DE102005027313B4

DE102005027313B4 - Verfahren und Anlage zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln verpackten Objekten

Info

Publication number: DE102005027313B4
Application number: DE102005027313A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr.-Ing. Schmidt; Lars Dipl.-Ing. Leiking
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: DE102005027313A1

Abstract

Verfahren zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln verpackten festen, halbfesten oder flüssigen Objekten, dadurch gekennzeichnet,
dass
– die Objekte mittels eines Verpackungsschlauches in einer Verpackungsmaschine in bekannter Weise eingebracht werden, wobei die Verpackungsmaschine nach Portionierung aus dem gefüllten Schlauchbeutel eine aneinanderhängende Beutelkette erzeugt,
– anschließend die Beutelkette gezielt in einem Zwischenspeichermedium abgelegt wird und
– nachfolgend die gewünschten Güter enthaltende Beutelkette aus dem jeweiligen Zwischenspeichermedium entnommen und einer die Beutel der gewünschten Anzahl nach von der Beutelkette abtrennenden Einrichtung einer Kommissionieranlage zugeführt werden.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln verpackten festen, halbfesten oder flüssigen Objekten.
Es gibt eine Vielzahl von Einsatzbereichen, in denen feste, halbfeste oder flüssige Objekte in Beuteln verpackt werden, wobei die Beutel dadurch entstehen, dass die zu verpackenden Objekte in einem Kunststoffschlauch eingebracht werden, der in gewissen Abständen durch Querschweißnähte in einzelne Beutel eingeteilt wird, wobei in der Regel mit dem Bilden der Querschweißnähte gleichzeitig eine Abtrennung des Einzelbeutels vom Beutelschlauch erfolgt. Beispiele hierfür aus der Lebensmittelverpackung sind Milchtüten, Tüten von Süßwaren oder zusätzliche Kunststoffumverpackungen von Pralinenschachteln, Tiefkühlkost od. dgl., s. hierzu z. B. auch DE 27 01 251 A1 , DE 37 16 265 A1 , DE 41 25 037 A1 oder US 2004/0255556 A1 .
Es gibt aber auch Einsatzfälle, in denen Industriewaren, wie Schrauben, Rohrfittinge oder ähnliche Kleinteile aus Metall oder Kunststoff, in Beuteln verpackt werden, die nicht "sortenrein" von einem Kunden abgerufen werden, sondern zu Liefereinheiten kommissioniert werden, so dass etwa die vereinzelten Beutel typischerweise im Rahmen einer solchen Kommissionierung manuell gegriffen und dem Kundenauftrag zugehörig zusammengestellt werden müssen.
Da derartige Kommissionierungen zeit-, personal- und kostenaufwendig sind, ist man bemüht, halb- oder vollautomatische Systeme zu entwickeln, wobei es dabei bekannt ist, sogenannte Schachtkommissionierer einzusetzen, die zur au tomatischen Kommissionierung formstabiler Kleinteile, wie Pharmaverpackungen, Videokassetten, Compact Disks od. dgl., aufnehmen, die am unteren Ende des Schachtes dann entsprechend abnehmbar sind ( DE 41 26 554 A1 ). Dabei fällt die Packung nach Auswurf aus dem Schacht unter Einwirkung der Schwerkraft auf ein Förderband oder in einen auf dem Förderband befindlichen Behälter, wobei die Nachfüllung der Schächte häufig manuell zu erfolgen hat.
Forminstabile Beutelware lässt sich mit derartigen Schachtsystemen nicht mehr störungsfrei handhaben, da beispielsweise die mit Mitnehmern arbeitenden Auswurfeinrichtungen derartige Beutel nicht zuverlässig erfassen können. Auch ist die manuelle Handhabung der Beutel deutlich aufwendiger.
Dies gilt in gleicher Weise für die Befüllung von Schächten, da die Teile in den Beuteln nicht definiert untergebracht sind, sondern unterschiedliche Lagen einnehmen, so dass die Außenkontur der Beutel in jedem Falle jeweils unterschiedlich ist. Um derartige Kleinteile daher besser handhaben zu können, ist man gezwungen, diese in eigenen Verpackungsschachteln unterzubringen, was zusätzliche Kosten und zusätzlichen Abfall mit sich bringt, was wiederum einen höheren Entsorgungsaufwand darstellt.
Eine sehr aufwändige Alternative zur manuellen Kommissionierung besteht darin, Kommissionierroboter einzusetzen. Dies bedeutet nicht nur einen großen finanziellen Aufwand, sondern, etwa bei Umstellungen, müssen auch Programmierarbeiten vorgenommen werden, was insgesamt zu sehr hohen Investitionskosten führt.
Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, die ein halb- oder vollautomatisches Kommissionieren bei in Beuteln verpackten Gütern möglich macht.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Entscheidend für die Möglichkeit einer halb- oder vollautomatisierten Kommissionierung ist, dass der von der Verpackungsmaschine erzeugte Beutelstrang nicht sofort in einzelne Beutel zerschnitten wird, sondern über einen Zwischenspeicher als Beutelschlauch dann einer Trenneinrichtung einer Kommissionieranlage zugeordnet wird.
Über den Zwischenspeicherschritt der Beutelstränge bzw. Beutelketten ergibt sich eine Fülle von Vorteilen. So kann eine Beutel erzeugende Verpackungsmaschine nacheinander mit einer Mehrzahl von zu verpackenden Gütern beschickt werden, die in Beutelketten verpackt werden und im Zwischenspeicher positioniert werden. Die einzelnen Zwischenspeicher können dann an unterschiedliche Positionen einer Kommissionieranlage zum Einsatz kommen, was den maschinellen Aufwand ebenso stark reduziert, wie den Personalaufwand.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass es im Stand der Technik keine Beispiele für diese Möglichkeit des Abfüllens von Beuteln und der Speicherung bzw. Magazinierung in Beutel gefüllter Güter gibt. So zeigt die DE-28 04 178 A1 eine Vorrichtung zum Abrollen und Vereinzeln schuppenförmig aufgewickelter Säcke, in der DE-101 34 508-A1 und der DE-102 17 241-A1 wird vorgeschlagen, einzelne Beutel geschuppt oder in kleinen Stapeln mit Hilfe eines Trägerbandes auf Rollen zu wickeln.
Die DE-40 10 614-A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Speicherung von Beutelketten auf Rollen, während die DE-10 39 444-B eine Vorrichtung offenbart, bei der ein zelne gleichartige Gegenstände mit Hilfe einer selbstklebenden Folie zu Rollen aufgewickelt und in diesem Zustand gelagert werden, wobei die Rolle zum Zwecke der Vereinzelung wieder abgewickelt wird.
Keine der obigen Literaturstellen zeigt eine Speicherung bzw. Magazinierung befüllter Beutelketten.
Um eine gezielte Ablage der Beutelkette und damit eine störungsfreie Entnahme aus einem Zwischenspeichermedium zu ermöglichen, sieht die Erfindung in einer Ausgestaltung vor, dass als Zwischenspeichermedium eine Speicherrolle einer Palette oder ein umschließendes Ladehilfsmittel eingesetzt wird, wobei darüber hinaus vorgesehen sein kann, dass der Beutelstrang in einem tragenden oder umschließenden Ladehilfsmittel meanderförmig abgelegt wird, wobei in weiterer Ausgestaltung auch vorgesehen sein kann, dass die Ausrichtung des Meanders pro Ablageschicht geändert wird.
Eine andere Art der gezielten und geordneten Ablage des Beutelstranges und damit der störungsfreien Entnahme besteht darin, dass der Beutelstrang in einer Box-Palette als Ladehilfsmittel abgelegt wird, deren Ablageraum mittels Zusatzeinrichtungen, wie Trennwänden od. dgl., in unterschiedliche Ablagesegmente eingeteilt ist.
Um die Handhabung der Beutelketten insbesondere bei der Zuführung der Trenneinrichtung zur Positioniereinrichtung zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass in der Verpackungsmaschine Beutel mit längslaufenden, nach außen weisenden, ggf. gelochten, Siegelnähten erzeugt werden, wobei die Siegelnähte zum Vorschub des Beutelstranges beim Zwischenlagerschritt und/oder Trennschritt eingesetzt werden.
Neben einer solchen Transportmöglichkeit sieht die Erfindung auch vor, zum Vorschub des Beutelstranges Treibriemen und/oder Treibrollen einzusetzen.
Die eingangs bezeichnete Aufgabe wird auch von einer Anlage zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln verpackten festen, halbfesten oder flüssigen Objekten mit einer Objekte in Verpackungsschläuchen zu einzelnen Schlauchbeuteln zusammenfassenden Verpackungsmaschine gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß der Verpackungsmaschine ein Zwischenspeichermedium, wie eine Speicherrolle, eine umschließende Ladehilfe, eine Gitterboxpalette od. dgl., nachgeordnet ist zur Aufnahme der die Verpackungsmaschine verlassenden Beutelkette, und eine Fördereinrichtung zur Entnahme der Beutelkette aus dem Zwischenspeichermedium und zur Zuführung der Beutelkette zu einer Trenneinrichtung einer Kommissionieranlage.
