CN111164031A - 把容器排布成梅花形的层的排布装置 - Google Patents

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Abstract

把容器(300)排布成梅花形的层(200)的排布装置(100)，包括配置成根据传送带(1)的送料方向(X)推进所述容器(300)的传送带(1)，承载多个与所述送料方向(X)平行定位的隔板(2)的设备件(9)，其中所述隔板(2)把传送带(1)的上表面分隔成多个通道(3)，每个所述通道(3)的宽度能够通过一行容器(300)，其特征在于，所述设备件(9)还包括一系列的送料装置(4)，所述送料装置(4)被配置成以受控的方式定量释放容器(300)从通道(3)离开，每个所述容器(300)放置在每个所述通道(3)的出口处，并且所述设备件(9)可以沿着基本上与所述传送带的送料方向(X)垂直的方向(Y)移动。

Description

把容器排布成梅花形的层的排布装置
技术领域
本发明涉及一种用于排布容器的设备件，主要是把圆形容器排布成蜂窝结构，在技术术语中也称之为梅花形结构。
背景技术
空的或满的容器，例如罐、瓶、由诸如马口铁、铝合金、塑料或玻璃等材料制成的容器，如果它们已经满了，通常在可能的填充之前或在最终包装之前被储存并运输到托盘上。
所述容器在托盘上的布置是通过称为码垛机的机器来实现的，该机器把容器层叠地放置在彼此之上，这样的层叠通常由纸板或塑料片隔开，以便提高层叠的稳定性。
为了进一步提高托盘的稳定性，以使每一层都容纳最大数量的容器，容器通常被布置成蜂箱或蜂窝式结构。在下文中，这将被称为梅花形结构。术语“梅花形”的意思是一种排布方式，它规定容器排布成平行的行，每行的侧面都有一行偏移一个节距，所述一个节距等于容器本身的半径。以这种方式，第一、第三、第五等奇数行全部相等；而第二、第四、第六等偶数行全部相等，并相对于奇数行偏移一个节距；所述节距等于容器的半径。
梅花形结构还提供两种可能的变体，作为每一行中存在的瓶子的数量的函数：
1.偶数行和奇数行包含相同数量的容器。
2.偶数行比奇数行多包含或少包含一个容器。
梅花形结构是排布圆形截面容器的典型结构，但它也经常用于优化椭圆形截面等容器的排布。
把容器布置成梅花形，这不仅在形成托盘层方面起作用，而且还用于优化容器在箱、盘或捆等包装中的所谓二次包装。
通常在码垛机或包装机上游的传送带上进行容器的布置。
本领域中已知一种方法，可以通过自发排布的方式把容器排布成梅花形。所述方法在传送带上累积来自一个或多个送料传送带的容器。传送带包括平行于产品送料方向的两个相对的横向引导件，两个相对的横向引导件与待形成的层本身的宽度基本上相同。常规形状的桥台元件横向地布置在传送带的底部，适于在桥台中容纳容器。
由所述横向引导件束缚的容器保持前进，靠着成形的桥台元件进入桥台，并且被逐渐被布置成彼此抵靠，自发地排布成梅花形。
自发排布的不足之处是其不能保证层的完全填充；而在缺少容器的位置可能会出现空位。
无法保证托盘上的最大容器数量的事实影响了存储和移动成本，除了负面影响码垛或包装线的速度/频率。这通常需要在所述机器上配备一名操作员，该操作员以手动控制和干预的方式更正层的排布，这在速度/频率较高的堆垛线上尤其困难。
在专利US 2571790，US 2949179，US 5080551，US 201036015中公开了其他形成以梅花形排布的容器层的方法。
在所有这些专利中，都寻求优化结构，以控制由于容器位置不正确而留下的空位。
例如，专利US5080551提供了一种装置，该装置包括多个间隔的分离器，这些分离器沿传送带的输送方向延伸；所述分离器将传送带的上表面分成多个通道，每个通道的宽度略大于容器的直径。限定中心通道的一对平行的中央分离器的两侧设置有多个外分离器；所述外分离器具有平行于中央分离器延伸的相应上游部分和弯曲的各自下游部分。换言之，外分离器的下游端对齐，以相对于传送机的纵向轴线形成锐角，并且因此限定具有朝向传送机的内部或中心轴线的相应出口的通道。
