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Die Erfindung betrifft eine Trommel für ein System zum Ausrichten, Sortieren und/oder Ordnen von chaotisch zueinander liegenden Gegenständen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten und/oder Ordnen dieser Gegenstände.
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Es sei klar, daß die erfindungsgemäße Trommel und das erfindungsgemäße Verfahren für eine Vielzahl von Einzelgegenständen gleichen oder zumindest ähnlichen Aufbaus verwendet werden kann, die sich anfänglich in einer chaotischen Wirrlage befinden und in eine definiert ausgerichtete und geordnete Einzel- und/oder Gruppenposition zu bringen sind. Obwohl die Erfindung sich zum Einsatz verschiedenster Einzelgegenstände, wie zylindrische oder kegelförmige Hülsen, Kugeln, etc., eignet, wird im folgenden Abschnitt ein spezieller bevorzugter Anwendungsfall bezüglich des Ordnens und/oder Ausrichtens von in Massen hergestellter Tampons beschrieben.
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Tampons haben, wie andere Massenprodukte, die von einer Wirrlage nach der Fertigung in eine bestimmte Ordnung für deren Verpackung gebracht werden sollen, eine Längserstreckungsrichtung, also eine dominante Ausdehnungsrichtung. Tampongegenstände sind üblicherweise zylindrisch und werden im wesentlichen gemäß einem ersten Fertigungsschritt ausgehend von einem Faserbausch in die gewünschte Langform gepreßt und von einer transparenten Schutzfolie vollständig umgeben. Nachdem die Schutzfolie um den gepressten Faserbausch gelegt worden ist, werden die einzelnen Tampongegenstände üblicherweise einem Positioniermechanismus ausgesetzt, der die Tampongegenstände parallel nebeneinander in einer so genannten Füllschachtkassette dicht paktiert. Anschließend wird eine volle Kassette manuell oder maschinell an eine Verpackungsstation transportiert. Am Eingang der Verpackungsstation kann ein so genanntes Kassettenkarrusell vorgesehen sein, in welches die mit den ausgerichteten Tampons gefüllten Kassetten eingehängt werden. Gemäß einem In-Out-Prozeß wird eine Kassette an die Verpackungsstation angedockt, wobei die ausgerichteten Tampongegenstände durch einen geöffneten Schacht am Boden der Kassette hindurch hin zu einem Rüttler fallen, der die Tampons in eine gewünschte Verpackungsanzahl portioniert.
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Es zeigte sich, daß die Zuführung der Tampongegenstände über die Füllschachtelkassetten in die Verpackungsstation den Takt des gesamten Herstellungsprozesses der Tampongegenstände bestimmt, nämlich beispielsweise auf 1000 Stück pro Minute. Dabei sind weder das Befüllen der Füllschachtkassette noch der Tamponfertigungsschritt noch das Verpacken der fertigen Tampongegenstände der den Herstellungstakt begrenzende Arbeitsvorgang, sondern die kontrollierte Abgabe der ausgerichteten Tampongegenstände aus der Füllschachtkassette hin zum Portionierer, der die Tampongegenstände in eine Verpackungsschachtel einschiebt.
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Es ist kann angedacht werden, anstatt des Einsatzes von Füllschachtkassetten Ausricht-, Sortier- und/Oder Ordnungssysteme für chaotisch liegende Gegenstände gleicher Abmessung direkt an die Verpackungsstation anzuschließen, welche die Gegenstände aus der Wirrlage in eine geordnete Gruppenposition verbringen und für eine kontinuierliche Zufuhr von gerichtet positionierten Gegenständen in die Verpackungsstation sorgen. Bei den bekannten Ausrichtsystemen werden auf die Gegenstände wirkende Zentrifugalkräfte genutzt, indem eine die Gegenstände chaotisch aufnehmende Trommel um eine in Gravitationsrichtung ausgerichtete, vertikale Drehachse rotiert wird. Die Gegenstände innerhalb der Trommel werden unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte an die Trommelinnenwand gedrückt und gelangen durch Leitmechanismen in die gewünschte Ausrichtposition. Ein Beispiel für eine derartige Zentrifugalzuführeinrichtung ist aus der
US 4 305 496 A bekannt. Es zeigte sich, daß ein bekanntes Ordnungssystem, das unmittelbar an eine Verpackungseinrichtung anschließbar wäre, nicht die gewünschte Taktfrequenz aufweisen, um den Herstellungsprozeß beispielsweise für Tampongegenstände zu beschleunigen. Es besteht zwar die Möglichkeit, zur Erhöhung der Taktfrequenz mehrere bekannte Zentrifugalzuführeinrichtungen gemäß einer Parallelschaltung vorzusehen, um einen erhöhten Gesamtfluß geordneter Gegenstände in die Verpackungsstation zu erreichen, allerdings ist dies häufig aufgrund beengter Raumverhältnisse bei einer Fertigungsanlage technisch nicht umsetzbar. Zudem würde eine Mehrfachanordnung bekannter Zentrifugalzuführeinrichtungen die Fertigungskosten erheblich erhöhen.
