DE102005063193B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Gruppieren von Stückgut - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zum Gruppieren von Stückgut (6) mit einer ersten Transporteinrichtung (3), die das Stückgut entlang einer Transportebene transportiert und einer zweiten stromabwärts auf die erste Transporteinrichtung (3) folgenden Transporteinrichtung (4), die das Stückgut (6) transportiert dadurch gekennzeichnet , dass eine Positionserfassungseinrichtung (5) vorgesehen ist, die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Position zumindest eines Teils des Stückguts (6) bezüglich der Transportebene wenigstens einmal erfasst und wenigstens ein Positionssignal (18) ausgibt, das für die erfasste Position des Stückguts (6) charakteristisch ist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (16) aufweist, die wenigstens eine Transporteinrichtung und/oder Einteilerfinger unter Verwendung wenigstens einer Information, die für eine Bewegung des Stückguts (6) bezüglich der ersten Transporteinrichtung (3) charakteristisch ist, steuert, wobei die charakteristische Information ein Parameter ist, der für die Bewegung des Stückgutes gegenüber wenigstens einer Transporteinrichtung (3, 4) charakteristisch ist, wobei der Parameter aus einer Gruppe von Parametern ausgewählt ist, welche die Masse der Stücke des Stückguts (6), Reibungskoeffizienten, eine Arbeitsgeschwindigkeit der Transporteinrichtung (3,4) und dergleichen enthält.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gruppieren von Stückgut.
• Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gruppieren von Behältnissen beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass es sich beim dem zu gruppierenden Stückgut grundsätzlich um jede gruppierbare Stückguteinheit handeln kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Standflächen aufweisende Behälter wie Flaschen oder Dosen, die beispielsweise Lebensmittel, Reinigungsmittel, Arzneimittel oder dergleichen enthalten. Es könnten jedoch auch andere Standflächen aufweisende Behälter wie beispielsweise Kanister, Schachteln oder ähnliches gruppiert werden.
• Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt.
• Dabei erfolgt die Anlieferung des Stückguts in einem im Wesentlichen geschlossenen Strom. Mit Hilfe eines Einteilers wird dieser Strom unterbrochen und in einzelne Gruppen mit vorgegebenen Mengen an Stückgut unterteilt. Diese Gruppen werden mit Hilfe einer weiteren Transporteinrichtung durch die Vorrichtung geführt, anschließend werden an die Unterseite der Behältnisse Verpackungen angelegt und schließlich die jeweiligen Gruppen beispielsweise mit einer Folie umgeben.
• Die Einteilung in mehrere Gruppen ist nötig, um letztendlich die gewollten Packungsgrößen herzustellen.
• So ist beispielsweise aus der US 5 038 915 A eine Artikelgruppierungs- und Synchronisierungsvorrichtung für Wickel- oder Verpackungsmaschinen bekannt, die die auf einem Fließglättband ankommenden und auf einem nachgeschalteten Band abgehenden Artikel für die Zuführung zu einer Wickel- oder Verpackungsmaschine ausgleicht. Die Vorrichtung ist mit äquidistanten Vorsprüngen zur Trennung von Artikelgruppen und mit mindestens einem von einem Verstellmotor angetriebenen Verstellband zur Übergabe der Artikel auf nachgeschaltete Band versehen.
• Die US 2003 / 0 234 156 A1 bezieht sich im Allgemeinen auf Vorrichtungen und Verfahren zum Dosieren von Produkten aus einem kontinuierlichen Produktstrom in eine Produktgruppe und/ oder ein Packmuster auf Dosiervorrichtungen und Verfahren, die keine Zeitfenster zwischen den Produkten im kontinuierlichen Produktstrom erfordern.
• Die GB 2 197 283 A offenbart eine Vorrichtung zur automatischen Zuführung von Artikeln in eine Artikelverarbeitungsmaschine, und insbesondere eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Korrektur der Positionen von zufällig angeordneten Artikeln und zur zeitgerechten Übergabe der Artikel in den vorgelagerten Förderer einer horizontalen Verpackungsmaschine.
• Die US 4 653 630 A bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Transports von im wesentlichen identischen Artikeln, oder von Artikeln mit wenigstens im wesentlichen der gleichen Länge, von einem ersten kontinuierlich laufenden Transportband zu vorbestimmten Stellen auf einem zweiten kontinuierlich laufenden Transportband.
• Aus der EP 1 522 508 A1 geht eine Abteil-, Synchronisierungs- und Verdichtungsvorrichtung zum Verpackung von Artikel aller Art mit mindestens einem umlaufend angeordneten Paar Antriebselemente, mit mindestens einem an jedem Paar Antriebselemente angeordneten Querstab, mit je einem gesteuerten Antriebsmotor je Paar Antriebselemente, wobei vorgesehen ist, dass die konstruktive Gestaltung der Vorrichtung derart ist, dass die Abteilung, Synchronisierung und Verdichtung von dem mindestens einen Paar Antriebselemente durchgeführt werde.