当容器沿着分离器形成的通道输送时，中央分离器形成直线的容器中心行，而外分离器逐渐引导容器朝向中心行，使容器相对于之前形成的容器排布成梅花形，在中心行的两边形成连续的行。
与其它前述专利中记载的解决方案一样，这种解决方案也不足以可靠的确保形成正确的梅花形结构的容器层。
除了上述不足之处以外，前述专利还不能形成第2种结构的梅花层，即偶数行比奇数行多包含或少包含一个容器的结构。
这是一个重大不足，因为作为容器的尺寸和该层的托盘的尺寸的函数，所述第2种结构可以在每层放置更多的容器，从而在相同的尺寸体积中存储和/或运输更多的容器。
为了解决这个问题，通常需要额外的复杂设备部件，这些设备将多出来的容器拾取起来，并将其放回传送循环中。该回收系统进一步对码垛或包装系统的速度/频率产生负面影响。
随着生产线上待处理容器尺寸的不同，有必要进行所谓的尺寸变化。在上述专利中描述的所有方法和装置由于诸如需要干预的通道数量较多的缘故，对于尺寸变化都存在时间方面的困难，以及要替换或重新定位的设备件的复杂性。
发明内容
本发明针对要解决的技术问题，提供了一种用于形成一层容器的装置，所述容器被布置为梅花形，其在结构上和功能上构思成克服上述现有技术中的一个或多个缺陷。
在上述问题的范围内，本发明的一个主要目的是实现一种用于形成一层容器的装置，所述容器布置成梅花形，并可以确保在该层容器之间不形成空位，即不会缺少容器。
本发明的另一个目的是根据所述梅花形的两种不同的可能变体，布置一层容器。由此可以选择偶数行和奇数行包含相同数量的容器的结构，或者偶数行比奇数行多包含或少包含一个容器的结构。
本发明的另一目的还在于向本领域提供一种装置，用于在简单合理的解决方案的范围内形成以梅花形排布的容器层，且成本相当有限。
由于独立权利要求1中公开的本发明的特征，这些和其他目的得以实现。从属权利要求限定了本发明的优选和/或特别有利的方面。
具体而言，本发明的一个实施例提供了一种用于形成一层容器并布置成梅花形的装置，其中多个隔板安装在容器前进的传送带上。所述隔板与输送机的送料方向平行，将其上表面分成多个通道，每个通道的宽度略大于容器的直径。
根据优选实施例，在每个通道的出口处，优选地安装有旋转式的送料装置，该送料装置具有多个口袋，所述口袋被配置成包围容器部分。隔板和通道被配置成根据垂直于传送带的送料方向在定义为容器尺寸函数的两个位置之间移动。
在一个实施例中，通道以往复运动的方式进入第一位置和第二位置，并且带有口袋的送料装置旋转一个节距，每次到达所述位置中的一个时，令一个容器离开通道。
根据本发明的用于形成布置为梅花形的容器层的装置的送料装置，可以控制从每个通道离开的容器的数量，确保该层所有容器的存在。
具有旋转口袋的送料装置能够检测可能的倒下的容器，防止其被送出并因此破坏该容器层的排布。
本发明的另一个方面是迅速而简单的改变尺寸，这种尺寸的改变是随着容器尺寸的变化所必需的。由此提供了一种结构，该结构被固定在传送带上并移动隔板和带有旋转口袋的送料装置；所述结构上优选地，通过快速耦合和释放元件，安装包含隔板和送料装置的单个设备件；所述设备件随着所述容器的尺寸的变化而被更换。
由于隔板的横向移动，设备件的实际尺寸和重量有限；通道的数量不等于形成该层的容器的行数，但基本上等于所述行数的一半。
此外，在本发明的优点中，可以对于给定的容器，在不改变机械尺寸的情况下，实现该梅花形排列层的所有变体，而无需提供额外的设备件，并且不对推进线路的速度/频率产生负面影响。此外，可以形成具有平行的行的层，即没有梅花形，其中所有容器行彼此相等且不偏移。
实际上，根据本发明的另一方面，可编程控制单元能够以协同方式管理操作/移动带有旋转口袋的送料装置的装置以及操作/移动隔板的装置。
由于使用了可编程控制单元并且优选地使用了无刷电机，所以能够获得高的生产速度/频率。
本发明的另一个优点是由于隔板平移运动，正交于容器的流动方向，所述平移运动降低了由于入口到隔板本身可能的阻塞而不填充通道的风险。因此，它执行了技术术语中称为“打乱次序”的功能，并且避免安装专用于所述目的的设备件。
