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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum im wesentlichen synchronen
Mitbewegen einer Einrichtung bezüglich
eines Gegenstands beim Fördern des
Gegenstands in der Förderrichtung
einer Fördereinrichtung,
wobei die Einrichtung dem Einwirken auf den Gegenstand dient.
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Anwendungsgebiet
der Vorrichtung ist insbesondere das der Verpackungsmaschinen.
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Beim
Verpacken von Gegenständen
ist nicht nur auf den Gegenstand selbst, sondern auch auf dessen
Verpackung einzuwirken. Im erfindungsgemäßen Sinne ist somit unter Gegenstand
auch eine Verpackung zu verstehen. Bei der Verpackung kann es sich
um eine Faltschachtel handeln oder um einen Beutel, der den zu verpackenden
Gegenstand bzw. die zu verpackenden Gegenstände aufnimmt, beispielsweise
einen quaderförmigen
gefrorenen Gegenstand bzw. schüttfähige Gegenstände, wie
in einem Beutel abgepackte Cornflakes. Die Gegenstände (Verpackungen
bzw. zu verpackende Gegenstände)
werden mittels einer Fördereinrichtung
gefördert und
die Einrichtung zum Einwirken auf den jeweiligen Gegenstand im wesentlichen
synchron mit dem Gegenstand bewegt, so dass die Einrichtung beim
Fördern
des Gegenstandes ausreichend Zeit hat, entsprechend der vorgegebenen
Förderstrecke,
auf den Gegenstand einzuwirken.
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
EP 0 266 644 B1 bekannt. Dort
weist die Einrichtung zum Einwirken auf den Gegenstand, der als
Faltschachtel ausgebildet ist, ein oberes Halteelement auf, das
mit einem umlaufenden Förderer
verbunden ist. Dieser Förderer
wird mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit betrieben.
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Bei
einem umlaufenden Förderer
ist es, um einen ausreichenden Durchsatz zu handhabender Faltschachteln
zu erzielen, erforderlich, dass er mit einer Vielzahl von in gleichem
Förderabstand
angeordneten Halteelementen versehen ist, wobei jeweils ein Halteelement
eine Faltschachtel kontaktiert. Wegen der Vielzahl der erforderlichen
Halteelemente baut ein solcher Förderer
sehr voluminös
und es ergeben sich lange Umrüstzeiten
beim Verstellen auf andere Haltemittel, da jedes Halteelement separat
zu verstellen ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
so weiter zu bilden, dass diese baulich besonders einfach und insbesondere
raumsparend gestaltet ist. Die Einrichtung soll bei minimalem Aufwand
auf die Erfordernisse unterschiedlicher Gegenstände umrüstbar sein.
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Aus
der
DE 25 42 069 A1 ist
eine Vorrichtung bekannt, die es ermöglicht, Gegenstände in einer ersten
Richtung zu fördern
und dann, wenn sie eine bestimmte Position erreicht haben, senkrecht
zu dieser ersten Richtung weiter zu befördern. Konkret wird eine Vorrichtung
vorgeschlagen, mit einem vertikal verlaufenden Stahlförderband,
von dem aus das Gut auf ein oberes Querförderband umgelenkt wird. Zum Umlenken
des Fördergutes
ist eine Einrichtung vorgesehen mittels derer auf den Gegenstand
eingewirkt werden kann. Ein Basiselement der Einrichtung zum Einwirken
auf den Gegenstand ist parallel zur Förderrichtung des Stahlförderbandes
und entgegengesetzt zu dieser verfahrbar. Bewegungsschlüssig mit
dem Basiselement ist ein Zustellelement in Art eines Schubstempels
verbunden, der hin und her verschiebbar ist und der beim Ausfahren
dem Zweck dient, den Gegenstand vom Stahlförderband auf das Querförderband
zu schieben. – Bei
dieser Vorrichtung wird der Gegen- stand somit senkrecht zur Förderrichtung
des Stahlförderbandes
weg transportiert.