• Die US 2005 / 0 133 341 A1 zeigt eine kontinuierliche Zuführvorrichtung für eine einschichtige Farbfilmverpackungsmaschine umfassend ein Paar von Ketten, die an zwei Seiten über einem Förderband befestigt sind, wobei die Ketten mit einer Vielzahl von Zahnrädern in Eingriff stehen und eine Mehrzahl von äquidistant angeordneten Verbindungsstangen aufweisen, wobei die Verbindungstangen von Sensoren detektiert werden.
• Im Stand der Technik ist es nötig, aus einem mehr oder weniger kontinuierlichen Produktstrom Produktgruppen abzuteilen und diese Gruppen mit den Abläufen in der Maschine zu synchronisieren. Zu diesem Zweck werden im Stand der Technik unter anderem Einteileinrichtungen verwendet, die an vorgegebenen Positionen in den Produktstrom eingreifen, einen Teil der Produktgruppe zurückhalten und einen anderen Teil passieren lassen, wodurch dieser andere Teil abgetrennt wird. Die zweite Transporteinrichtung ist derart eingestellt, dass sie die einzelnen Gruppen greift und der weiteren Verarbeitung zuführt. Dabei muss sichergestellt werden, dass die jeweiligen Produktgruppen innerhalb eines vorgegebenen räumlichen und zeitlichen Fensters der zweiten Transporteinrichtung zugeführt werden, damit nicht Teile des späteren Gebindes auf zwei Transportfächer aufgeteilt werden oder die zweite Transporteinrichtung mit der Produktgruppe kollidiert.
• Dabei besteht das Problem, dass sich mit zunehmender Maschinenleistung die Geschwindigkeiten der Transporteinrichtungen und auch die Differenzen der Geschwindigkeiten der einzelnen Transporteinrichtungen untereinander vergrößern. Zwar arbeiten im Stand der Technik die jeweiligen Transporteinrichtungen synchron zueinander, die tatsächliche Position des Stückguts auf den Transporteinrichtungen variiert jedoch aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Transporteinrichtungen bzw. der Auftretenden hohen Beschleunigungen bzw. Verzögerungen der Transporteinrichtung.
• Auch müssen vor allem kontinuierliche arbeitende Gebindeformmaschinen (auch als Einwegpacker bezeichnet) aus verschiedenen Gründen mit veränderlichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten betrieben werden. Diese variablen Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen führen zu ungewollten Verschiebungen des Stückguts gegenüber den Transporteinrichtungen und stellen damit einen limitierenden Faktor bei der angestrebten Erhöhung der Maschinenleistung dar.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine Steigerung der Produktionsraten der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik zu erreichen.
• Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gruppieren von Stückgut weist eine erste Transporteinrichtung auf, die das Stückgut entlang einer Transportebene transportiert sowie eine zweite in Transportrichtung stromabwärts auf die erste Transporteinrichtung folgende Transporteinrichtung, die das Stückgut ebenfalls transportiert. Erfindungsgemäß ist eine Positionserfassungseinrichtung vorgesehen, die die Position zumindest eines Teils des Stückguts bezüglich der Transportebene zu einem vorgegebenen Zeitpunkt wenigstens einmal erfasst und wenigstens ein Positionssignal ausgibt, das für die erfasste Position des Stückguts charakteristisch ist.
• Unter einer Transporteinrichtung wird jegliche Einrichtung verstanden, welche in der Lage ist einen Körper gegenüber einem Bezugskörper zu transportieren. Bevorzugt handelt es sich bei der Transporteinrichtung um Transportbänder, Transportketten, Führungs- oder Tragrollen, Kombinationen hieraus und dergleichen.
• Unter einer Positionserfassungseinrichtung wird eine Einrichtung verstanden, die in der Lage ist, die örtliche Position eines Körpers gegenüber einem anderen zu bestimmen. Dies können beispielsweise optisch arbeitende Sensoren wie Lichttaster oder auch Kameras ggf. mit Bildauswertung sein. Durch das von der Positionserfassung ausgegebene Signal lässt sich die Position des Stückguts gegenüber der Transporteinrichtung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt bestimmen.
• Zwar sind die Geschwindigkeiten der einzelnen Transporteinrichtungen miteinander synchronisiert. Gleichwohl ist jedoch die Position des Stückguts auf der Transporteinrichtung auch von anderen Faktoren wie beispielsweise dem Reibungskoeffizienten des Stückguts gegenüber dem Transportband abhängig. Aus diesem Grund wird die erfindungsgemäße Positionserfassungseinrichtung verwendet, die die Position des Stückguts zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ermittelt und aufgrund dieser ermittelten Positionen eine Reaktion eines Benutzers oder der Maschine selbst erlaubt. So kann beispielsweise überprüft werden, ob zu einem bestimmten Zeitpunkt die Ist-Position des Stückguts mit einer Soll-Position des Stückguts übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, so kann korrigierend in den Maschinenablauf eingegriffen werden.