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US 3 506 106 A offenbart ein System zum Ausrichten von Garnspulen, bei dem chaotisch liegende Garnspulen zwischen parallelen Flanschen, die an der Innenseite einer Trommel angebracht sind, ausgerichtet zum Liegen kommen. Durch eine Drehung der Trommel werden die Garnspulen angehoben, bis sie mit einer radial nach innen versetzten konzentrischen Fläche innerhalb der Trommel in Berührung kommen und auf dieser geführt durch die Flansche zu einem Ausgabebereich rollen.
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US 3 613 862 A offenbart eine Vorrichtung zum Ausrichten von Garnspulen, bei der die Garnspulen in Behältern, die entlang einer Kette einen Transportweg umlaufen, gerichtet zum Liegen kommen und nach dem Transport zu einer Abgabestelle durch Kippen der Behälter abgegeben werden.
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EP 1 652 801 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Ausrichten von leeren Plastikflaschen, bei der die Flaschen zunächst hintereinander in Rinnen einer Trommelinnenwand ausgerichtet werden. Die Flaschen werden mit Unterdruck in den Rinnen gehalten, durch Drehung der Trommel zu einer Abgabeposition befördert und dort durch Druckluft zu einer Ausgabestelle transportiert.
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DE 33 47 424 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Separieren und Ausrichten von Schraubenfedern. Die ungeordneten Federn werden von Schaufeln in einer sich drehenden Trommel angehoben und fallen auf eine Schwingplatte, an deren Oberfläche Rinnen ausgebildet sind, entlang derer sich die Schrauben ausrichten können. Durch die Schwingbewegung der Platte werden die Schrauben zu einer Abgabestelle transportiert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine Trommel und/oder ein System und/oder Verfahren zum Ausrichten, Sortieren und/oder Ordnen von chaotisch liegende Einzelgegenständen gleicher oder ähnlicher Abmessung zu schaffen, wobei die sich in einer Wirrlage befindlichen Einzelgegenstände in die ausgerichtete Ordnung bei deutlicher Erhöhung der Ausrichtfrequenz vorzugsweise um ein Vielfaches gebracht werden sollen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 27 und 32 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist die zu ordnende Gegenstände aufnehmende Trommel mit einer Drehlagerung versehen, die eine Drehachse definiert, um die die Trommel rotieren kann. Die Trommel hat einen Eingang für das Zuführen der zu ordnenden, sortierenden und/oder auszurichtenden Gegenstände, einen Ausgang zum Übergeben der in einer definierten Lage ausgerichteten Gegenstände an eine der Trommel anschließenden Anlageeinrichtung, wie ein Förderband. Zudem umfasst die Trommel eine umlaufende, insbesondere ringförmige Innenwand, die vorzugsweise zylindrisch ist und konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß sind an der Innenwand-Trommel eine Vielzahl von Rinnen oder Nute zum gerichteten Aufnehmen der Gegenstände darin ausgebildet. Auf diese Weise kann eine ins Innere der Trommel weisende lamellenartige, innengewindeartige Ordnungsstruktur gebildet sein. Jede Rinne mündet in einen insbesondere individualisierten Abgabebereich der Trommel, der bei einer bestimmten Drehposition der Trommel dem Trommelausgang für die Übergabe der ausgerichteten Gegenstände zugeordnet ist. Die jeweilige Rinne ist in einer „Sechs-Uhr-Stellung“ einer zylindrischen Trommel dem Ausgang für die Übergabe der ausgerichteten Gegenstände zugeordnet. Erfindungsgemäß ist eine Neigung der Rinne gegenüber der Drehachse derart festgelegt, dass beim Drehen der Trommel ein in der jeweiligen Rinne aufgenommener Gegenstand unter dem Einfluß einer durch dessen Gewichtskraft induzierten Hangabtriebskraft selbständig in und längs der jeweiligen Rinne hin zum Abgabebereich gleitet. Erfindungsgemäß sind die Rinnen derart dimensioniert, insbesondere derart lang ausgeführt, dass mehrere einzelne Gegenstände in deren gerichteten Position hintereinander axial fluchtend angeordnet in einer Rinne aufgenommen werden können.