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In
der
DE 44 39 728 A1 ist
eine Vorrichtung zum Befördern
und Gruppieren von Gegenständen beschrieben,
die eine Einrichtung zum Einwirken auf Gegenstände aufweist. Diese Einrichtung
ist umlaufend. Die Zustellbewegung eines Basiselementes der Einrichtung
zum Einwirken auf die Gegenstände
wird hierbei mittels einer Steuerkurve angesteuert.
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Gelöst wird
die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch,
dass ein Basiselement der Einrichtung zum Einwirken auf den Gegenstand
parallel zur Förderrichtung
der Fördereinrichtung
in deren Förderrichtung
und entgegengesetzt zu dieser verfahrbar ist, sowie ein bewegungsschlüssig mit
dem Basiselement verbundendes Zustellelement zum Kontaktieren des
Gegenstandes in Richtung des Gegenstandes und entgegengesetzt hierzu
verfahrbar ist, ferner das Basiselement formschlüssig mit einer Steuerkurve
eines Stellelementes zusammenwirkt, derart, dass das Basiselement
bei einem Zyklus des Stellelementes eine Hin- und Herbewegung vollführt.
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Die
Erfindung löst
sich von dem grundsätzlichen
Gedanken einer umlaufend betriebenen Anordnung von Einrichtungen
zum Einwirken auf Gegenstände
und schlägt
statt dessen eine Vorrichtung vor, die grundsätzlich mit einer einzigen Einrichtung
zum Einwirken auf die Gegenstände
auskommt. So besteht das Wesentliche der Erfindung darin, statt
einer umlaufenden Anordnung der Einrichtung eine solche vorzusehen,
die ausschließlich
eine Hin- und Herbewegung des Basiselementes bedingt, und zwar parallel
zur Förderrichtung
der Fördereinrichtung.
Die eigentliche Einwirkbewegung auf den Gegenstand wird über das
mit dem Basiselement verbundene Zustellelement bewirkt, das in Richtung
des Gegenstandes und entgegengesetzt hierzu verfahrbar ist.
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Diese
grundsätzliche
Konzeption bedingt, dass die Einrichtung zum Einwirken auf den jeweiligen
Gegenstand während
der Zeitabfolge zweier nachfolgender, mittels der Fördereinrichtung
geförderter
Gegenstände
nicht nur mit dem vorlaufenden Gegenstand mitbewegt und währenddessen
auf ihn einzuwirken hat, sondern nach erfolgter Einwirkung in die
Ausgangsstellung zurück
bewegt wird, um die Bewegungsrichtung der Einrichtung erneut umzukehren,
so dass die Einrichtung mit dem folgenden Gegenstand mit bewegt
wird und währenddessen
auf diesen einwirkt. Da die Einrichtung zum Einwirken auf den Gegenstand
hin und her bewegt wird, ist sie bei Beginn des Vorlaufs zu beschleunigen,
zu Ende des Vorlaufs abzubremsen, zu Beginn des Rücklaufs zu
beschleunigen, zu Ende des Rücklaufs
abzubremsen, beim nächsten
Zyklus, d.h. zu Beginn des Vorlaufs zu beschleunigen usw.. Wegen
der Beschleunigung und der Abbremsung bei Mitbewegen der Einrichtung
zum Einwirken auf den Gegenstand ist dieser Bewegungsabschnitt nur
im wesentlichen synchron, im Gegensatz zu der Bewegung der Einrichtung
zum Einwirken auf einen Gegenstand bei umlaufender Anordnung der
Einrichtung gemäß dem genannten
Stand der Technik. Dort erfolgt die Bewegung der Einrichtung synchron,
da Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge nicht
vorkommen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
baut, da sie die Einwirkvorgänge
auf die geförderten
Gegenstände
mittels grundsätzlich
einer Einrichtung ermöglicht,
recht klein und kann, da es sich nur um die grundsätzlich eine
Einrichtung zum Einwirken auf die Gegenstände handelt, innerhalb wesentlich
kürzerer Zeit
umgerüstet
werden als Einrichtungen, die an umlaufenden Bändern angeordnet sind.