• Neben einer Ermittlung der Position zu einem vorgegebenen Zeitpunkt wäre es auch denkbar, dass der Strom des Stückguts kontinuierlich überwacht wird. Weiterhin könnten auch mehrere Positionserfassungseinrichtungen vorgesehen sein, um beispielsweise zu zwei vorgegebenen Zeitpunkten die Position des Stückguts zu bestimmen, und hieraus Daten über die Bewegung zu gewinnen, wie beispielsweise Beschleunigungen, die wiederum einen Rückschluss auf Reibungskoeffizienten erlauben.
• Mit Systemen aus dem Stand der Technik können auch Faktoren, wie beispielsweise ein Reibungskoeffizient, der von Material- und Umweltfaktoren wie der Luftfeuchtigkeit abhängig ist, nicht vorausberechnet werden. Um auch diese Faktoren zu berücksichtigen, wird erfindungsgemäß, wie oben erwähnt, die tatsächliche Produktlage durch die Positionserfassungseinrichtung vermessen und auch diese Messwerte werden als Korrekturwerte bei der Maschinensteuerung berücksichtigt.
• Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die wenigstens eine Transporteinrichtung unter Verwendung wenigstens einer Information, die für eine Bewegung des Stückguts bezüglich der ersten Transporteinrichtung charakteristisch ist, steuert.
• Unter einer Information, die für eine Bewegung des Stückguts bezüglich der ersten Transporteinrichtung charakteristisch ist, wird jegliche Information verstanden, die Rückschlüsse auf diese Bewegung des Stückguts erlaubt. Dabei kann es sich beispielsweise um die Informationen über eine momentane Position des Stückguts handeln, es kann sich jedoch auch um solche Parameter handeln, welche die Bewegung des Stückguts bezüglich der Transporteinrichtung beschreiben wie beispielsweise Reibungskoeffizienten oder dergleichen.
• Nach dem Einteilen des Stückguts in Gruppen findet ein Gleitreibungskontakt zwischen der Transporteinrichtung und dem Stückgut statt. Die Bewegung des Stückguts wird daher insbesondere auch durch die Reibungskoeffizienten zwischen den Bodenflächen des Stückguts und dem Transportband bestimmt. Bevorzugt steuert die Steuereinrichtung wenigstens einen Arbeitsparameter und bevorzugt die Geschwindigkeit wenigstens einer Transporteinrichtung in Abhängigkeit von dem Positionssignal. Neben der Geschwindigkeit wäre es auch möglich, bestimmte Taktungen der Transporteinrichtung oder auch Beschleunigungen zu verändern.
• Erfindungsgemäße ist die charakteristische Information ein Parameter der für die Bewegung des Stückguts gegenüber wenigstens einer Transporteinrichtung charakteristisch ist. Bei diesem Parameter kann es sich beispielsweise um Reibungskoeffizienten zwischen dem Stückgut und der Transporteinrichtung handeln.
• Bevorzugt bewegt die erste Transporteinrichtung das Stückgut wenigstens abschnittsweise mit einer vorgegebenen Beschleunigung. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das Stückgut gegenüber einem sich bewegenden Transportband gehalten und nach Beendigung dieses Haltens das Stückgut durch den Reibungskontakt mit dem Transportband beschleunigt wird.
• Vorzugsweise weist die erste Transporteinrichtung wenigstens einen in einen im Wesentlichen geschlossenen Strom des Stückguts eingreifenden Einteilerfinger auf. Bevorzugt wird eine Vielzahl derartiger Einteilerfinger verwendet, welche vorteilhaft auf einer Linie liegen, welche senkrecht zu der Transportrichtung steht.
• Vorzugsweise ist die Positionserfassungseinrichtung in einem Übergangsreich zwischen der ersten Transporteinrichtung und der zweiten Transporteinrichtung angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die Positionserfassungseinrichtung auf einen Bereich der ersten Transporteinrichtung gerichtet, in dem zwischen dem Stückgut und dem Transportband lediglich eine Haft- und keine Gleitreibung auftritt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Positionserfassungseinrichtung einen Sensor auf, der aus einer Gruppe von Sensoren ausgewählt ist, welche optische Sensoren, induktive Sensoren, elektromagnetische Sensoren, akustische Sensoren, Kombinationen hieraus oder dergleichen enthält. Besonders vorteilhaft weist die Positionserfassungseinrichtung eine Lichtschrankeneinheit auf. Diese Lichtschrankeneinheit stellt fest, zu welchem Zeitpunkt das Stückgut eine bestimmte Position auf der Transportebene erreicht hat. Daneben sind jedoch auch mechanische Sensoren verwendbar, die eine Berührung mit Teilen des Stückguts melden. Auch könnten induktive Sensoren vorgesehen sein, die auf metallische Bestandteile des Stückguts reagieren.