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Innenwand der Trommel mit zur Drehachse geneigten Rinnen ist es möglich, durch Realisierung einer einfachen kinematischen Drehbewegung der Trommel definierte, gerichtete Kräfte auf die Gegenstände wirken zu lassen, die ein Ausrichten und Ordnen der Gegenstände in einer sehr hohen Ausricht-Taktzahl bewirken, ohne eine komplizierte Mechanik für den Ausrichtzugriff auf die Einzelgegenstände einsetzen zu müssen. Unter Ausricht-Taktzahl ist die Menge der ausgerichteten oder geordneten, die Trommel verlassenden Gegenstände pro Zeiteinheit zu verstehen. Mit einer erhöhten Taktzahl für geordnete und gerichtete Gegenstände können dem Ausrichtungssystem vor- und nachgeschaltete Anlageneinrichtungen, wie die Verpackungseinrichtung und die Fertigungseinheit, mit deren höheren Eigeneeffektivität arbeiten.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Drehachse derart bezüglich der Gravitationsrichtung gelagert, dass die jeweilige Rinne einen im Hinblick auf die vollständige Drehbewegung der Trommel um die Drehachse gravitationsgemäßen Hochpunkt und einen gravitationsgemäßen Tiefpunkt durchläuft, wobei insbesondere die auf dem jeweiligen Gegenstand in der jeweiligen Rinne wirkende Hangabtriebskraft beim Anheben der jeweiligen Rinne von einem Tiefpunkt zunimmt. Dies bedeutet, dass die starr geformte Rinne auch am Tiefpunkt, beispielsweise in der „Sechs-Uhr“-Stellung, gegenüber der Drehachse geneigt ist, ohne dass in dieser Stellung Hangabtriebskräfte auf den Gegenstand in der Rinne wirken, weil der geneigte Verlauf der am Tiefpunkt liegenden Rinne im wesentlichen in ein und derselben gravitationsgemäßen Nullebene liegt. Erst beim drehenden Anheben der Rinne erwächst aufgrund der Neigung eine sich die gravitationsgemäße Höhendifferenz im Verlauf der Rinne, wobei der Nullebene in der Rinne liegende Gegenstand anhebend mit gewonnen wird, wodurch abhängig vom Grad der Drehung und der Rinnenneigung die auf den Gegenstand wirkende Hangabtriebskraft zunimmt.
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Bei einer bevorzugten Lagerung der Trommel mit einer Drehachse konzentrisch zur Symmetrieachse der zylindrischen Trommel kann als maximaler Hochpunkt die „Zwölfuhr“-Stellung und als Tiefpunkt die „Sechsuhr“-Stellung angesehen werden.
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Vorzugsweise nimmt die Hangabtriebskraft beim Anheben der jeweiligen Rinne von dem Tiefpunkt nur bis zu einer Hälfte einer gravitationsgemäßen Höhendifferenz zwischen dem Tief- und dem Hochpunkt zu. Bei Drehung der Rinne zu der Hälfte der gravitationsgemäßen Höhendifferenz zwischen dem Tief- und Hochpunkt sind die Hangabtriebskräfte maximiert, so daß dem Gegenstand genügend kinetische Energie verliehen wird, um vollständig in den Ausgabebereich gleiten zu können.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Rinne derart hin zu einem Inneren der Trommel offen geformt, dass der jeweilige Gegenstand in eine jeweilige Rinne bei einem im Hinblick auf eine Drehbewegung der Trommel um die Drehachse im wesentlichen gravitationsgemäßen Tiefpunkt (Nullebene) selbsttätig fällt und damit sich selbst ausrichtet. In dieser „Sechs-Uhr“-Stellung wirken durch die Drehbewegung der Trommel Misch- und Drehkräfte auf die Gegenstände, welche aufgrund der Rinnenstruktur ständig in Bewegung gehalten werden. Sollte sich ein Gegenstand und dessen dominante Längserstreckung mit dem Verlauf einer Rinne ausrichten, so gelangt der Gegenstand unter dem Einfluß seiner Gewichtskraft selbsttätig in die Rinne, wobei der geneigte Verlauf der Rinne relativ zur Drehachse in der „Sechs-Uhr“-Stellung noch keine Hangabtriebskräfte auf den Gegenstand wirken lässt, weil die Neigung der Rinne in der „Sechs-Uhr“-Stellung noch gravitationsneutral ist. Erst beim Anheben der Rinne durch das Drehen der Trommel erfährt die Rinne eine proportional zur Neigung und Drehbewegung steigende potentielle Energie, wodurch die auf den in der Rinne liegende Gegenstand wirkende Hangabtriebskraft stetig zunimmt. Steigen die Hangabtriebskräfte über Haftreibungskräfte zwischen dem Gegenstand und der Rinne, so beginnt der Gegenstand innerhalb der Rinne zu gleiten und gelangt selbstständig in den individualisierten Abgabebereich der Trommel.