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Je
nach Anwendungsfall kann es erwünscht sein,
dass die Einrichtung nicht nur von einer Seite auf den Gegenstand
einwirkt, sondern mehrere Einrichtungen auf diesen Gegenstand einwirken.
Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Schüttgüter aufnehmende
Beutelverpackung, die eine im Bereich der Stirnseiten offene Faltschachtel
durchsetzt und geringfügig
aus der Faltschachtel ragt, vor dem Verschließen der stirnseitigen Klappen
der Faltschachtel vollständig
in die Faltschachtel eingeschoben werden soll. Dies erfolgt in diesem
Fall mittels zweier Einrichtungen zum Einwirken auf den Gegenstand
in Form des Beutels, die als auf abgewandten Seiten des Beutels
angeordnete Andrücker
ausgestaltet sind und im wesentlichen synchron mit der Fördereinrichtung
bewegt werden.
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Gemäß einer
baulich besonders einfach gestalteten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass das Basiselement in einer parallel zur Förderrichtung der Fördereinrichtung
angeordneten Schiene, Welle oder dergleichen verschieblich gelagert
ist. Die Bewegung des Basiselementes ist somit geradlinig, wobei
durch das Zusammenwirken des Basiselementes mit der Steuerkurve
des Stellelementes die Hin- und Herbewegung des Basiselementes während des
Zyklus des Stellelementes bewirkt wird. Das Stellelement ist beipsielsweise
als Zylinder ausgebildet, der mittels eines Antriebselementes um
eine parallel zur Förderrichtung
der Fördereinrichtung
angeordnete Achse drehbar ist, wobei der Mantel des Zylinders die
Steuerkurve aufweist, die geschlossen ist. Um die Hin- und Herbewegung
des Basiselementes zu bewerkstelligen, sollte die Steuerkurve im
wesentlichen Sinusform aufweisen. Als besonders vorteilhaft wird
es allerdings angesehen, wenn die Kurvenform, insbesondere die im
wesentlichen Sinuskurvenform so modifiziert ist, dass die Steuerkurve
im das Zustellelement zustellenden und/oder rückziehenden Bereich gerade
ausgebildet ist. Dieser gerade Bereich verwirklicht die synchrone
Bewegung der Einrichtung zum Einwirken auf den Gegenstand. Die sich
an den jeweiligen geraden Bereich anschließenden gekrümmten Bereiche der Steuerkurve
korrespondieren mit den Verfahrbereichen der Einrichtung zum Einwirken
auf den Gegenstand, im Bereich der die Abbrems- bzw. Beschleunigungsvorgänge des
Basiselementes vonstatten gehen.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform ist
vorgesehen, dass die Bewegungen der Fördereinrichtung und des Basiselementes
in Förderrichtung der
Fördereinrichtung über einen
gemeinsamen Antrieb, insbesondere den Antrieb der Fördereinrichtung,
gekoppelt sind. Durch diese Kopplung ist eine synchrone Bewegung
der Fördereinrichtung
und des Basiselementes gewährleistet.
Wird die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung
geändert, ändert sich somit
die Anzahl der pro Zeiteinheit zu fördernden Gegenstände, wird
der Zyklus der Einrichtung zum Einwirken auf die Gegenstände entsprechend
geändert.
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Die
Betätigung
des Zustellelementes kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Basiselement
ein Kraftmittel, insbesondere einen Pneumatikzylinder aufnimmt,
wobei mittels des Kraftmittels das Zustellelement hin und her verfahrbar
ist. Vorteilhaft ist die Bewegungsrichtung des Kraftmittels senkrecht
zur Förderrichtung
der Fördereinrichtung und
beispielsweise horizontal.
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Auch
die Ansteuerung des Kraftmittels erfolgt zweckmäßig in Abhängigkeit vom Antrieb des Basiselementes
und/oder des Antriebes der Fördereinrichtung.
Die Betätigung
des Kraftmittels und die Bewegung des Gegenstandes sind somit gleichfalls synchronisiert.