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Speichereinrichtung auf, in der wenigstens ein für eine Bewegung des Stückguts gegenüber der Transporteinrichtung charakteristischer Parameter abgelegt ist.
• Dabei kann es sich beispielsweise bei diesem Parameter um die Masse des Stückguts, um einen Reibungskoeffizienten zwischen den Oberflächen des Stückguts und der Transportoberfläche der Transporteinrichtung oder dergleichen handeln.
• Auf diese Weise ist es möglich, durch Berücksichtigung der mathematischen bzw. physikalischen Zusammenhänge beim Einteilvorgang und insbesondere beim Beschleunigungsverhalten der Behälter auf dem Transportband die Positionsverschiebung der Behälter auf der Transporteinrichtung voraus zu berechnen und diese Berechnung für eine geschwindigkeitsabhängige Korrektur der (elektronischen) Getriebekopplung zwischen Einteiler und der zweiten Transporteinrichtung heranzuziehen. Dabei ist es möglich, die ermittelten geschwindigkeitsabhängigen Korrekturwerte unter Berücksichtigung der aktuellen Transportgeschwindigkeit in die jeweiligen Formelzusammenhänge einzurechnen und die sich ergebenden neuen Parameter zu speichern, sodass auch nach einem Maschinenstillstand bzw. einem Produktwechsel sofort wieder ein aktuelles Wertesystem zur Verfügung steht. Dabei kann dieses Ablegen der Parameter programmabhängig erfolgen, d. h. beispielsweise können unterschiedliche Parameter für verschiedene Produktgattungen wie Flaschen, Dosen oder auch Produkte mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften abgelegt werden.
• Dieses Nachregeln der Parameter kann auf einen speziellen Einlernbetrieb beschränkt bleiben, in dem das System auf eine neue Produktgattung eingestellt wird oder es kann auch ständig aktiviert werden bzw. bleiben. Auf diese Weise könnten auch Alterungsvorgänge oder Schäden in der Maschine berücksichtigt werden.
• Bevorzugt handelt es sich bei dem Stückgut um eine Vielzahl von Behältnissen wie Dosen, Flaschen, Kanistern und dergleichen.
• Bevorzugt weist die erste Transporteinrichtung ein Transportband auf, auf dem das Stückgut angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist dieses Transportband in mehrere von einander getrennte Linien bzw. Gassen aufgeteilt. In jeder dieser Gassen wird das Stückgut in einer Linie bzw. Reihe geführt. Die Auftrennung in Gassen kann dabei durch eine Vielzahl von Aufteileinrichtungen wie (nicht gezeigten) Wänden bzw. Geländern erfolgen.
• Die zweite Transporteinrichtung weist vorzugsweise wenigstens einen und besonders bevorzugt eine Vielzahl von Schubbalken auf, die das nunmehr gruppierte Stückgut in einer vorgegebenen Richtung schieben.
• Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Gruppieren von Stückgut gerichtet, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Stückgut in Gruppen mit einer jeweils vorgegebenen Anzahl an Stücken eingeteilt wird und die Gruppen mit einer ersten Transporteinrichtung transportiert werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Stückgut im Anschluss an die erste Transporteinrichtung mit einer zweiten Transporteinrichtung transportiert. Erfindungsgemäß wird bei der Steuerung wenigstens einer Transporteinrichtung wenigstens eine Information verwendet, die für eine Bewegung des Stückguts bezüglich der ersten Transporteinrichtung charakteristisch ist.
• Bevorzugt ist die für die Bewegung des Stückguts charakteristische Funktion die Position wenigstens eines Teils oder Bereichs des Stückguts gegenüber der Transporteinrichtung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt. Besonders vorteilhaft wird die Position des Teils des Stückguts mit einer Positionserfassungseinrichtung ermittelt. Auf Grundlage dieser Information kann einerseits direkt die Transporteinrichtung gesteuert werden, es ist jedoch auch möglich, diese Information zur Vermeidung von Betriebsstörungen einzusetzen.
• Vorteilhaft ist die charakteristische Information ein Parameter, welcher für die Bewegung des Stückguts gegenüber der ersten Transporteinrichtung charakteristisch ist. Bei diesem Parameter handelt es sich beispielsweise um einen Reibungskoeffizienten, die Masse des Stückguts, eventuelle Neigungen der Transporteinrichtung, die Arbeitsgeschwindigkeit der Transporteinrichtung und dergleichen.
• Bevorzugt wird der Parameter unter Berücksichtigung der ermittelten Position des Stückguts korrigiert. So ist es beispielsweise möglich, dass infolge Alterung, Verschmutzung oder Nässe der Reibungskoeffizient seinen Wert ändert. Falls von der Positionserfassungseinrichtung das Stückgut wiederholt an einem anderen Ort, d.h. nicht dem Soll - Ort, erfasst wird, so kann dieser Ort verwendet werden, um den Parameter für den Reibungskoeffizient zu korrigieren, da der Reibungskoeffizient und der Sollwert für die Position des Stückguts in einem mathematischen bzw. physikalischen Zusammenhang stehen.
