CH717589A1 - Puffereinrichtung. - Google Patents

Abstract

Die Puffereinrichtung zum Zwischenspeichern von Produkten besitzt eine endlose Plattenkette (1), die in Schlaufen um ortsfeste und horizontal verschiebbare Umlenkungseinrichtungen (5, 6, 7, 8) verläuft. Eine Vielzahl von Schlaufen ist übereinander angeordnet, die zwischen den Umlenkungseinrichtungen (5, 6, 7, 8) serpentinenartig ineinander übergehen. Die Umlenkungseinrichtungen (5, 6, 7, 8) bestehen aus einer entsprechenden Zahl von übereinander angeordneten, koaxialen und horizontalen Umlenkrädern (10) oder aus horizontal oder spiralig angeordneten Laufflächen.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Puffereinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur vorübergehenden Aufnahme von Produkten aus einem Produktstrom, z.B. im Fall einer den Produktstrom stromabwärts behindernden Störung, und zur Abgabe der aufgenommenen Produkte nach Behebung der Störung.

[0002] Puffereinrichtungen oder kurz Puffer, die häufig auch als Produktflussregulatoren oder Zwischenspeicher bezeichnet werden, sind in vielfältiger Form bekannt.

[0003] Die vorliegende Puffereinrichtung dient dem Transport von zumeist verpackten Stückgütern. Sie wird vorwiegend im Verpackungsbereich in der Lebensmittel- und Pharmabranche eingesetzt. Eine Durchmischung der Produkte findet nicht statt, da die vorgeschlagene Puffereinrichtung nach dem Firstin-First-out - Prinzip arbeitet.

[0004] Stückgüter (z. B. Lebensmittel wie Schokoriegel oder Biskuit) sind oft verpackt in einem Kunststoff-Tray, Schlauchpack oder Karton. In einer Lebensmittel-Produktionslinie sollten die fertig produzierten unverpackten Lebensmittel-Stückgüter so schnell wie möglich verpackt werden. Hierfür werden diese zur Verpackungslinie gefördert. Die Verpackungslinie besteht zumeist aus mehreren Maschinen die in Reihe geschaltet sind, z. B. eine Schlauchpackmaschine für die Erstverpackung, dann eine Multipackmaschine für die Zweitverpackung, ein Kartonierer und zuletzt ein Palettierer.

[0005] Jede dieser in Reihe geschalteten Maschinen ist störungsbehaftet. Um zu vermeiden, dass bei einem Stopp einer Maschine die gesamte Linie gestoppt werden muss und dadurch Verluste entstehen und die Effizienz der Linie sinkt, werden Puffereinrichtungen in die Linie integriert. Diese Puffereinrichtungen nehmen den Fluss der Stückgüter für eine gewisse Zeit auf. Die Puffereinrichtungen sind in den Produktfluss eingeschlauft, nehmen an ihrem Einlauf die Stückgüter synchronisiert auf und können diese flexibel für eine gewisse Zeit speichern. Nach Beheben einer Störung werden die Stückgüter in Abhängigkeit vom Pufferfüllgrad wieder mit einer höheren Geschwindigkeit an die nachgeschalteten Maschinen abgegeben, um den Inhalt der Puffereinrichtung abzubauen und einer Überfüllung des Puffers entgegenzuwirken.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Puffereinrichtung vorzuschlagen, deren Speicherkapazität unmittelbar dynamisch auf einen auftretenden Bedarf reagieren kann und mit geringen horizontalen Abmessungen eine hohe Speicherkapazität erreicht.

[0007] Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

[0008] Für den Zweck dieser Beschreibung werden die folgenden Begriffe wie angegeben speziell definiert: Eine„Plattenkette“ist eine Förderkette mit mehrdimensional relativ zueinander beweglichen Kettengliedern, die zumeist aus gespritztem Kunststoff bestehen. Die Oberseite dieser Kettenglieder ist flach ausgeformt und dient als Auflagefläche für zu transportierende Stückgüter. Diese Plattenketten sind in vielseitiger Ausprägung am Markt verfügbar.

[0009] Die Seite der Puffereinrichtung, auf der beim nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Produkte einlaufen, wird als„Vorderseite“oder mit„vorne“, die Auslaufseite als„Rückseite“oder„hinten“bezeichnet. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass der Produktdurchlauf auch in umgekehrter Richtung erfolgen kann, und also der Produkteinlauf auf der hier als Rückseite bezeichneten Seite und der Produktauslauf auf der hier als Vorderseite stattfinden.

[0010] Als„Schlaufe“wird ein Kettenabschnitt der Plattenkette bezeichnet, der sich von einer vorderen Umlenkung zu einer hinteren Umlenkung und zurück inklusive der um die Umlenkungen führenden Strecken bezeichnet.