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Das
Zustellelement kann auf unterschiedlichste Art und Weise gestaltet
sein. Es kann sich beispielsweise um einen Einstoßer, Mitlaufeinrichtungen für Fülltrichter,
Mitlaufeinrichtungen für
die Dachkonstruktion der Faltschachtel, eine Vorrichtung, die Deltaecken
einer Verpackung beeinflußt
handeln.
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Die
Fördereinrichtung
ist vorzugsweise als umlaufendes Förderband, insbesondere als
Förderband
mit Mitnehmern für
den Gegenstand ausgebildet. Durch diese Mitnehmer, die beim Fördern den Gegenstand
hintergreifen, ist eine definierte Position des Gegenstandes zum
Förderband
gewährleistet. Diese
definierte Position stellt sicher, dass die Einrichtung zum Einwirken
auf den Gegenstand definiert den Gegenstand kontaktiert.
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Sofern
beidseitig der Fördereinrichtung
eine Einrichtung zum Einwirken auf den Gegenstand angeordnet ist,
sind diese Einrichtungen sinnvollerweise synchronisiert. Die Synchronisation
der Bewegung der Einrichtungen erfolgt zweckmäßig, wie zuvor beschrieben, über den
Antrieb der Fördereinrichtung.
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In
den Figuren ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt,
ohne hierauf beschränkt
zu sein. Es zeigt:
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1 in
einer Draufsicht den die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisenden
Bereich einer Verpackungsmaschine,
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2 einen
Schnitt durch die Verpackungsmaschine gemäß der Linie A-B in 1,
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3 bis 5 für den Vorlauf
der als Andrücker
ausgebildeten Einrichtung zum Einwirken auf den Gegenstand die einzelnen
Phasen des Einschiebevorganges,
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6 die
Abwicklung der Kurve der Kurventrommel mit Angabe der Funktion der
einzelnen Kurvenabschnitte.
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Die 1 und 2 zeigen
den grundsätzlichen
Aufbau des erfindungsgemäßen Bereiches
einer Verpackungsmaschine. Diese weist eine Fördereinrichtung 1 auf,
die durch zwei parallel und in Abstand zueinander angeordnete, schmale
Förderbänder 2,
die aus einzelnen Kettengliedern bestehen, gebildet ist. Die Förderrichtung
der Fördereinrichtung
ist mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet. Die Förderbänder 2 sind
umlaufend, wobei nur, bezogen auf die Förderrichtung 3, die
vordere Umlenkung 4 der Förderbänder 2 veranschaulicht
ist. Die beiden Räder 6,
die die beiden Förderbänder 2 in
diesem Bereich umlenken, sind drehfest mit einer Welle 6 verbunden,
die mittels eines nicht gezeigten elektromotorischen Antriebes antreibbar
ist. Über
den Antrieb läßt sich
die Winkelgeschwindigkeit der Welle 6 stufenlos regeln.
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Mit
dem jeweiligen Förderband 2 sind
in identischem Abstand Mitnehmer 7 verbunden, die senkrecht
zur Förderrichtung 3 der
Fördereinrichtung 1 paarweise
miteinander fluchten. Die Vorderseiten des jeweiligen Mitnehmerpaares
liegen an der rückwärtigen Fläche 8 einer
Faltschachtel 9 an, die mit ihrer Bodenfläche auf
den beiden Förderbändern 2 aufliegt.
In das Innere der im Bereich der beiden abgewandten Stirnseiten
offenen Faltschachtel 9 ist ein verschlossener Beutel 11 eingesteckt,
der beispielsweise Cornflakes aufnimmt. Vor Erreichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ragt dieser Beutel im Bereich der beiden genannten Stirnseiten der
Faltschachtel 9 aus dieser heraus. Deshalb können in diesem
Stadium weder die der jeweiligen Stirnseite der Faltschachtel 9 zugeordneten
Seitenlaschen 12 noch die dem Bodenabschnitt 10 zugeordnete
Bodenlasche 13 und die dem Deckelabschnitt 14 zugeordnete
Deckellasche eingeklappt werden, womit ein Verschließen der
Faltschachtel 9 nicht möglich
ist. Um dies zu ermöglichen,
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorgesehen.
