfolgenden Herausziehen der gegriffenen Faltschachtel durch Zurückfahren des Greiferwagens 9 verhindert der Abstreifer, dass die benachbarten Schachteln mitgerissen werden. 



  Während des Greifervorschubs und des Greifvorganges bewegt sich das gesamte System 8 . . . 16 mit der synchronisierten bzw. etwas langsameren Geschwindigkeit. Nachdem eine Probeschachtel herausgezogen ist, ist dieses Mitfahren nicht mehr erforderlich. Noch während der Greiferwagen sich auf dem Wege zum Magazin befindet, wird die Bewegungsrichtung der Antriebseinrichtung 18 umgekehrt und das gesamte System läuft im Eilgang in seine Ausgangsstellung zurück. Gleichzeitig mit dieser Bewegungsumkehr wird der Abstreiferwagen 10 durch die Antriebseinrichtung 14 zurückgezogen. 



  Während des Laufes des Greiferwagens 9 in Richtung Magazin wird der gesamte Greiferwagen mit der darin befindlichen gegriffenen Faltschachtel um die Achse 9 min  in eine waagerechte Position gedreht. Damit wird erreicht, dass die Faltschachteln unabhängig von ihrem ursprünglichen Schuppungswinkel  alpha  bei der Ablage im Magazin alle in derselben Position liegen. Die Drehung wird erreicht durch eine entsprechend gestaltete Führung 12 des Greiferwagens oder ähnliche Massnahmen. Beim Rücklauf des Wagens findet automatisch eine Rückdrehung auf den eingestellten Schuppungswinkel  alpha  statt. 



  An einer definierten Position über dem Magazin 3 wird der Greiferwagen 9 gestoppt. Über die Antriebseinrichtung 15 wird der Greifer geöffnet und durch den Antrieb 13, 13 min so weit zurückgefahren, dass die Faltschachtel 22 freigegeben wird. Eine nicht dargestellte Einrichtung verhindert, dass die freigegebene Schachtel 22 sofort herunterfällt. 



  Durch eine Hubeinrichtung 23 mit Antrieb 24 wird nun die vom Greifer freigegebene Faltschachtel 22 auf die Hubplatte 25 des Magazins 3 heruntergedrückt. Eine nicht dargestellte Gegenfeder erzeugt eine Gegenkraft F, durch die die Hubplatte 25 konstant nach oben gedrückt wird. Der Hubweg der Hubeinrichtung 23 ist so dimensioniert, dass die niedergedrückte Faltschachtel eine nicht dargestellte Rücklaufsperre passiert, bevor der Rücklauf der Hubeinrichtung stattfindet. Dadurch verbleibt die Schachtel in einer unteren Stellung, nachdem die Hubeinrichtung in ihre Grundstellung zurückgelaufen ist. 



  Letzterer Vorgang findet am Ende eines jeden Entnahmezyklus statt, sodass sich allmählich ein geordneter Stapel 26, bestehend aus entnommenen Stichproben, bildet. Das Magazin 3 kann zu einem gegebenen Zeitpunkt mit dem Stichprobenstapel 26 der Gesamtvorrichtung entnommen werden, um die Stichproben in einen entsprechenden Behälter umzuschichten. Ebenso ist eine Ausführung vorteilhaft, bei der die Schachteln an Stelle eines Magazins in eine entsprechende Umverpackung abgelegt werden. 



  Der Aufbau der Probenentnahme ist so ausgeführt, dass sie sich jeder beliebigen Faltschachtelklebemaschine zuordnen lässt bzw. an dieser montiert werden kann, ohne dass hierzu mechanische Veränderungen an der Klebemaschine vorgenommen werden müssen. 



  Die Funktionsweise und Einrichtungsgestaltung der Faltschachtelklebemaschine erfolgt völlig unabhängig von der Stichprobenentnahme. Es bestehen keine wechselseitigen Abhängigkeiten. 