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Vorzugsweise ist die Drehachse, die insbesondere mit einer Symmetrieachse der zylindrischen Innenwand zusammenfällt, zur Gravitationsrichtung geneigt, insbesondere im wesentlichen senkrecht dazu.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, wird der jeweilige Gegenstand, der in der jeweiligen Rinne aufgenommen ist, bei Anheben der jeweiligen Rinnen von dem im Hinblick auf die Drehbewegung der Trommel um die Drehachse gravitationsgemäßen Tiefpunkt in der jeweiligen Rinne in Drehbewegungsrichtung mitnehmend angehoben, wodurch die auf den Gegenstand wirkenden Hangabtriebskraft allmählich zunimmt. Sollte die Hangabtriebskraft die Haftreibungskraft des Gegenstands mit der Rinne übersteigen, so wird dem Gegenstand eine kombinierte Dreh- und Gleitbewegung innerhalb der Rinne mitgeteilt.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Rinnen an der insbesondere zylindrischen Innenwand kontinuierlich gekrümmt.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verlaufen die Rinnen parallel zueinander, sind also beispielsweise in Axialrichtung mit demselben Krümmungsgradienten versehen. Die Rinnen können wendel- oder schraubenförmig in der Innenwand eingebracht sein. Die Rinnenstruktur kann als eine Innengewindeform bezeichnet werden, wobei die Rinnen einzelne Gewindegänge darstellen.
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Vorzugsweise ist ein Krümmungsradius der Rinnen distal dem Abgabebereich der Trommel größer als proximal dem Abgabebereich. Dabei kann der Krümmungsgrad hin zum Abgabebereich allmählich abnehmen. Auf diese Weise werden besonders hohe Hangabtriebskräfte auf denjenigen in die Rinnen gelangenden Gegenständen wirken, die distal dem Abgabebereich in der jeweiligen Rinne aufgenommen werden. Diese Gegenstände erfahren genug Schwung, um in den Abgabebereich zu gelangen. Dabei können Gegenstände, die nicht vollständig den Abgabebereich erreicht haben, durch die Gegenstände hoher kinetischer Energie angestoßen werden, die sie aufgrund der distalen Anordnung in der Rinne erhalten haben.
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Um eine möglichst gleichmäßige und reibungsarme Gleitbewegung der Gegenstände in den Ausgabebereich zu erlangen, ist es von Vorteil, den Aufnahmeboden der Rinne an das Profil der Gegenstände anzupassen. Insbesondere bei einem zylindrischen Gegenstand kann der Aufnahmeboden ebenfalls zylindrisch ausgeführt sein, wobei der Mittelachsabstand des zylindrischen Aufnahmebodens größer als der des Gegenstands sein sollte. Der Aufnahmeboden kann in einem im wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung der Rinnen betrachteten Querschnitt eine im wesentlichen teilkreisförmige Innenseite bilden. Die Innenseite kann insbesondere durch einen Radius definiert sein, der größer als ein Radius eines im wesentlichen zylindrischen Gegenstands ist. Die teilkreisförmige Innenseite kann kleiner bzw. gleich als bzw. wie ein Halbkreis sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Rinnen hin zu einem Inneren der Trommel offen ausgeführt, wobei ein dem Trommelinneren zugewandter Endbegrenzungsrand, der im Hinblick auf die Nomenklatur einer innengewindeartigen Rinnenstruktur einen Gewindesteg darstellt, gegenüber einer durch die Innenwand definierten Senkrechten geneigt ist. Die Endbegrenzungsrandneigung ist im wesentlichen mit Drehrichtung der Trommel ausgerichtet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim drehenden Anheben der Trommel der in der Rinne aufgenommene Gegenstand nicht bereits nach kurzer Drehbewegung wieder heraus fällt, sondern so lange in der Rinne verbleibt, dass eine genügend große Hangabtriebskraft auf den Gegenstand wirken kann.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung nimmt ein sich an die jeweilige Rinne anschließender Einzelabgabebereich, der insbesondere durch ein Teil der Innenwand der Trommel gebildet ist, den jeweiligen Gegenstand derart lose auf, dass der jeweilige Gegenstand bei einer Drehung des Einzelabgabebereichs über den im Hinblick auf die Drehbewegung der Trommel um die Drehachse gravitationsgemäßen Hochpunkt, also der „Zwölf-Uhr“-Stellung, zu einem gravitationsgemäßen Tiefpunkt, also der „Sechs-Uhr“-Stellung, in dem Einzelabgabebereich unverlierbar bleibt.