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So
ist auf jeder Seite der Fördereinrichtung 1,
im selben Förderbereich
gegenüberliegend,
somit rechts und links der Fördereinrichtung 1,
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum im wesentlichen synchronen Mitbewegen einer Einrichtung zum
Einschieben des Beutels 11 in die stirnseitig offene Faltschachtel 9 während der
kontinuierlichen Bewegung der Faltschachtel 9 mittels der
Fördereinrichtung 1 in Förderrichtung 3 vorgesehen.
Diese Vorrichtung weist einen mit dem Maschinengestell 16 verbundenen
Rahmen 17 auf, in dem parallel zur Förderrichtung 3 eine
Welle 18 drehbar gelagert ist, die drehfest eine Trommel 19 aufnimmt.
Diese ist im Bereich ihres Mantels 20 mit einer umlaufenden,
geschlossenen Kurve 21 versehen. Angetrieben wird die Welle 18 und
damit die Trommel 19 über
ein am Rahmen 17 angeflanschtes Winkelgetriebe 22.
Ein Zahnrad 23 der Antriebswelle 6 ist mittels
einer Kette 24 mit einem Zahnrad 25 der Eingangswelle 26 des
Winkelgetriebes 22 verbunden. Der Trommelantrieb wird somit
direkt von der Antriebsachse des Produktförderbandes abgenommen, so dass
die Drehzahl der Trommel 19 fest an die Vorschubgeschwindigkeit
der Fördereinrichtung 1 gekoppelt
ist. Dies gilt für
beide Trommeln 19, und, da die Verpackungsmaschinen in diesem
Bereich zur Mittellängsachse 27 symmetrisch ausgebildet
ist, für
beide, die Kurven 21 aufweisenden Trommeln 19.
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Im
Rahmen 17 der jeweiligen Trommel 19 sind zwei
Führungsstangen 28 parallel
zur Mittellängsachse 27 gelagert,
in denen ein Basiselement 29 in Förderrichtung 3 und
entgegengesetzt zur Förderrichtung
verschieblich geführt
ist. Das in Art eines Blockes ausgebildete Basiselement 29 weist
auf seiner der Trommel 19 zugewandten Seite eine Rolle 30 auf,
die in eine Nut 31 der Trommel 19 eingreift, die die
Kurve 21 bildet. Bei einer Drehung der Trommel 19 um
360°, ausgehend
vom unteren Scheitelpunkt der Kurve 21, wird das Basiselement 29 somit
hin und her bewegt.
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Im
Basiselement 29 ist ein Pneumatikzylinder 32 gelagert,
wobei das vordere Ende der Kolbenstange 33 des Pneumatikzylinders 32 einen
Andrücker 34 mit
vertikel orientierter vorderer Andrückfläche 35 aufweist. Der
Andrücker
ist mit vorderen und hinteren Seitenlappen 34a versehen.
Die Kolbenstange 33 des Pneumatikzylinders 32 fährt horizontal,
senkrecht zur Förderrichtung 3 aus
bzw. entgegengesetzt ein.
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Angesteuert
wird der Pneumatikzylinder 32 mittels eines Steuerventiles 36,
das über
einen mit der Welle 18 der Trommel 19 verbundenen
Steuernocken 37 definiert geöffnet und geschlossen wird.
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In
nachfolgend noch näher
zu beschreibender Art und Weise wird in demjenigen Bereich der Verpackungsmaschine,
dem die beiden Trommeln 19 zugeordnet sind, der Beutel 11 vollständig in
die stirnseitig offene Faltschachtel 9 eingedrückt. Nach
dem Einziehen der Andrücker 34 wird
die jeweilige Faltschachtel 9, mit dem darin befindlichen
Beutel 11, zwei Laschenumlegern 38 zugeführt. Das
Rad 39 des jeweiligen Laschenumlegers 38 wird über nicht gezeigte
Mittel synchron über
die Antriebswelle 6 der Fördereinrichtung 1 angetrieben.