Zweckmäßig ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß eine derartige Anlage eine Führungseinrichtung des Beutelschlauches zum meanderförmigen Ablegen des Beutelschlauches im Zwischenspeichermedium aufweist, wenn ein die Objekte umschließendes Ladehilfsmittel als Zwischenspeichermedium eingesetzt wird, etwa eine Gitterbox od. dgl. Ist dies der Fall, sieht die Erfindung eine drehbare Lagerung des Zwischenspeichermediums zur kontinuierlichen und/oder taktweisen Drehung des Zwischenlagermediums beim Füllvorgang vor. Wird die Beutelkette auf einer Rolle aufgewickelt, gilt dies natürlich auch für den entsprechenden Antrieb der Lagerrolle.
Wird von der Verpackungsmaschine eine Beutelkette erzeugt mit ggf. gelochten randseitigen Siegelnähten, so sieht die Erfindung vor, daß sich die erfindungsgemäße Anlage dadurch auszeichnet, daß als Fördermittel Förderrollen bzw. Förderwalzen zum Ergreifen der Siegelnähte vorgesehen sind, wobei wenigstens eine der Förderwalzen einen im Durchmesser verkleinerten Mittelbereich zur Bereitstellung eines Durchganges für die befüllten Beutel aufweist.
Weiterhin kann in Ausgestaltung vorgesehen sein, daß wenigstens der im Durchmesser verjüngte Mittelbereich einer Förderwalze von elastischem Material umgeben ist.
Zweckmäßig wird im Zuführbereich zu den Förderwalzen eine Stützfläche zur Unterstützung der Beutel vorgesehen, dies insbesondere deswegen, damit sich die Beutel beim Einführen in die entsprechenden Fördereinrichtungen nicht so stark, etwa durch Durchhängen, verformen, daß die seitlichen Ränder mit den Siegelnähten nicht mehr erfaßt werden können.
Wie schon eingangs dargestellt, ist es zweckmäßig in einer Kommissionieranlage eine Mehrzahl von Förder- und Trenneinrichtungen zur Manipulation unterschiedlicher Beutelstränge vorzusehen, wie dies ein Teil der Erfindung ist, wobei diesen Trenneinrichtungen ein ggf. sich taktweise bewegendes, die Aufnahmebehälter für die zu kommissionierenden Beutel tragendes Förderband od. dgl. zugeordnet ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
1 die Aufsicht auf einen Teil einer stark schematisch wiedergegebenen Kommissionieranlage unter Einsatz unterschiedlicher Zwischenspeichermedien,
2 die schematische Seitenansicht der Entnahme eines Beutelstranges bzw. des Einlegens eines Beutelstranges in eine Gitterspeicherbox,
3 und 4 schematische Darstellungen der Ablegebilder eines Beutelstranges in einer derartigen Box in Aufsicht in zwei unterschiedlichen Ablageebenen,
5 die Seitenansicht eines Rollenzwischenspeichermediums mit Förderwalzenvorschub und mit angedeuteter Trenneinrichtung,
6 die Seitenansicht eines Friktions-Bandvorschubes mit angedeuteter Trenneinrichtung,
7 die Ablage- bzw. Entnahme einer Beutelkette in ein Zwischenspeichermedium mit einzelnen Aufnahmesegmenten,
8 schematische Darstellungen einer Abtrenn- und Vorschubeinrichtung von einem Beutelstrang,
9 die Aufsicht auf einen mit gelochten Randstegen versehenen Beutelstrang sowie in den
10 bis 12 drei Varianten von Förderwalzen für einen derartigen Beutelst rang.
Die allgemein in 1 mit 1 bezeichnete Anlage zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln 2 verpackten festen, halbfesten oder flüssigen Objekten wird von einer die Objekte in diese Beutel 2 packenden Verpackungsmaschine 3 gebildet, die in 1 lediglich schematisch als Teilblock angedeutet ist. Diese Beutel 2 werden nicht getrennt und bilden so eine Beutelkette, allgemein mit 4 bezeichnet, die, wie nachfolgend näher beschrieben, auf oder in einem Zwischenspeichermedium hinter der Verpackungsmaschine 3 eingebracht werden, z. B. einer Palette 5, einer Gitterbox 6 oder einer entsprechend gestalteten Spule 7, die hier lediglich als Beispiel dienen.