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Vorzugsweise geht jede Rinne kontinuierlich, unterbrechungsfrei in einen jeweiligen an die jeweilige Rinne anschließenden Einzelabgabebereich über, so dass ein jeweiliger Gegenstand von der jeweiligen Rinne in den jeweiligen Einzelabgabebereich hinein gleiten kann.
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Vorzugsweise ist ein Einzelabgabebereich als umfänglich geschlossener Kanal ausgebildet, dessen einer innenwandseitige Umfangsteil insbesondere im wesentlichen der Querschnittsform der jeweiligen Rinne entspricht.
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Insbesondere ist jeder Einzelabgabebereich in jeder Drehposition der Trommel um die Drehachse der Trommel horizontal im Hinblick auf die Gravitationsrichtung, insbesondere parallel zur Drehachse, angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Abgabebereich insbesondere im Hinblick auf die Drehbewegung der Trommel um die Drehachse an dem gravitationsgemäßen Tiefpunkt einer pneumatischen Über- oder Unterdruckeinrichtung zugeordnet, so dass ein im Abgabebereich, insbesondere im tunnelartigen Kanal, liegender Gegenstand unter dem insbesondere zumindest unterstützenden Einfluss eines Pneumatikdrucks aus dem Abgabebereich abgezogen wird. Dabei kann die Überdruckeinrichtung rinnenseitig angeordnet sein, während die Unterdruckeinrichtung ausgangsseitig liegt, um die in dem Ausgabebereich liegenden Gegenstände pneumatisch ausblasen bzw. abziehen zu können.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind mehr als 20, vorzugsweise mehr als 40 oder 50, insbesondere mehr als 70 oder 80, vorzugsweise mehr als 90 oder 100, Rinnen an der Innenwand der Trommel ausgebildet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Innenwand durch mehrere aneinander zu fügende Lamellenplatten gebildet, die eine dem Trommelinneren zuzuwendende insbesondere teilzylindrische Innenseite aufweisen, an der mehrere parallele Abschnitte der Rinnen geformt sind. Vorzugsweise ist die Platte einem Endblock zugeordnet, in dem für jede von der Lamellenplatte gebildete Rinne ein damit fluchtender Kanal des Einzelabgabebereichs ausgebildet ist und der an der zugeordneten Lamellenplatte befestigt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Trommel ausschließlich auf einer Abgabeseite der Trommel gelagert, insbesondere mit Hilfe eines Wälzlagers.
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Der Innenraum der Trommel kann durch die umlaufende Innenwand und durch zwei Radialwände begrenzt sein, an einer von welcher die Trommel gelagert ist.
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Die eingangsseitige Radialwand kann eine frei zugängliche Öffnung aufweisen, über die die Gegenstände in die Trommel einbringbar sind und die insbesondere konzentrisch zur Drehachse positioniert ist. Die Öffnung kann einem Fallschacht zum Zuführen der Gegenstände zugeordnet sein. Im Betrieb kann die Öffnung durch einen Deckel verschlossen sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Rinnen, insbesondere die Innenwand der Trommel, aus einem Material geringer Reibung, insbesondere Polyamid, gebildet.
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Vorzugsweise sind die Rinnen derart bemessen, dass die Gegenstände nur in einer bestimmten Längsausrichtung in einer Rinne für das Gleiten hin zum Ausgabebereich aufnehmbar sind.
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Es sei klar, dass die erfindungsgemäße Trommel dazu ausgeführt ist, das nun folgende erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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Des weiteren betrifft die Erfindung eine Verfahren zum Ausrichten von Gegenständen, wie Tampons, bei denen die Gegenstände in eine um die Drehachse drehbar gelagerte Trommel eingebracht werden, die an deren umlaufenden Wand eine Vielzahl von Rinnen aufweist. Gemäß dem Verfahren nehmen die Gegenstände unter dem Einfluß ihrer Gewichtskraft selbsttätig ein gerichtete Position innerhalb einer jeweiligen Rinne ein, wenn sich die Rinnen im Hinblick auf eine Drehbewegung der Trommel um die Drehachse im wesentlichen in einem gravitationsgemäßen Tiefpunktbereich, wie im Bereich der „Sechs-Uhr“-Stellung (beispielsweise zwischen Fünf und Sieben Uhr), befindet. Erfindungsgemäß wird die jeweilige Rinne mit dem darin aufgenommenen Gegenstand beim Drehen der Trommel von dem Tiefpunkt angehoben, und durch das Anheben wird eine auf den jeweiligen Gegenstand wirkende Hangabtriebskraft erzeugt, die ein selbsttätiges Gleiten des jeweiligen Gegenstands längs der Rinne hin zu einem Abgabebereich der Trommel veranlasst.