  Für die Stichprobenentnahme ist das Zählen von Faltschachteln 2, die auf einem Transportband 1 in geschuppter Form mit kontinuierlicher, aber veränderbarer Geschwindigkeit vorbeilaufen, ohne dass die Schachteln wie bisher üblich vereinzelt werden müssen, von wesentlicher Bedeutung. Das Herausstossen, auch "Auskicken" genannt, einer bestimmten Faltschachtel 2 min aus einem Schuppenstapel, um damit eine Zählhilfe für das stückzahlrichtige manuelle Abpacken in Kartons oder für die richtige Stichprobe zu erhalten, ist eng mit der vorbeschriebenen Arbeitsweise verbunden. Auch hier war es bisher nur möglich, diesen Vorgang nach vorheriger Vereinzelung durchzuführen. Die geordnete Lage der Faltschachteln darf durch das Auskicken nicht beeinflusst werden. 



  Um deutlich messbare Unterschiede zwischen Faltschachtelrücken und Schachtellücke zu erzielen, werden die Schachteln begrenzt und die Niederhalteschiene 4 auf gefedert. Eine im gemeinsamen Gehäuse 30 untergebrachte optische Messeinrichtung 35 mit ihrem optischen Messstrahl 35 min ist wie vorbeschrieben in der Lage, die vorbeilaufenden Schachtelrücken von den Lücken zu unterscheiden. Diese Information kann an eine elektronische Auswertestation 36 weitergeleitet werden, die vorbeilaufenden Faltschachteln werden gezählt und damit zum Beispiel die Gesamtzahl der vorbeigelaufenen Schachteln oder der Zeitpunkt für die Stichprobenentnahme bestimmt. 



  Der Zählvorgang kann weiterhin dazu benutzt werden, um nach einer bestimmten, vorher festgelegten Anzahl von Schachteln regelmässig einen Stossvorgang auszulösen, der eine Schachtel 2 min  um einen bestimmten Betrag (5 . . . 10 mm) herausschiebt bzw. auskickt. Sinn dieser Massnahme ist es, das stückzahlrichtige manuelle Abpacken in Kartons zu erleichtern bzw. überhaupt erst zu ermöglichen, da die Schachteln in einer schnellen Folge von bis ca. 20 Stück pro Sekunde anlaufen und ein visuelles Zählen bei dieser Geschwindigkeit nicht möglich ist. Als Kickfolge wird beispielsweise eine Menge von fünfzig oder hundert Schachteln gewählt. 



  Im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik, bei dem eine Vereinzelung der Schachteln nötig war, kann der Kickvorgang erst ganz am Ende der Fertigungsstrecke stattfinden. Die Faltschachteln können nach dem am Anfang des Fertigungsprozesses erfolgten Klebevorgang relativ lange exakt ausgerichtet unter Druck aufeinanderliegen, um verschiebungsfrei auszuhärten. 



  Das Auskicken erfolgt durch einen Schieber 37, der durch eine Linearführung 38 exakt geführt wird und durch eine Antriebseinheit 39 bewegt wird. Die Antriebseinheit ist so dimensioniert, dass die Ausstoss- und Rückzugbewegung sehr schnell ausgeführt wird. Diese Schnelligkeit der Bewegung ist aus mehreren Gründen erforderlich. Einmal ist zu berücksichtigen, dass sich die durch den Messstrahl 5 min  erkannte Schachtel 2 min  mit Transportbandgeschwindigkeit bewegt, und sich daher nur für kurze Zeit (einige Millisekunden) im Bereich des Messstrahls befindet. Zum anderen dürfen die benachbarten Schachteln 2a und 2b nicht von dem Schieber 37 berührt werden, da sie sonst mitbewegt würden. Die Schachteln 2a und 2b sind mit der Schachtel 2 min  naturgemäss durch Reibung miteinander verbunden.