[0011] Mit„serpentinenförmig“wird ein Verlauf der Kette bezeichnet, bei dem die Kette um beabstandet voneinander angeordnete Umlenkungen (Kehren) und zwischen den Umlenkungen auf geraden Strecken verläuft, wobei in jeder Schlaufe eine Höhendifferenz überwunden wird.

[0012] Im Folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Puffereinrichtung beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Puffereinrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine vergrösserte perspektivische Darstellung eines Teils der Puffereinrichtung, Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Speicherkette, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des mit einer Kettenspannvorrichtung versehenen Vorderteils der Puffereinrichtung

[0013] Wie in den Figuren gezeigt, wird eine mehrdimensional bewegliche endlose Plattenkette 1 mehrfach um 180° umgelenkt. Durch diese Umlenkungen entstehen Kettenschlaufen 2, die vertikal in einer Vielzahl von Ebenen serpentinenförmig übereinander liegend angeordnet sind.

[0014] Die Kettenschlaufen sind aufgeteilt in eine obere Gruppe 3 und eine untere Gruppe 4. Dabei dienen die Kettenschlaufen der oberen Gruppe zur Förderung und Pufferung der Stückgüter, während die Kettenschlaufen der unteren Gruppe immer leer sind und als Kettenvorrat dienen. Ist der Kettenpuffer leer, so sind die oben liegenden Kettenschlaufen maximal verkürzt und die unten liegenden Kettenschlaufen maximal verlängert. Ist der Kettenpuffer voll mit Produkt, so ist es umgekehrt.

[0015] Die Kettenschlaufen verlaufen in der oberen Gruppe um eine vordere Umlenkungseinrichtung 5 und eine hintere Umlenkungseinrichtung 6 wobei die Kettenschlaufen jeweils eine Kehre um 180° durchlaufen. Entsprechend verlaufen die Kettenschlaufen in der unteren Gruppe um eine vordere Umlenkungseinrichtung 7 und eine hintere Umlenkungseinrichtung 8. Die hinteren Umlenkungseinrichtungen 6,8 sind ortsfest, die vorderen Umlenkungseinrichtungen 5,7 sind parallel zur Förderrichtung verschiebbar. Zwischen den Umlenkungen verlaufen die Schlaufen auf geraden Strecken 9.

[0016] Auf diesen geraden Strecken ist die Kette durch Führungsschienen 27 unterstützt, die aus oben offenen U-Profilen bestehen. Damit ist die Kette auch seitlich geführt, besitzt aber einen Freiheitsgrad nach oben.

[0017] Um die Umlenkungseinrichtungen verläuft die Kette horizontal, während sie jeweils auf einem Teil der geraden Strecken zwischen den Umlenkungen in der oberen, der Produktförderung und -speicherung dienenden Gruppe eine definierte Steigung in vertikaler Richtung, in der unteren Gruppe ein Gefälle durchläuft. Der Teil der geraden Strecke in dem die Steigung bzw. das Gefälle vorgesehen ist, erstreckt sich zwischen der der hintersten Position der verschiebbaren Umlenkungseinrichtung und der ortsfesten Umlenkung.

[0018] Die übereinander angeordneten Kettenschlaufen 2 haben einen definierten gleichmässigen Vertikalabstand zueinander, der in der oberen Gruppe vor allem durch die Höhe der Produkte bestimmt ist, während der Vertikalabstand der unteren leeren Kettenschlaufen kleiner sein kann.

[0019] Die Umlenkungseinrichtungen bestehen aus einer Anzahl koaxial flach übereinander liegender Führungsvorrichtungen in Form von Führungsrädern 10, die gemeinsam auf einer vertikal ausgerichteten Welle 11 aufgenommen sind. Die Anzahl der Führungsräder in jeder Umlenkungseinrichtung entspricht der Anzahl der gewünschten Kettenschlaufen, d.h. also auch der gewünschten Speicherkapazität.

[0020] Der Produkteinlauf 12 erfolgt auf einen geraden Abschnitt 13 auf der untersten Ebene der oberen Gruppe von Kettenschlaufen am vorderen Ende des Speichers. Dieser gerade Abschnitt geht in die unterste Kettenschlaufe über. Der Produktauslauf 14 erfolgt von der obersten Kettenschlaufe der oberen Gruppe am hinteren Ende des Speichers.

[0021] Produkteinlauf und -auslauf können auch vertauscht werden, so dass die Produkte in die oberste Kettenschlaufe einlaufen und aus der untersten Schlaufe auslaufen. Auf diese Weise kann der Pufferspeicher über die systematische Höhendifferenz von Einlauf zu Auslauf entweder als Heber oder Senker des Produktflusses verwendet werden.