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Vorzugsweise veranlasst ausschließlich die Hangabtriebskraft das Gleiten des jeweiligen Gegenstands längs der Rinne hin zum Abgabebereich.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird der jeweilige Gegenstand im wesentlichen an dem gravitationsgemäßen Tiefpunktbereich von einem Abgabebereich an eine der Trommel fördertechnikgemäß anschließende Anlageneinrichtung, wie eine Sortieranlageneinrichtung, beispielsweise ein Förderband, übergeben.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird der jeweilige Gegenstand aus dem Abgabebereich abgezogen, insbesondere mittels Unterdruck abgesaugt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung durchfährt der jeweilige Gegenstand, nachdem er in den Abgabebereich geglitten ist, längs der Drehbewegung der Trommel einem gravitationsgemäßen Hochpunkt, also eine „Zwöf-Uhr“-Stellung, und gelangt in den gravitationsgemäßen Tiefpunktbereich, wie etwa der „Sechs-Uhr“-Stellung, um aus der Trommel abgegeben zu werden.
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Es sei klar, dass das Verfahren gemäß der Funktionsweise der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Trommel ausgelegt sein soll.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System zum Ausrichten, Sortieren und/oder Ordnen chaotisch liegender Gegenständen, wie Tampons, mit einer erfindungsgemäßen Trommel. Es sei klar, dass das System entsprechend der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt sein soll.
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Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer aufgeschnittenen, erfindungsgemäßen Trommel zum Ausrichten, Sortieren und/oder Ordnen von chaotisch eingebrachten Gegenständen (nicht dargestellt);
- 2 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Trommel nach 1;
- 3 eine perspektivische Detailansicht des in 1 gezeigten unteren Teils der erfindungemäßen Trommel;
- 4 eine perspektivische Teilansicht der Trommel zur Darstellung der Außenseite der Trommel und deren Drehantriebsmechanismus;
- 5 eine Teilseitenansicht von einer Abgabeseite der erfindungsgemäßen Trommel; und
- 6 ein Teil eines erfindungsgemäßen Systems zum Ausrichten, Sortieren und/oder Ordnen von chaotisch positionierten Gegenständen mit der erfindungsgemäßen Trommel.
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In den 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Trommel zum Ausrichten, Sortieren und/oder Ordnen von chaotisch darin eingebrachten Gegenständen (nicht dargestellt) gleichen oder ähnlichen Aufbaus, wie Tampons, im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen.
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Die Trommel 1 hat einen zylindrischen Arbeitsinnenraum 9, der von in Radialrichtung von einer umlaufenden Ringwand 3 und in Axialrichtung durch zwei Radialwände, nämlich einer eingangseitigen Radialwand 5 und einer ausgangsseitigen Radialwand 7, begrenzt ist. Die eingangsseitige Radialwand 5 hat einen mit einem Deckel 12 verschließbaren Durchgang 11, über den auszurichtende und zu ordnende Einzelgegenstände (nicht dargestellt), wie Tampons, eingebracht werden können.
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Die ausgangsseitige Radialwand 7 hat eine kreisförmige Öffnung 13, die durch einen Stahlring 15 verstärkt ist, der als Außenring eines Wälzlagers (nicht dargestellt) gebildet sein kann. Das Wälzlager definiert eine Drehachse R der Trommel 1, die mit der Symmetrieachse der Ringwand 3 zusammenfällt. Die Trommel 1 ist derart gelagert, daß die Drehachse R senkrecht zur Gravitationsrichtung g liegt.
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Da die Trommel 1 nur an der Radialwand 7 getragen ist und eingangsseitig frei schwebt, ist die ausgangsseitige Radialwand 7 entsprechend stark ausgeführt, wie in 2 ersichtlicht ist. Die eingangseitige Radialwand 5 ist hingegen als Blende relativ dünn ausgelegt. Sie dient dazu, die in die Trommel 1 eingebrachten Tampons nicht axial aus dem Arbeitsinnenraum herausfallen zu lassen.
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Die Rinnenwand 3 hat innenseitig eine lamellen- oder innengewingeartige Oberflächenstruktur 21 aus mehreren kontinuierlich gekrümmten, zueinander parallel liegenden Rinnen 23. Die Rinnen 23 verlaufen an der Innenseite der Ringwand 3 wendel- oder schraubenförmig parallel zueinander, wobei der Achsabstand der Rinnen 23 zur Drehachse R aufgrund der zylindrischen Ringwandform im wesentlichen konstant ist. Ein Neigungsgrad der Rinnen 23 zur Axialrichtung und Drehachse R ist eingangsseitig, wie am besten in 2 ersichtlich ist, am größten und nimmt hin zu einem Abgabebereich 25 allmählich ab. Sämtliche Rinnen 23 liegen auf einer konzentrisch zur Drehachse R liegenden zylindrischen Umfangsebene. Jede Rinne ist ausschließlich durch eine Axialrichtungskomponente parallel zur Drehachse R und eine Umfangsrichtungskomponente definiert, wobei, wie in 2 ersichtlich ist, die Umfangsrichtungskomponente trommeleingangsseitig deutlich größer als trommelausgangsseitig ist. Die reine Umfangsrichtungskomponente ist durch die Zylinderform der Rinnenwand 3 bestimmt.