• Vorzugsweise wird wenigstens ein Parameter und besonders bevorzugt auch ein korrigierter Wert für den Parameter bevorzugt permanent gespeichert. Auf diese Weise kann bei einem Stillstand der Maschinen und einem neuen Anlaufen sofort der korrigierte Wert bei der Steuerung der Transporteinrichtungen zugrunde gelegt werden.
• Besonders bevorzugt wird das Stückgut im Wesentlichen geradlinig transportiert. Dies bedeutet, dass sowohl die erste Transporteinrichtung als auch die zweite Transporteinrichtung im Wesentlichen entlang einer gerade Linien fluchtend angeordnet sind.
• Vorzugsweise wird für die Steuerung der Transporteinrichtung sowohl ein Parameter verwendet, der für die Bewegung des Stückguts gegenüber der Transporteinrichtung charakteristisch ist als auch die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ermittelte Position wenigstens eines Teils des Stückguts verwendet. Bei der Positionserfassung durch die Positionserfassungseinrichtung kann es prinzipiell zu einem gewissen Rauschen kommen, bedingt durch ein „zufälliges“ Zurückbleiben oder Vorauseilen einzelner Behälter. Diese Messwerte könnten das System zur Überreaktion bringen, d. h. zu einer zu starken Beeinflussung der Abläufe der Transporteinrichtungen. Dies würde unmittelbar zu einer Störung und damit zum Maschinenstillstand führen. Damit ist es besonders vorteilhaft, dass bei der Steuerung der Transporteinrichtungen sowohl die Positionsdaten des Stückguts als auch die zugrunde gelegten Parameter zusammengeführt werden. Zu jeder Aktualgeschwindigkeit gehört ein Parametersatz, der vom Beobachtersystem hergenommen wird, um das voraussichtliche Zurückbleiben oder Vorauseilen des Stückguts zu prognostizieren. Diese Vorgehensweise lässt insbesondere auch ein schnelles An- und Abfahren der Maschine zu und somit ist eine höhere Dynamik erreichbar.
• Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
• Darin zeigen:
• 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Gruppieren von Stückgut; und
• 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Maschinensteuerung.
• In 1 bezieht sich das Bezugszeichen I auf einen ersten Abschnitt, in dem das Stückgut 6 in Form einer Vielzahl von Dosen oder Behältnissen in einer noch nicht unterbrochenen Reihe transportiert wird. Dabei werden die einzelnen Teile des Stückguts aufrechtstehend auf der Transporteinrichtung 3, bei der hier drei Transportbänder 9 in Form von Mattenketten gezeigt sind, in Richtung des Pfeils P1 transportiert. Die Förderebene fällt damit mit der Figurenebene von 1 zusammen. Die Bezugszeichen 11a und 11b beziehen sich auf Einteilerfinger, die jeweils auf (nicht gezeigten) Einteilerleisten angeordnet sind.
• Diese Einteilerfinger 11a und 11b bewegen sich ebenfalls mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit v₀ in Richtung des Pfeils P1, wobei diese Geschwindigkeit v₀ geringer ist als die Transportgeschwindigkeit v₁ der Transporteinrichtung 3.
• In dem mit II gekennzeichneten Abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung findet das Einteilen der einzelnen Behältnisse in Gruppen statt. Dazu wird ein zyklischer Prozess verwendet. In einem möglichen Anfangspunkt dieses Zyklus sind die Einteilerfinger 11b an der Behältnisgruppe 6b angeordnet. In einem weiteren Schritt werden die Einteilerfinger 11a beispielsweise von unten her in Eingriff mit den Behältnissen 6a gebracht. In dieser Phase bewegen sich die Einteilerfinger 11a und 11b langsamer als die Transportbänder 9. Auf diese Weise kann sich die Behältnisgruppe 6c, die bereits stromabwärts bezüglich der Behältnisse 6a und der Behältnisgruppe 6b liegt, immer weiter entfernen und schließlich werden die gewünschten Abstände bzw. Teilungen erreicht. Diese Abstände entsprechen in Addition mit der Länge der Stückgutgruppen beispielsweise dem Teilungsmaß einer nachgeordneten (nicht dargestellten) Verpackungsmaschine, die Stückgutgruppen in Folie oder Kartonzuschnitte einhüllt, wobei das Teilungsmaß im vorliegenden Fall dem Abstand aufeinanderfolgender Schubbalken 8 entspricht.
• Ist der gewünschte Abstand erreicht, so werden die Einteilerstifte 11b während einer gegebenenfalls kurzzeitig beschleunigten Vorwärtsbewegung aus der Transportebene nach unten herausgefahren. Ein folgender Prozess ist in dem Abschnitt III gezeigt. Hier wird das Stückgut bzw. in 1 die Behältnissgruppe 6c durch Reibschluss auf die Geschwindigkeit der Transportbänder 9 gebracht. Damit findet hier ein Übergang von Gleitreibung (aufgestautes Produkt) zu Haftreibung (freigegebenes, auf die Geschwindigkeit v₁ der Transportbänder 9 beschleunigtes Produkt) statt. Die Position des Stückguts gegenüber dem Transportband lässt sich durch den Zusammenhang $$x\left(t\right)\frac{1}{2}a{t}^2+v_{0}t$$