[0022] Beim Einlauf der Produkte in den Puffer und beim Auslauf der Produkte aus dem Puffer wird die Förderkette jeweils über vertikale Kettenumlenkungen 15,16; 17,18 geführt. Diese Vertikalumlenkungen verbinden jeweils in vertikaler Richtung die untere Gruppe von Kettenschlaufen mit der oberen Gruppe von Kettenschlaufen derart, dass der Auslauf des unteren Abschnitts in vertikaler Richtung mit dem Einlauf des oberen Abschnitts und der Auslauf des oberen Abschnitts vertikal mit dem Einlauf des unteren Abschnitts verbunden sind. Dadurch ist es möglich, dass die Kettenschlaufen der oberen Gruppe mit den Kettenschlaufen der unteren Gruppe mit einer einzigen endlosen Förderkette umschlungen sind.

[0023] Die vertikalen Umlenkungen sind als verzahnte Kettenräder ausgebildet jeweils mit einem Einlaufantrieb 19 und einem Auslaufantrieb 20 versehen sind.

[0024] Die Verlängerung und Verkürzung der beiden Gruppen von Kettenschlaufen richtet sich direkt nach der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Einlaufantrieb und dem Auslaufantrieb. Sind Einlaufgeschwindigkeit und Auslaufgeschwindigkeit gleich gross, so findet keine Änderung der Schlaufenlängen statt. Ist die Einlaufgeschwindigkeit grösser als die Auslaufgeschwindigkeit, so füllt sich der Kettenpuffer mit Produkt indem die Kettenschlaufen der oberen Gruppe verlängert werden. Im selben Umfang werden dann die unteren Kettenschlaufen verkürzt. Wenn der Puffer entleert wird erfolgt die Verlängerung bzw. Verkürzung der Kettenschlaufen umgekehrt.

[0025] Die Antriebe sind handelsübliche Servomotoren die über ein Getriebe ein Drehmoment an die Kettenräder übertragen.

[0026] Die Einlaufebene und die Auslaufebene sind immer vertikal beabstandet zueinander. Dieser Vertikalabstand ergibt sich aus der Summe der vertikalen Abstände zwischen den Kettenschlaufen der oberen Gruppe. Ausserdem liegen der Einlauf und der Auslauf dieses Puffers immer in der gleichen Flucht.

[0027] Die verschiebbare Umlenkungseinrichtung 5 der oberen Gruppe von Kettenschlaufen ist auf einem horizontal beweglichen Schlitten 21 angeordnet. Ebenso ist die verschiebbare Umlenkungseinrichtung 7 der unteren Gruppe auf einem verschiebbaren Schlitten 22 angeordnet. Die verschiebbaren Schlitten der oberen und unteren Gruppe, auf denen sich die horizontalen Umlenkungen der Kettenschlaufen befinden, sind mittels eines Zahnriemenpaars 23 gekoppelt.

[0028] Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich wird das Zahnriemenpaar auf der Vorderseite des Puffers über eine aussen am Pufferspeicher angeordnete Spannvorrichtung 24 geführt und über eine Welle 25 umgelenkt. Diese Umlenkwelle ist beidseitig mittels mit Servomotoren betätigten Gewindespindeln 26 horizontal verschiebbar. Damit können die übereinanderliegenden Kettenschlaufen über die mittels Zahnriemen gekoppelten Schlitten definiert gespannt werden.

[0029] Anstelle von Zahnriemen können für die Kopplung der Schlitten auch Ketten, Drahtseile etc. verwendet werden.

[0030] Gemäss einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird anstelle der auf Führungsschienen gleitenden und an den Umlenkungseinrichtungen durch Führungsräder drehend geführten Kette eine Plattenkette eingesetzt, die auf ihrer Unterseite mit Laufrollen versehen ist. Für diese Kette sind keine der Umlenkung dienenden drehenden Führungsräder erforderlich, sondern die Kette kann auf Führungsvorrichtungen in Form von drehfesten, d.h. nicht drehenden Laufflächen um die Umlenkungen geführt werden.

[0031] Diese nicht drehenden Laufflächen können horizontal ausgerichtet sein. Sie können aber auch spiralig verlaufen, so dass die gewünschte Höhendifferenz der Kette auch entlang der Umlenkung anstatt auf der geraden Strecke erzielt werden kann. Es ist auch möglich einen Teil der Höhendifferenz auf den geraden Strecke und einen weiteren Teil entlang den Umlenkungen zu erzielen. Ausserdem ist es möglich, die spiralige Anordnung der Laufflächen nur an jeweils einer der zusammenwirkenden Umlenkungen, d.h. beispielsweise nur an den ortsfesten Umlenkungen vorzusehen.