   Die Auskickbewegung muss daher so schnell erfolgen, dass auf Grund der Massenträgheit die benachbarten Schachteln nicht mitbewegt werden. 



  Um die vom Messstrahl 35 min  erfasste und auszukickende Schachtel 2 min  exakt mit dem Schieber 37 treffen zu können, sind das optische Messsystem 35 und der Schieber 37 so zueinander ausgerichtet, dass, wie in Fig. 6 zu erkennen ist, der Messstrahl 35 min  exakt mittig zum Schieber 37 verläuft. 



  In Fig. 4 und 5 ist ausserdem zu erkennen, dass der Messstrahl 35 min  durch eine mittig im Schieber 37 angebrachte \ffnung 40 hindurchtritt, der Schieber also symmetrisch um den Messstrahl herum aufgebaut ist. Um ein seitliches Ausbrechen der Schachtel 2 min  zu verhindern, ist der Schieber 37 in der Mitte mit einer Kerbe 41 versehen. Mithilfe der in Fig. 4 dargestellten Stelleinrichtung 42 lässt sich die gesamte Einheit in der Höhe 43 um einen Winkel 44 auf die Lage der jeweiligen Faltschachteln einstellen.

Claims (9)

1. Vollautomatische Stichproben-Entnahmevorrichtung für das Entnehmen vorgefalteter Schachteln (2 min ) oder dergleichen flächigen Gegenstände aus einem bewegten schuppenartig angeordneten Endlosstapel, bestehend aus einem Transportband (1), auf dem der Endlosstapel in geschuppter Schrägstellung ( alpha ) mit veränderlicher Geschwindigkeit bewegt ist, einer die Stapelhöhe definierenden höhenverstellbaren Niederhalteschiene (4), einem die Stapelhöhe abgreifender Sensor (5), wenigstens einer optischen Messeinrichtung (16, 35) für die momentane Lage eines Schachtelrückens (2 min ), einem auf einem fahrbaren Greiferwagen (9) angeordneten Greifer (8) für die Stichprobenentnahme, wobei die Winkelstellung des Greifers (8) auf den schrägungswinkel ( alpha ) der Schuppenanordnung der Faltschachteln einstellbar ist und der fahrbare Greiferwagen (9)

für die Stichprobenentnahme in Abhängigkeit von der Ge schwindigkeit des die Faltschachteln (2) bewegenden Transportbandes (1) bewegt wird, einer Gegenschiene (6) zur Verhinderung einer ungewollten Deformierung des Endlosstapels und einem Magazin (3) zur Aufnahme der entnommenen Stichprobe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitbewegung des Greiferwagens (9) und damit des Greifers (8) etwas unter der Bewegungsgeschwindigkeit des Transportbandes (1) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Greifer (8) das optische Messsystem (16) integriert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stichprobenmesssystem (8-16) horizontal und vertikal (20, 21) verstellbar ist.

5.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Greifer (8) ein Abstreifer (10) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der optischen Messeinrichtung (16, 35) jeweils der Rücken einer Faltschachtel registrierbar und auswertbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messeinrichtung (16, 35) mit einer elektronischen Auswerteeinheit zum Zählen der Faltschachteln (2 min ) verbunden ist.

8.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorgabe einer gewählten exakten Schachtelmenge, zu deren Zusammenfassung zu einem Gebinde am Ende des Schuppenstapels der Faltschachteln (2), diese gezählt werden und aus dem schuppenartig angeordneten Endlosstapel am Ende eines vorgewählten Zählvorganges genau eine Faltschachtel (2 min ) mittels eines schnellbewegten Schiebers (37) anschiebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem Messstrahl (35 min ) erfasste und mittels des Schiebers (37) getroffene Faltschachtel (2 min ) nur über eine kurze Wegstrecke quer zur Bewegungsrichtung des bewegten Endlosstapels ohne Veränderung der Lage der in Bewegungsrichtung vorderen und nachfolgenden Schachtel angeschoben ist.