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Der Abgabebereich 25 ist durch mehrere tunnelartige Kanäle 27 gebildet, die in mehreren die Ringwand 3 bildende Vollmaterialplatten ausgebildet sind. Die Anzahl (100) der Rinnen 23 entspricht der der Kanäle 27, so dass jede Rinne in einen Kanal 27 mündet. Die Kanäle 27 erstrecken sich nur horizontal, also parallel zur Drehachse R. Wie in 5 ersichtlich ist, haben die Kanäle 27 im wesentlichen eine zylindrische Form und sind, wie die Rinnen 23, etwas größer als die auszurichtenden Einzelgegenstände realisiert.
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Von den umfänglichen geschlossenen Kanälen 27 erstrecken sich die hin zur Drehachse R offenen Rinnen 23 zur Eingangsseite der Trommel 1 zuerst im wesentlichen horizontal mit einer im Verlaufen zur Eingangsseite der Trommel 1 immer stärker werden Umfangsrichtungskomponente. Von der Eingangsseite der Trommel 1 hin zur Ausgangsseite gesehen mündet jede Rinne 23 in einen zugeordneten Kanal 27 sind derart formkomplementär zueinander ausgeformt, daß ein kontinuierlicher Übergang von der Rinne 23 in den Kanal 27 gewährleistet ist.
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Die Ringwand 3 mit der innengewindeartigen Oberflächenstruktur 21 wird dadurch gebildet, daß Einzelplatten 29 an einander befestigt werden, die im wesentlichen eine Rechteckform aufweisen und innenseitig entsprechend der Krümmung der zylindrischen Innenseite der Ringwand 3 geformt sind. Die Einzelplatten 29 werden an der ausgangsseitigen Radialwand 7 an deren Innenseite angeflanscht, wobei zwischen den Einzelplatten 29 und der ausgangsseitigen Radialwand 7 die Vollmaterialplatten 33 für den Abgabebereich 25 angeordnet sind. Die Vollmaterialplatten 33 des Abgabebereichs 25 und der Einzelplatten 29 formen die Ringwand 3 der Trommel 1 und sind derart zueinander angeordnet, daß sich kontinuierliche, unterbrechungsfreie Verläufe von der jeweiligen Rinne 23 hin zu den jeweiligen Kanälen 27 gebildet ist.
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Die Einzelplatten 29 und die Vollmaterialplatten 33 sind vorzugsweise aus einem Polyamid gefertigt, um die Reibung zwischen den Tampons und den Platten zu verringern.
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An der Außenseite der ausgangsseitigen Radialwand 7 ist ein Teil des Antriebsmechanismus für die Trommel 1 vorgesehen, nämlich eine Außenringstruktur 31 mit Außenzähnen 35, die in einem antriebsgemäßen Eingriff mit einem Antriebsritzel (nicht dargestellt) des Antriebsmechanismus kommen kann.
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An einem im Hinblick auf die Drehrichtung der Trommel 1 gesehenen gravitationsgemäßen Tiefpunkt t, der in der gravitationsgemäßen Nullebene N der Drehbewegung der Trommel 1 liegt, ist eine pneumatische Unterdruckeinrichtung (nicht näher dargestellt) den Kanälen 27 zugeordnet, um das Abziehen der in den tunnelartigen Kanälen 27 liegenden Tampons zu erleichtern.
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Wie in 6 ersichtlich ist, führt am Abgabebereich 25 der Trommel 1 außen ein Förderband 49 vorbei, das durch eine Antriebsscheibe 41 in Förderrichtung f getrieben wird.
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Das Förderband 49 wird durch drei Umlenkrollen 43, 45, 47 hin zur Trommel 1 geführt, wo es formangepaßt längs der zylindrischen Außenringsstruktur 3 hin zu gravitationsgemäßen Tiefpunkt t verläuft. Das Förderband 49 hat trommelseitig Einzelabteile (nicht näher dargestellt) für die Aufnahme geordneter und ausgerichteter Gegenstände.
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Wie in 5 ersichtlich ist, ist der tunnelartige Abgabebereich 25 nur ausgangsseitig radial nach außen offen, damit die dort über die Saugeinrichtung herangezogenen Gegenstände aufgrund ihrer Gewichtskraft in das jeweilige Einzelabteil des Förderbands 49 ablegt werden können.