Diese mit einem Beutelstrang bzw. einer Beutelkette 4 gefüllten oder versehenen Zwischenspeichermedien 5, 6, 7 werden an Trenneinrichtungen 8 der Kommissionieranlage 1 positioniert, wobei die Trennanlagen sowohl die Beutelkette 4 aus dem jeweiligen Zwischenspeichermedium herausbewegen, wie auch die gewünschte Anzahl der Beutel 2 abtrennen und in Behälter 9 oder 10 je nach gewünschter Menge abwerfen, die auf einem Förderband 11 von Station zu Station taktweise oder kontinuierlich gefördert werden, wobei über eine nicht näher dargestellte Steuerung 12 die jeweiligen Kommissionen zusammengestellt werden.
In 2 ist eine der möglichen Zwischenspeicherungen dar gestellt, nämlich die Zwischenspeicherung einer Beutelkette 4 in einer Gitterboxpalette 6, wobei die Beutelkette 4 dort beispielsweise durch eine Hin- und Herbewegung eines Führungsrollenpaares 13 und einer taktweisen Drehbewegung eines Drehtisches 14, auf dem die Gitterboxpalette 6 positioniert ist, abgelegt wird. In umgekehrter Richtung kann die Beutelkette 4 dem Speichermedium 6 entnommen werden. Dazu ist eine allgemein mit 15 bezeichnete Förderreinrichtung vorgesehen und nachfolgend eine Trenneinrichtung, allgemein mit 16 bezeichnet, die einzelne oder eine Mehrzahl von Beuteln 2 vom Beutelstrang 4 abtrennt.
In den 3 und 4 sind zwei Lagen einer meanderförmig abgelegten Beutelkette 4 wiedergegeben, wobei 3 eine n-te-Ebene zeigt, in 4 die n+1te-Ebene.
In 5 ist schematisch ein Zwischenspeichermedium als Aufwickelrolle 7 wiedergegeben, die im dargestellten Beispiel über eine in einem Langloch 17 gelagerte Rolle verfügt, derart, daß aufgrund der Schwerkraft die Rolle 7 immer für eine vergleichsweise starke Straffung des Beutelstranges 4 sorgt. Dabei ist auch dargestellt, daß der Beutelstrang 4 über eine Umlenkrolle 18 über eine Förderwalze 19 mit Gegenrollen 20 abgezogen wird, die Schnittstelle ist mit 21 bezeichnet, die einzelne Beutel vom Beutelstrang 4 abtrennt.
In 6 ist eine geringfügig anders gestaltete Fördereinrichtung wiedergegeben. Hier erfolgt die Förderung der Beutel über Friktionsbänder 22.
In 7 ist eine alternative Gestaltung einer Aufnahmebox wiedergegeben. Hier ist die Gitterbox 6a mittels Trennwänden 23 in einzelne Segmente eingeteilt. Über ein Steuerblech 24 wird die Beutelkette 4 in den einzelnen Segmenten abgelegt, was gestrichelt wiedergegeben ist. Zur Schonung der Beutel sind beispielsweise die einzelnen Trennwände mit runden Kopfelementen 25 ausgerüstet.
8 zeigt die Möglichkeit einer allgemein mit 8 bezeichneten Vorschub- und Trenneinrichtung. Hier wird der Beutelstrang 4 zunächst mittels eines Friktionsbandes 26 als Deckband über eine Umlenkrolle 27 und einem Gleit- oder Führungsblech 24a in eine abwärts führende Abwurfposition gelegt und mittels einer Schneideinrichtung 28 je nach gewünschter Menge abgetrennt, wobei eine Lichtschranke 29 die jeweils abgetrennten Beutel zählt.
In 9 ist in Aufsicht und Seitenansicht ein Beutel 2 dargestellt, der mit randseitigen Siegelnähten 30 ausgerüstet ist, die im dargestellten Beispiel noch zusätzlich eine Lochung 31 aufweisen können. Der einzelne Beutel 2 wird durch die Anbringung von Quernähten 32 in bekannter Weise gebildet.
Die 10 bis 12 zeigen Variationen von Vorschubwalzen in unterschiedlicher Gestaltung:
10 zeigt eine Vorschubwalze 33 mit seitlichen Vorschubzähnen 34, die in die Löcher 31 in die Siegelnähte eingreifen, und eine hier darüberliegend dargestellte Andruckwalze 35, wobei der mittlere Bereich der Vorschubwalze 33 einen kleineren Durchmesser aufweist als die Außenränder, so daß ein Aufnahmeraum 36 für die Beutelkette 4 entsteht.