  

  beschreiben. Dabei ist x(t) die Position des Stückguts zum Zeitpunkt t, wobei t die Zeit seit der Freigabe ist, v₀ die oben erwähnte Geschwindigkeit der Einteilerfinger 11b und a die Beschleunigung, für die der Zusammenhang $$a={\mu }_{r\_gleit}\cdot g$$

  

  gilt. Dabei bezeichnet g die Gewichtskraft bzw. Normalkraft des Stückguts und µ_{r_gleit} den Gleitreibungskoeffizienten.
• Am Ende des dritten Abschnitts III ist der Beschleunigungsprozess abgeschlossen und die Behältnisse bewegen sich im Wesentlichen mit der Geschwindigkeit der Transportbänder 9. Ab diesem Zeitpunkt lässt sich die Position des Stückguts durch die Beziehung $$x\left(t\right)=v_{1}t+x_0$$

  

  beschreiben, wobei x₀ in 1 gekennzeichnet ist. Diese Beziehung gilt damit ab dem Zeitpunkt $$t\ge \frac{v_1}{{\mu }_{r\_gleit}g}$$

  

  d. h. der Zeitpunkt, ab der das Stückgut die Bandgeschwindigkeit erreicht hat.
• Sobald die Stückgutgruppen in dem vierten Abschnitt IV zueinander den gewünschten Abstand haben, greift die zweite Transporteinrichtung 4, von der hier nur die Schubbalken 8 dargestellt sind, an den Stückgutgruppen 6a, 6b, 6c, 6d und 6e an. Um die Stückgutgruppen einholen zu können, bewegen sich die einzelnen, beispielsweise von oben in die Lücken zwischen benachbarten Stückgutgruppen eintauchenden Schubbalken im weiteren Verlauf in Pfeilrichtung P1 mit einer Geschwindigkeit v₂ , die größer ist als die Transportgeschwindigkeit v₁ des Transportbandes 9. In einem fünften Abschnitt V berühren die Schubbalken 8 die Produktgruppen und schieben sie nunmehr mit der Geschwindigkeit v₂ in Richtung des Pfeils P1. Alle nachfolgenden Verpackungsvorgänge in der Maschine laufen stellungssynchronisiert zu der Bewegung der Schubbalken 8 ab.
• Das Bezugszeichen 5 bezieht sich auf die erfindungsgemäße Positionserfassungseinrichtung, die die Position der einzelnen Stückgutgruppen zu bestimmten vorgegebenen Zeitpunkten z.B. im Zusammenspiel mit einem Maschinendrehgeber, ermittelt. Dabei wird überprüft, ob die ermittelte Position zu dem vorgegebenen Zeitpunkt einer Soll-Position entspricht. Diese Soll-Position ergibt sich aus den oben dargestellten mathematischen Zusammenhängen.
• Eine Verschiebung dieser Soll-Position kann beispielsweise dann auftreten, wenn die komplette Vorrichtung beschleunigt oder gebremst wird, da sich dann die einzelnen Stückgutgruppen aufgrund ihrer Trägheit eigenständig und ungewollt bewegen können. Derartige Abweichungen der Ist-Position von der Soll-Position können mit der Positionserfassungseinrichtung erfasst und wieder an die Steuereinrichtung gemeldet werden, die die Transporteinrichtung 3, 4 und die Einteilerfinger 11a, 11b steuert. Die Steuereinrichtung ist mit dieser Information in der Lage, in die Bewegungssynchronisierung der genannten Einrichtungen korrigierend einzugreifen.
• Vorzugsweise wird die Position des Stückguts 6, d. h. der einzelnen Behältnissgruppen permanent erfasst, wobei vorzugsweise die Positionserfassungseinrichtung nach der Beschleunigungsstrecke (Abschnitt III) aber noch vor der Annäherung eines Schubbalkens angeordnet ist. Es wäre jedoch auch möglich, eine Positionserfassungseinrichtung stromaufwärts also vor dem Abschnitt III und eine Positionserfassungseinrichtung stromabwärts hinter dem Abschnitt III anzuordnen. Auf diese Weise könnten die auftretenden Beschleunigungen und damit die Reibungskoeffizienten sehr zuverlässig nach Gleichung (1) bestimmt werden, wobei hier x(t) der geometrische Abstand der beiden Positionsfassungseinrichtungen und t der zeitliche Abstand der erfassten Positionen wäre.