本发明的另一个目的是提供一种用于形成容器300的层200并布置成梅花形的方法。
附图说明
以下仅通过非限制性示例对附图中所示的几个实施例更明显地说明这一特性和其他特性。
图1：在轴测视图中，示出了一种传送带，装置安装在传送带上，用于形成一层排布成梅花形的容器。
图2：示出了通道和送料装置的操作装置的细节。
图3：在俯视图中示出了用于排布一层容器的排布装置，该容器排布成梅花形，设备件可在尺寸变化位置移动。
图4：示出了用于排布一层容器的排布装置，该容器被排布成梅花形，设备件可在两个工作位置移动。
具体实施方式
具体地，参照附图1，示出了一种根据本发明的排布装置100，其用于把容器300排布成呈梅花形的层200。
来自送料线的容器300积聚在传送带1上，它们根据方向X在传送带1上前进。
所述排布装置100包括固定结构8，所述固定结构8布置在传送带1的上方。
在优选实施例中，如图1所示，固定结构8以机械方式连接到传送带1的结构。
在图中未示出的第二实施例中，所述固定结构8也可以直接固定在地面上，而不是传送带1上。
传送带1优选地在排布装置100的入口和出口处设置有横向容纳引导件。
排布装置100还包括安装有多个隔板2的设备件9。所述隔板2布置的平行于传送带1的送料方向X，并将传送带1的上表面分隔成多个通道3。
每个通道3具有能使容器300的单个行通过的宽度。
在优选实施例中，隔板的长度足以容纳比排布成层200的最长行所需的容器300多至少一个容器300的数量。
在任何情况下，以上所述的值具有示例性和非限制性。由此，考虑到可能的变化，也提供一种隔板，其长度小于要排布的层200的行。
设备件9可根据基本上垂直于传送带的送料方向X的Y方向移动。
以这样的方式，隔板2和因此与设备件9成一体的通道3可以沿着Y方向平移成行的容器300。
设备件9沿Y方向在第一位置和第二位置之间做往复运动，在图4中用字母A和字母B表示。
如图4所示，两个位置A和B之间的距离D等于层200的相邻两行容器300的轴线之间的距离。
因此，所述距离D是容器300的直径和形状的函数。
隔板2在容器300的入口处的部分优选为尖端形状，或者包括有助于将容器300插入通道3中的滚动元件。
在每个通道3的出口处，存在送料装置4，其被配置为以受控方式释放容器300，使其离开通道3---详细方式会在下面阐述。
每个送料装置4与设备件9一体安装，并被配置为根据正交于X和Y方向的轴线Z旋转。
根据优选实施例，送料装置4具有多个口袋5，所述口袋5被配置成包围并保持容器300的一部分。
优选地，所述口袋5以恒定节距沿一个圆周分布，所述圆周的轴线与所述轴线Z重合。
排布装置100还包括操作装置6，其被配置成能够旋转送料装置4。
当送料装置4以等同于两个连续的口袋5之间的角度距离旋转一个节距时，容器300从相应的通道3排出。
所述送料装置4的旋转与设备件9的运动相协调。实际上，送料装置4使容器300仅在通道3处于位置A或位置B时离开通道3，在这两个位置之间平移的步骤中将容器300锁定。
在图2所示的优选实施例中，操纵装置6包括至少一个马达61和与固定结构8以机械方式集成一体的传动元件62。电机61优选为齿轮马达。
设备件9包括连接元件92，其被配置成，当设备件9被紧固在结构8上时，接收来自传动元件62的运动；传动设备93，其被配置成与设备件9集成，将运动从连接元件92传递到所有送料装置4。
实际上，所述传动设备93优选地包括至少一条皮带和多个滑轮，所述皮带和滑轮以同步的方式运动，由单个马达61驱动所有的送料装置4。
根据可能的实施例，送料装置4可以由两个或更多个马达61驱动，从而每个马达61联接到传动元件62，并且相应的连接元件92随后联接到传动元件62。因此，传动设备93仅专用于移动由相应马达61驱动的送料装置4。
根据图中未示出的另一个可能的实施例，可以为每个送料装置4提供马达61。在这种情况下，可能不存在/需要传动设备93。