[0032] Die definierte und optimale Vorspannung der Kettenschlaufen ist erforderlich, da der Kettenpuffer über grosse Kettenlängen verfügen kann. Eine Steuereinheit kann das auf die paarweise angeordneten Gewindespindeln wirkende Drehmoment so dosieren, dass immer eine optimale Vorspannung der Kettenschlaufen vorhanden ist. Je länger die Kette desto grösser wird die Pufferkapazität und desto grösser ist aber auch deren Längenausdehnung während des Betriebs.

[0033] Der erforderliche Spannweg ist durch die Anzahl der oben und unten liegenden Kettenstränge x-fach reduziert. Das ist ein Vorteil, der massgeblich die Gesamtlänge des Kettenpuffers reduziert.

[0034] Bei grösseren Puffern kann die dem Spannen dienende Umlenkwelle mit einem zusätzlich anbaubaren Servomotor 28 (Schlittenantrieb) ausgestattet werden. Dieser Antrieb treibt dann über die beiden paarweise angeordneten Zahnriemen, überlagert die beiden Schlitten an. Damit wird es möglich, die Kräfte in der Förderkette zu reduzieren, weil der Kraftanteil für den Vortrieb der beiden Schlitten wegfällt.

[0035] Die Steuereinheit kann diesen zusätzlichen Servomotor (Schlittenantrieb) dazu einsetzen, dass dieser in Abhängigkeit des Füllgrads bei Befüllung oder Entleerung des Puffers die Förderkette kräftemässig entlastet, indem dieser Antrieb mit Einlaufantrieb und Auslaufantrieb entsprechend inkrementell synchronisierbar ist. Dadurch können grosse Pufferkapazitäten mit entsprechend grossen Kettenlängen realisiert werden.

[0036] Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung liegt somit darin, dass durch die Mehrschlaufigkeit und die Anordnung der Kettenschlaufen in einer Vielzahl übereinanderliegender Ebenen eine grosse Pufferkapazität bei einer reduzierten Länge ermöglicht ist. Die Anzahl der Kettenschlaufen ist beliebig und richtet sich massgeblich an der zur Verfügung stehenden Höhe. Der Durchmesser der horizontalen Kettenumlenkungen richtet sich nach Längen -und Breitenabmessungen der Produkte.

Claims (10)

1. Puffereinrichtung zum Zwischenspeichern von Produkten mit einer endlosen Plattenkette, die in Schlaufen um ortsfeste und horizontal verschiebbare Umlenkungseinrichtungen verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Schlaufen übereinander angeordnet ist, die zwischen den Umlenkungseinrichtungen serpentinenartig ineinander übergehen und die Umlenkungseinrichtungen aus einer entsprechenden Zahl von übereinander angeordneten, koaxialen Führungsvorrichtungen gebildet sind.

2. Puffereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenschlaufen in zwei übereinander angeordneten Gruppen aufgeteilt sind, wobei die Kettenschlaufen der oberen Gruppe der Produktförderung und die Kettenschlaufen der unteren Gruppe als Kettenvorrat dienen.

3. Puffereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Gruppe der Kettenschlaufen mit der unteren Gruppe der Kettenschlaufen an deren Einlauf und Auslauf durch vertikale Kettenumlenkungen verbunden sind, sodass diese Vertikalumlenkungen jeweils in vertikaler Richtung die untere Gruppe der Kettenschlaufen mit der oberen Gruppe der Kettenschlaufen derart koppeln, dass der Auslauf der unteren Gruppe mit dem Einlauf der oberen Gruppe in vertikaler Richtung verbunden ist und der Auslauf der oberen Gruppe mit dem Einlauf der unteren Gruppe in vertikaler Richtung verbunden ist.

4. Puffereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die horizontal Umlenkeinrichtungen in der oberen und unteren Gruppe jeweils auf einem Schlitten befinden und mechanisch über umgelenkte Züge miteinander gekoppelt sind, sodass die Kettenschlaufen der oberen und unteren Gruppe in gegenläufiger Richtung verlängert und verkürzt werden.

5. Puffereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spannen der Kette an der Umlenkung der Züge wirkende Spannmittel vorgesehen sind.

6. Puffereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Umlenkung der Züge dienende Umlenkwelle mit einem Antrieb versehen ist, der die Verlängerung bzw. Verkürzung der Kettenschlaufen unterstützt.

7. Puffereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtungen der Umlenkeinrichtungen aus koaxial auf einer Achse drehend angeordneten Rädern bestehen.

8. Puffereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtungen der Umlenkeinrichtungen aus koaxial übereinander angeordneten drehfesten Laufflächen bestehen.

9. Puffereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen horizontal ausgebildet sind.

10. Puffereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen spiralig ausgebildet sind.