• 2 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerung. Dabei wird von einer Steuereinrichtung 16, die eine (nicht gezeigte) Prozesseinrichtung aufweist, auf Grundlage des mathematischen Modells bzw. der obigen Zusammenhänge der optimale Kopplungspunkt, an dem die Schubbalken 8 an das Stückgut angreifen, vorausberechnet. Dieser ideale Kopplungspunkt wird an die zweite Transporteinrichtung 4 bzw. ein elektrisches Kurvenscheibengetriebe 19 für die Bewegungssteuerung und Bewegungssynchronisierung der Einteilerfinger und Transporteinrichtung ausgegeben und dessen Betriebsparameter, wie beispielsweise die Transporthöchstgeschwindigkeit, entsprechend gesteuert.
• Daneben wird über die Positionserfassungseinrichtung 5, die sich aus der Lichtschrankeneinheit 13 und 14 zusammensetzt, die aktuelle Lage der Behältergruppe vermessen. Die Positionserfassungseinrichtung gibt Positionssignale 18 aus. Auf Grundlage dieser aktuellen Lage kann in einem Korrekturschritt 18 der theoretische Gleittreibungswert µ_r korrigiert und wiederum an die Steuerungseinrichtung weitergeleitet werden. Daneben werden in die Steuerungseinrichtung, wie durch den Pfeil P3 veranschaulicht, Parametersätze für die Maschinenkonfiguration eingegeben, wie beispielsweise die Ist-Geschwindigkeit der Transporteinrichtungen, der theoretische Reibungskoeffizient für die verwendeten Materialien und dergleichen. Daneben wird in die Steuereinrichtung 16 auch (Pfeils P2) eine Taktgeschwindigkeit für die Maschine vorgeben. In einer Speichereinrichtung 15 können die Werte für den theoretischen Reibungskoeffizienten und den tatsächlich ermittelten Reibungskoeffizienten gespeichert werden. Diese Speicherung ermöglicht ein Anlaufen der Vorrichtung mit korrekten Werten.
• Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein bedeutend höherer Dynamikumfang (Verhältnis von langsamster und schnellster Maschinengeschwindigkeit) von Produkteintaktungen in gebindeformende Maschinen erreicht. Dabei müssen jedoch die Vorteile der vielspurigen parallelen Produkteinteilung nicht aufgegeben werden und es sind keine zusätzlichen mechanischen Maßnahmen wie beispielsweise verlängerte Aufholstrecken für die zweite Transporteinrichtung nötig.
• Bezugszeichenliste

3, 4

Transporteinrichtung

5

Positionserfassungseinrichtung

6

Stückgut

6a

Behältnisse (noch nicht unterbrochen)

6b, 6c, 6d, 6e

Behältnissgruppe

8

Schubbalken

9

Transportbänder

11a, 11b

Einteilerfinger

13, 14

Lichtschrankeneinheit, Sensoren

15

Speichereinrichtung

16

Steuereinrichtung

17

Korrekturschritt

18

Positionssignal

19

Kurvenscheibengetriebe

P1

Pfeil

P2

Pfeil

P3

Pfeil

v₀

vorgegebene Geschwindigkeit

v₁

Transportgeschwindigkeit der ersten Transporteinrichtung

v₂

Transportgeschwindigkeit der zweiten Transporteinrichtung

I

erster Abschnitt

II

zweiter Abschnitt

III

dritter Abschnitt

IV

vierter Abschnitt

V

fünfter Abschnitt

X₀

Position des Stückguts

Claims (14)