排布装置100还包括与固定结构8集成的操作装置7，其被配置成平移设备件9。
所述操作装置7包括至少一个马达71、至少一个传动元件72和引导元件73。
根据图2和图3所示的优选实施例，传动元件72包括将马达71的旋转运动转换为平移运动的螺杆74和螺母75。
由于这种配置，可以将设备件9的运动作为要处理的容器300的尺寸的函数，即通过改变位置A和位置B之间的距离D。螺杆74必须足够长，以便能够在容器300的最小直径到最大直径的各种情况下工作。
根据本发明的一个特征，马达71和马达61优选为无刷类型的马达。
以这种方式，能够确保以最大速度/频率的高速工作。
排布装置100还包括可编程控制单元，该可编程控制单元被配置以协同方式管理马达71和马达61。
根据本发明的一个特征，设备件9通过定心和快速联接装置91以可拆卸的方式连接到固定结构8，所述定心和快速联接装置91以机械的方式关联到固定结构8的成形部分81。这种连接方式可以快速地安装和拆卸设备件9，并由此安装和拆卸与之集成的装置，例如隔板2和送料装置4。
事实上，设备件9必须随着容器300在尺寸/直径方面的变化和/或层200在排布方面的变化而替换，即，要排布的层200的行数的变化。
实际上，通道的宽度和隔板2的数量和位置必须是不同的；类似地，送料装置4的数量和需要包围容器300的口袋5的形状也将改变。
因此，当要开始新的容器300的工作线时，必须进行尺寸改变。
在本发明的一种方法中，所述尺寸改变规定：
-将设备件9从固定结构8中释放出来；
-将设备件9放置在传送带1上；
-将设备件9平移到固定结构8的外部；
-拿起设备件9；
-在桌子上设置适用于新的容器300的新的设备件9；
-将设备件9平移到所述固定结构8下方的位置；
-将设备件9联接到固定结构8上，将定心和快速联接装置91插入成形部分81中；
-通过控制单元，设定新的尺寸并由此将新的位置A和B传送到马达71。
此时，排布装置100准备好根据上述循环工作。
来自送料线的容器300在传送带1上前进，并插入设备件9的隔板2之间，形成填充通道3的行。
在本发明的一种方案中，至少有一个传感器验证特定数量的容器300在所有通道中的存在，并向驱动马达71的控制单元提供信号。所述马达71移动设备件9，使其进入位置A。
一旦设备件9到达第一位置A，所有送料装置4都旋转一个节距，使容器300离开相应的通道3。
为了加快工作循环，驱动送料装置4的马达61可以在设备件9到达位置A之前开始使其旋转。为此目的，提供了马达61和马达71以这样的方式同步，以确保容器300仅在到达所述位置A时离开。
必须指定位置A和B需要考虑在内的可能的误差，误差约为十分之一毫米，作为电子检测和驱动组件的精度的函数。
电子计数器，例如编码器，优选地设在马达61上，检验是否发生旋转，并确保对容器300的正确数量进行计数。
在一个优选实施例中，可以在每个通道上增加一个计数传感器，以便提供额外的控制信息。
控制单元将从计数传感器接收到的信号与来自马达61的电子计数器的信号进行比较，以确保从通道3离开的容器300的数量正确。
如果这两条信息不一致，则控制单元提供报警信号。
以这样的方式，可以确定地知道布置了完整的层200，而不存在由于缺少容器300而导致的空位。
送料装置4的形状还能够设置为防止可能翻倒的容器300通过。翻倒的容器300实际上会持续卡在口袋5和通道3的隔板2之间，由于口袋的形状防止该对应的送料装置4旋转，口袋的形状由彼此连接的径向延伸限定，从而赋予送料装置基本上星形的形状。
一旦容器300从每个通道离开，马达71由控制单元驱动，并移动设备件9，使其进入B位置。
一旦到达所述位置B，所有的送料装置4旋转一个节距，使一个容器300离开相应的通道3。
该循环再次开始并以相同的方式继续，循环次数等于构成层200的最长行的容器300的数目。
根据本发明的一个特征，可以实现两种可能的层200的变化情况：：
1.偶数行和奇数行包含相同数量的容器。
2.偶数行比奇数行多包含或少包含一个容器。