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Das erfindungsgemäße Ordnungs- und Ausrichtungsverfahren, das am Beispiel des gerichteten Positionieren von Tampons im folgenden beschrieben wird, besteht darin, die Tampons ungeordnet chaotisch über die Öffnung 11 in die Trommel 1 einzubringen. Unter dem Einfluß der Gewichtskraft sammeln sich die Tampons in dem gravitationsgemäßen Tiefpunktbereich (bei t) der Trommel 1. Beim Rotieren der Trommel 1 insbesondere mit einer Winkelgeschwindigkeit von 50 Umdrehungen pro Minute werden die Tampons aufgrund der lamellenartigen Struktur 21 gemischt und am Tiefpunkt in Bewegung gehalten, wobei sich zufällig längs der Rillen 23 ausrichtende Tampons in der dazu nahen Rinne 23 aufgenommen wird.
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Es sei klar, daß der Querschnitt der Rinnen 23 etwas größer als der der Tampons geformt ist, so daß die Tampons ungehindert in die zur Innenseite der Trommel 1 offenen Rinnen 23 unter dem Einfluß der Gewichtskraft fallen können. Es zeigte sich, daß mehrere Tampontypen unterschiedlicher Größe in ein und dieselbe Rinne 23 passen, solange die Rinne 23 größer als der Tampon ist und ein in Längsrichtung gerichtetes Einfallen der Tampons in die Rinne 23 gewährleistet ist.
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Das in der Rinne 23 aufgenommenen Tampon wird aufgrund der Drehbewegung der Trommel 1 in Drehrichtung mitgenommen und in eine gravitationsgemäß erhöhte Lage gebracht, wobei aufgrund der Krümmung der Rinnen 23 die auf die Tampons wirkenden Hangabtriebskräfte allmählich ansteigen, je höher das Tampon in der Rinne 23 gedreht. Die höchste Hangabtriebskraft wird erreicht, wenn die Rinne 23 samt Tampon auf Höhe der Drehachse R liegt - wie in 2 ersichtlich ist, weil der Neigungsgrad der Rinnen 23 gegenüber der Gravitationsrichtung g auf Höhe der Drehachse R am größten ist. Aufgrund des geringen Reibungswiderstands zwischen dem Tampon, insbesondere der Schutzfolie des Tampons und der Außenflächen der Rinne, die aus Polyamid gebildet ist, gleiten das Tampon in und längs der Rinne 23 hin zum zugeordneten Kanal 27 und verschwindet darin.
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Anschließend werden die in das tunnelartigen Einzelausgabebereich 25 gelittenen Tampon über den gravitationsgemäßen Hochpunkt h hinaus zurück zum gravitationsgemäßen Tiefpunkt t gedreht, ohne daß es aufgrund der geschlossenen Ausführung des tunnelartigen Abgabebereichs 25 aus letzterem fallen könnte.
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Im gravitationsgemäßen Tiefpunkt t gelangen die einzelnen Abgabebereiche 25 benachbart dem Förderband 49, wo das Tampon aufgrund eines pneumatischen Unterdrucks aus dem tunnelartigen Abgabebereich 25 abgezogen und in das jeweilige Einzelteil des Förderbands 49 fallen kann.
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Wie in 3 ersichtlich ist, haben die Rinnen 23 einen gekrümmten Querschnittsboden, der dazu ausgelegt ist, die Tampons in der gerichteten Position aufzunehmen. Die Rinnen 23 definieren nach innen weisenden Endbegrenzungsränder 51, die gegenüber einer zur Ringwand 3 stehenden Lotrechten derart geneigt sind, daß sie beim drehenden Anheben der Tampons letztere derart lang halten können, daß die Tampons beim Anheben nicht aus der Rinne 23 fallen können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trommel
- 3
- Ringwand
- 5
- eingangsseitige Radialwand
- 7
- ausgangsseitige Radialwand
- 9
- Arbeitsinnenraum
- 11
- Durchgang
- 12
- Deckel
- 13
- kreisförmige Öffnung
- 21
- lamellenartige Struktur
- 23
- Rinnen
- 25
- Abgabebereich
- 27
- Kanal
- 29
- Einzelplatten
- 31
- Außenringstruktur
- 33
- Vollmaterialplatten
- 35
- Außenzähne
- 41
- Antriebsscheibe
- 43, 45, 47
- Umlenkrollen
- 49
- Förderband
- 51
- Endbegrenzungsränder
- f
- Förderrichtung
- g
- Gravitationsrichtung
- N
- Nullebene
- R
- Rotationsachse
- h
- Hochpunkt
- t
- Tiefpunkt