1. Vorrichtung (1) zum Gruppieren von Stückgut (6) mit einer ersten Transporteinrichtung (3), die das Stückgut entlang einer Transportebene transportiert und einer zweiten stromabwärts auf die erste Transporteinrichtung (3) folgenden Transporteinrichtung (4), die das Stückgut (6) transportiert dadurch gekennzeichnet , dass eine Positionserfassungseinrichtung (5) vorgesehen ist, die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Position zumindest eines Teils des Stückguts (6) bezüglich der Transportebene wenigstens einmal erfasst und wenigstens ein Positionssignal (18) ausgibt, das für die erfasste Position des Stückguts (6) charakteristisch ist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (16) aufweist, die wenigstens eine Transporteinrichtung und/oder Einteilerfinger unter Verwendung wenigstens einer Information, die für eine Bewegung des Stückguts (6) bezüglich der ersten Transporteinrichtung (3) charakteristisch ist, steuert, wobei die charakteristische Information ein Parameter ist, der für die Bewegung des Stückgutes gegenüber wenigstens einer Transporteinrichtung (3, 4) charakteristisch ist, wobei der Parameter aus einer Gruppe von Parametern ausgewählt ist, welche die Masse der Stücke des Stückguts (6), Reibungskoeffizienten, eine Arbeitsgeschwindigkeit der Transporteinrichtung (3,4) und dergleichen enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) die wenigstens einen Arbeitsparameter und bevorzugt die Geschwindigkeit wenigstens einer Transporteinrichtung und/oder von Einteilerfinger in Abhängigkeit von dem Positionssignal (18) steuert.
3. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung mehrere Positionserfassungseinrichtungen (5) aufweist.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Positionserfassungseinrichtung (5) einen Sensor (13) aufweist, der aus einer Gruppe von Sensoren ausgewählt ist, welche optische Sensoren, induktive Sensoren, elektromagnetische Sensoren, akustische Sensoren, Kombinationen hieraus oder dergleichen enthält.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Speichereinrichtung (15) aufweist, in der wenigstens ein für wenigstens eine Bewegung des Stückguts (6) gegenüber der Transporteinrichtung (3) charakteristischer Parameter abgelegt ist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Transporteinrichtung (3) ein Transportband (9) aufweist, auf dem das Stückgut (6) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Transporteinrichtung (4) wenigstens einen Schubbalken (8) aufweist.
8. Verfahren zum Gruppieren von Stückgut mit den Schritten - Einteilen des Stückguts (6) in Gruppen mit einer vorgegebenen Anzahl an Stücken und Transport der Gruppen mit einer ersten Transporteinrichtung (3) - Transport des Stückguts (6) mit einer zweiten Transporteinrichtung (4) dadurch gekennzeichnet, dass bei der Steuerung wenigstens einer Transporteinrichtung (3,4) und/oder Einteilerfinger wenigstens eine Information verwendet wird, die für eine Bewegung des Stückguts (6) bezüglich der ersten Transporteinrichtung (3) charakteristisch ist, wobei die charakteristische Information ein Parameter ist, der für die Bewegung des Stückguts (6) gegenüber wenigstens einer Transporteinrichtung (3, 4) charakteristisch ist, wobei der Parameter aus einer Gruppe von Parametern ausgewählt ist, welche die Masse der Stücke des Stückguts (6), Reibungskoeffizienten, eine Arbeitsgeschwindigkeit der Transporteinrichtungen (3, 4) und dergleichen enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Bewegung des Stückguts (6) charakteristische Information die Position wenigstens eines Teils des Stückguts (6) gegenüber der ersten Transporteinrichtung (3) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ist.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Teils des Stückguts (6) mit einer Positionserfassungseinrichtung (5) ermittelt wird.
11. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter unter Berücksichtung der ermittelten Position des Stückguts (6) korrigiert wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein korrigierter Wert bevorzugt permanent gespeichert wird.
13. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stückgut (6) im Wesentlichen geradlinig transportiert wird.
14. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung der Transporteinrichtung (3) sowohl ein Parameter verwendet wird, der für die Bewegung des Stückguts gegenüber der Transporteinrichtung (3) charakteristisch ist als auch die ermittelte Position wenigstens eines Teils des Stückguts (6) zu dem vorgegebenen Zeitpunkt.

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