Nachdem die vorlaufende Seitenlasche 12 infolge des Weitertransportes
der Faltschachtel 9 mittels eines mit dem Maschinengestell 16 verbundenen
plattenförmigen
Einschlagelementes 40 eingeklappt wird, erfolgt das Einklappen
der nachfolgenden Seitenlasche 12 dieser Faltschachtel 9 mittels
einer vorlaufenden Kante 39a eines Rades 39, die
von hinten gegen diese Seitenlasche 12 bewegt wird.
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1 veranschaulicht
drei Abfolgen des Verpackungsvorganges des gefüllten Beutels 11: Links
ist die geöffnete
Faltschachtel 9 mit stirnseitig aus der Faltschachtel ragenden
Enden des Beutels 11 zu sehen. In der Mitte ist das Einschieben
des Beutels 11 in die Faltschachtel 9 veranschaulicht, rechts
ist das Umlegen der Seitenlaschen 12 mittels des Laschenumlegerpaares 38 veranschaulicht. Anschließend, wobei
dies allerdings nicht veranschaulicht ist, erfolgt das Umlegen der
jeweiligen Bodenlasche 13 der jeweiligen Deckellasche 15.
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6 zeigt
die Abwicklung der Kurve 21 auf dem Mantel 20 der
Trommel 19. Die Kurve ist im wesentlichen sinusförmig gestaltet.
Allerdings weist sie im Bereich zwischen dem Minimum und dem Maximum
einen geraden Abschnitt auf, der den Synchronbereich darstellt,
somit denjenigen Bereich, bei dem das Basiselement 29 synchron
zur Fördereinrichtung 21 und
damit der Faltschachtel 9 bzw. dem Beutel 11 bewegt
wird. Beim Durchlaufen des Synchronbereiches wirkt der pneumatisch
angesteuerte Andrücker 34 auf
den Beutel 11 ein. Die gekrümmten Bereiche der Kurve stellen
den Beschleunigungsbereich des Vorlaufes des Basiselementes 29,
den Bremsbereich des Vorlaufes des Basiselementes, den Beschleunigungsbereich
des Rücklaufes
des Basiselementes und den Bremsbereich des Rücklaufes des Basiselementes
dar.
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In
den 3 bis 5 sind unter Berücksichtigung
der beschriebenen Details der Kurvengestaltung für den Vorlauf des jeweiligen
Andrückers 34 die
einzelnen Phasen des Einschiebevorganges dargestellt. Die Darstellung
erfolgt in Verbindung mit der jeweiligen Winkelstellung der Kurventrommel 19.
Die jeweils links dargestellte Abwicklung der Steuerkurve 21 soll
dies anschaulich machen. Nach weiteren 180° Drehwinkel der Kurventrommel 19 ist
das Basiselement 29 wieder in der Ausgangsstellung und
es steht das nächste
Produkt (Faltschachtel 9 mit darin befindlichem, stirnseitig überstehendem
Beutel 11) zum Andrücken
bereit.
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Konkret
zeigt 3 die Stellung der Kurventrommel bei 9° zu Beginn
des Vorlaufes bei hinten befindlichem Andrücker. Bild 4 zeigt die Stellung
90° in der
Mitte der synchronen Mitfahrstrecke bei vorne befindlichem Andrücker. Bild
5 veranschaulicht die Stellung 180°, zu Ende des Vorlaufes, bei
Beginn des Rücklaufs
und in hinterer Stellung befindlichem Andrücker.
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Alternativ
zum beschriebenen Trommelantrieb ist auch ein separater Antrieb
der jeweiligen Kurventrommel denkbar, der dann als Servoantrieb
mit elektronischer Kopplung an die Bandgeschwindigkeit auszuführen wäre. Die
Andrücker 34 werden
im konkreten Fall durch Pneumatikzylinder betätigt. Die Ansteuerung erfolgt über den
Nocken 37 auf der Trommelachse und das pneumatische Steuerventil 36. Nocken
und Ventil sind so angeordnet, dass der Andrück- bzw. Einschiebevorgang
begonnen und beendet wird, während
die Andrücker 34 mit
dem Bandvorschub mitlaufen. Alternativ ist auch eine mechanische
Kopplung des Andrückers 34 an
den kurvengesteuerten Längshub
denkbar.