在情况1中，层200的排布从处于位置A的设备件9开始，其中所有送料装置4从相应的通道3中送出一个容器300，并继续循环相当于构成行的容器300的数量之次数；最后设备件9在位置B处终止布置层200，其中所有送料装置4从相应的通道3送出一个容器300。后续的层从处于位置A的设备件9再次开始。
在情况2中，层200的排布从处于位置A的设备件9开始，其中所有送料装置4从相应的通道3中送出一个容器300，并继续循环相当于构成最长行的容器300的数量之次数；最后设备件9在位置A处终止布置层200，其中所有送料装置4从相应的通道3送出一个容器300。后续的层从处于位置A的设备件9再次开始。
由于每个通道3被配置为把容器300排布成两个相邻行，所以排布装置100将具有通道3的数量小于构成层200的行的数量的设备件9。
由于这一特性，设备件9具有有限的尺寸和重量，便于对尺寸变化做替变。
特别地，如果构成层200的行的数目为偶数，则通道3的数目优选地等于构成层200的行数的一半。
如果构成层200的行的数目为奇数，则信道3的数目最好等于构成层200的行数的一半加上一。
此外，如果层200具有奇数行，则排布装置100的工作循环也不同。
特别地，优选地设置成，与两个外侧的通道3中的一个相关联的送料装置4仅当设备件9位于靠近传送带1的中心的位置A或位置B时释放容器300，而当设备件9处于远离传送带1的中心的位置A或位置B时锁定容器300。
在这种情况下，与所述外侧的通道3相关联的送料装置4将具有相对于剩余通道3独立的操作装置6和连接元件92。
综上，根据本发明，一种把容器300的排布成梅花形的层200的方法，使容器300根据方向X在传送带1上前进，将它们划分为多个彼此平行并且朝向方向X的通道3。
每个通道包含一行容器300。
通道3设置成在位置A和位置B之间以往复方式平移，所述位置A和位置B被布置在基本垂直于X方向的Y方向上。当到达位置A和位置B时，一个容器300通过所述送料装置从通道3离开，防止其在中间位置离开。
位置A和位置B之间的距离D等于层200的相邻两行容器300的轴线之间的距离。
当层200的行数为奇数时，仅当通道3位于靠近传送带1中心的位置A或位置B时，释放两个外侧的通道3之一的容器300；当通道3位于远离传送带1中心的位置A或位置B时，锁定所述容器300。
在任何情况下，上述内容的值都具有示例性和非限制性。因此，出于技术和/或功能原因而作出的可能的细节变化被认为属于权利要求所限定的相同保护范围。

Claims (15)

1.把容器(300)排布成梅花形的层(200)的排布装置(100)，包括配置成根据传送带(1)的送料方向(X)推进所述容器(300)的传送带(1)，承载多个与所述送料方向(X)平行定位的隔板(2)的设备件(9)，其中所述隔板(2)把传送带(1)的上表面分隔成多个通道(3)，每个所述通道(3)的宽度能够通过一行容器(300)，其特征在于，所述设备件(9)还包括一系列的送料装置(4)，所述送料装置(4)被配置成以受控的方式定量释放容器(300)从通道(3)离开，每个所述容器(300)放置在每个所述通道(3)的出口处，并且所述设备件(9)可以沿着基本上与所述传送带的送料方向(X)垂直的方向(Y)移动。
2.根据权利要求1所述的排布装置(100)，其中所述设备件(9)在第一位置(A)与第二位置(B)之间沿着与送料方向垂直的所述方向(Y)做往复运动，其中所述第一位置(A)与第二位置(B)限定出的距离(D)与所述层(200)的两个相邻行的轴线之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的排布装置(100)，其中每个送料装置(4)被配置成根据与所述送料方向(X)和所述方向(Y)正交的轴线(Z)旋转。