In 11 ist eine größere Kontur dargestellt. Hier weist sowohl die Vorschubwalze 33 wie die Andruckwalze 35a einen mittleren Bereich reduzierten Durchmessers auf, derart, daß vergleichsweise großvolumige Beutel hier gefördert werden können.
Schließlich zeigt 12 eine Andruckwalze 35a, die zusätzlich mit einer Polstermanschette oder einer elastischen Auflage 37 in ihrer Mitte ausgerüstet ist, um ein schonendes Andrücken der durchlaufenden Beutel zu ermöglichen.
Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist insbesondere das Material der Beutelkette nicht eingeschränkt, hier kann es sich um Kunststofffolie ebenso handeln, wie um Kunststoffnetze, Siegelrandbeutel, auch die Art der Trenneinrichtung kann anders gestaltet sein als hier beschrieben, auch können etwa die Zwischenlagermedien die Beutelkette als Spirale aufnehmen u. dgl. mehr.

Claims

Verfahren zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln verpackten festen, halbfesten oder flüssigen Objekten, dadurch gekennzeichnet, dass – die Objekte mittels eines Verpackungsschlauches in einer Verpackungsmaschine in bekannter Weise eingebracht werden, wobei die Verpackungsmaschine nach Portionierung aus dem gefüllten Schlauchbeutel eine aneinanderhängende Beutelkette erzeugt, – anschließend die Beutelkette gezielt in einem Zwischenspeichermedium abgelegt wird und – nachfolgend die gewünschten Güter enthaltende Beutelkette aus dem jeweiligen Zwischenspeichermedium entnommen und einer die Beutel der gewünschten Anzahl nach von der Beutelkette abtrennenden Einrichtung einer Kommissionieranlage zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenspeichermedium eine Speicherrolle einer Palette oder ein umschließendes Ladehilfsmittel eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beutelstrang in einem tragenden oder umschließenden Ladehilfsmittel meanderförmig abgelegt wird, wobei die Ausrichtung des Meanders pro Ablageschicht geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beutelstrang in einer Box-Palette als Ladehilfsmittel abgelegt wird, deren Ablageraum mittels Zusatzeinrichtungen, wie Trennwänden, in unterschiedliche Ablagesegmente eingeteilt ist.
Anlage (1) zur automatisierten Kommissionierung von in Beuteln (2) verpackten festen, halbfesten oder flüssigen Objekten mit einer die Objekte in Verpackungsschläuchen zu einzelnen Schlauchbeuteln zusammenfassenden Verpackungsmaschine (3), dadurch gekennzeichnet, – dass der Verpackungsmaschine (3) ein Zwischenspeichermedium (5–7) nachgeordnet ist zur Aufnahme der die Verpackungsmaschine verlassenden Beutelkette (4) und – eine Fördereinrichtung (15) zur Entnahme der Beutelkette aus dem Zwischenspeichermedium und zur Zuführung der Beutelkette (4) zu einer Vorschub- und Trenneinrichtung (8) der Kommissionieranlage (1).
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenspeichermedium eine Speicherrolle (7), eine umschließende Ladehilfe (5), eine Gitterboxpalette (6) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 5 unter Einsatz eines umschließenden Ladehilfsmittels (5) als Zwischenspeichermedium, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (13) des Beutelschlauches zum meanderförmigen Ablegen des Beutelschlauches im Zwischenspeichermedium.
Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine drehbare Lagerung (14) des Zwischenspeichermediums (6) zur kontinuierlichen und/oder taktweisen Drehung des Zwischenlagermediums beim Füllvorgang.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Handhabung von mit randseitigen Siegelnähten versehenen, zu einem Strang zusammengefassten Beuteln, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördermittel Förderrollen bzw. Förderwalzen (33) mit Andruckwalzen (35) zum Ergreifen der Siegelnähte (30) vorgesehen sind, wobei wenigstens eine der Walzen (33, 35) einen im Durchmesser verkleinerten Mittelbereich (36) zur Bereitstellung eines Durchganges für die befüllten Beutel aufweist.
Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der im Durchmesser verjüngte Mittelbereich einer Walze von elastischem Material (37) umgeben ist.
Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuführbereich zu den Förderwalzen eine Stützfläche (24) zur Unterstützung der Beutel (2) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommissionieranlage (1) eine Mehrzahl von Förder- und Trenneinrichtungen (8) zur Manipulation unterschiedlicher Beutelstränge aufweist, mit einem zugeordneten, die Aufnahmebehälter (9, 10) für die zu kommissionierenden Beutel tragenden Förderband (11).