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中所述送料装置(4)设有多个口袋(5)，所述口袋(5)以恒定的节距沿一个圆周分布，所述圆周的轴线与所述轴线(Z)重合，所述口袋(5)的形状可以包围并保持容器(300)的一部分，并且配置成当相应的所述送料装置(4)旋转一个节距时，从通道(3)送出所述容器(300)。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中所述送料装置(4)被配置成当设备件(9)到达所述第一位置(A)和第二位置(B)中的一个时从每个所述通道(3)中送出容器(300)。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中当所述层(200)的行数是奇数时，两个外侧的通道(3)中一个的送料装置(4)被配置成仅当设备件(9)处于靠近传送带(1)的中心位置时送出容器(300)，并且当设备件(9)处于远离传送带(1)的中心位置时锁定容器(300)。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中所述排布装置(100)还包括设置在传送带(1)上方的固定结构(8)，所述固定结构(8)设置为支撑操作装置(6)和(7)，其中操作装置(6)被配置成能使所述送料装置(4)旋转，操作装置(7)被配置成能够平移设备件(9)。
8.根据权利要求7所述的排布装置(100)，其中所述操作装置(7)包括至少一个马达(71)、传动元件(72)和导向元件(73)。
9.根据权利要求7所述的排布装置(100)，其中所述操作装置(6)包括至少一个马达(61)和传动元件(62)。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中所述设备件(9)借助于定心和快速联接装置(91)可移除式地连接到固定结构(8)，与固定结构(8)的成形部分(81)以机械方式相关联。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中所述设备件(9)还包括连接元件(92)和传动设备(93)，其中，所述连接元件(92)被配置成当设备件(9)与固定结构(8)相紧固时接收来自传动元件(62)的运动，所述传动设备(93)被配置成把运动从连接元件(92)传输到至少一个送料装置(4)。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的排布装置(100)，其中所述排布装置(100)还包括可以设定程序的控制单元，所述可以设定程序的控制单元被配置成以协同的方式管理操作装置(6)和操作装置(7)。
13.根据权利要求1至12所述的把容器(300)排布成梅花形的层(200)的排布方法，其特征在于，把容器(300)沿着送料方向(X)在传送带(1)上向前推进，并把所述容器(300)分成彼此平行且平行于所述送料方向(X)的多个通道(3)，每个所述通道(3)容纳一行容器(300)，其特征在于，所述通道(3)在第一位置(A)与第二位置(B)之间沿着方向(Y)做往复平移运动，所述方向(Y)与所述传送料方向(X)基本垂直；并且在到达所述第一位置(A)和第二位置(B)时从每个通道(3)中送出容器(300)，以防止容器(300)在所述第一位置(A)和第二位置(B)之间的位置离开。
14.根据权利要求13所述的把容器(300)排布成梅花形的层(200)的排布方法，其中所述第一位置(A)与第二位置(B)之间的距离(D)与所述层(200)的两个相邻行的轴线之间的距离相等。
15.根据权利要求13和14所述的把容器(300)排布成梅花形的层(200)的排布方法，其中当所述层(200)的行数是奇数，并且当通道(3)处于更靠近传送带(1)中心的第一位置(A)或第二位置(B)时从两个外侧的通道(3)中的一个送出容器(300)，而当通道(3)处于远离传送带(1)中心的第一位置(A)或第二位置(B)时锁定所述容器(300)。
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