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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufstecken
von Ventilsäcken und insbesondere eine Vorrichtung zum
Aufstecken von Ventilsäcken auf einen bzw. die Füllstutzen
einer Packmaschine, sowie eine mit einer Packmaschine und einer
Sackaufsteckvorrichtung ausgerüstete Packanlage.
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Solche
Sackaufsteckvorrichtungen oder Aufsteckautomaten und Packanlagen
sind im Stand der Technik bekannt geworden. Beispielsweise ist aus der
DE 35 25 348 C2 eine
Vorrichtung zum Aufstecken auf den Füllstutzen oder die
Füllstutzen einer Packmaschine bekannt geworden, bei der
zwei Saugleisten vorgesehen sind, die auf beiden Seiten des Sackventils
einen vereinzelten Sack ergreifen und das Sackventil öffnen.
Die Bewegung der Saugleisten wird über Druckluftzylinder
gesteuert. Anschließend wird der Sack mit geöffnetem
Sackventil über Antriebsmittel beschleunigt und in Richtung
auf das Füllrohr geschossen. Bei der bekannten Vorrichtung
sind die Greiferleisten zum Öffnen des Sackventils in Längsrichtung
ortsfest angeordnet, sowie es auch das Antriebsmittel ist.
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Seit
dem Bekanntwerden dieser Vorrichtung zum Aufstecken von Ventilsäcken
ist die Geschwindigkeit beim Abfüllen von Gütern
in Ventilsäcke erheblich gestiegen, womit auch die Anforderungen
an die Bewegungskoordination und die Steuerung der Packanlage und
des Aufsteckautomaten entsprechend gestiegen sind. Die heutigen
Anforderungen an die Flexibilität und die Auf steckgeschwindigkeit erfüllt
diese bekannte Vorrichtung nur bedingt.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Aufstecken von Ventilsäcken zur Verfügung
zu stellen, welche eine flexible Steuerung und eine hohe Leistung
erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und durch eine Packanlage mit den Merkmalen des
Anspruchs 10. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand
von Anspruch 14. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche. Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden in der nachfolgenden Beschreibung definiert.
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Die
erfindungsgemäße Sackaufsteckvorrichtung dient
zum Aufstecken von Säcken und insbesondere zum Aufstecken
von Ventilsäcken und weist wenigstens eine Greifereinrichtung
und wenigstens eine Aufsteckeinrichtung auf. Die Greifereinrichtung ist
zum Ergreifen eines leeren Ventilsacks vorgesehen und geeignet und
die Aufsteckeinrichtung ist geeignet, einen Ventilsack auf einen
Füllstutzen einer insbesondere mit mehreren Füllstutzen
ausgerüsteten rotierenden Packmaschine aufzustecken. Dabei ist
eine Bewegung der Greifereinrichtung über eine drehbare
Exzentereinrichtung steuerbar, wobei die Exzentereinrichtung mittels
eines Motors drehbar ist, um periodisch mittels der Greifereinrichtung
Ventilsäcke anzunehmen und mittels der Aufsteckeinrichtung aufzustecken.
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Die
Erfindung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen
Sackaufsteckvorrichtung ist die erhebliche Flexibilität.
Mittels der drehbaren Exzentereinrichtung, die über einen
insbesondere elektrischen Motor angetrieben wird, kann eine flexible
Steuerung der Bewegung der Greifereinrich tung und eine den jeweiligen
Bedingungen angepasste Steuerung der Aufsteckvorrichtung insgesamt erfolgen.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Drehgeschwindigkeit der Exzentereinrichtung
nahezu ohne Zeitverzögerung über den Motor erhöht
oder verringert werden kann. Somit kann jederzeit auf sich ändernde
Bedingungen reagiert werden. Die Geschwindigkeit einer Bewegung
kann sogar beschleunigt oder abgebremst werden, während
die Bewegung noch durch die Greifereinrichtung ausgeführt
wird. Dadurch kann flexibel auf sich ändernde Bedingungen
reagiert werden, sodass die Aufsteckquote insgesamt erhöht
werden kann. Wird beispielsweise nur 1% der Säcke nicht
auf einen Füllstutzen aufgesteckt, so sammeln sich nach
einer Stunde bei einer Abfüllrate von 3600 Säcken
36 Säcke auf den Boden an, die sich im Laufe von 10 Arbeitsstunden
auf 360 Sack aufsummieren würden, sofern die Säcke
nicht eingesammelt werden, was in periodischen Abständen
nötig ist, um die Funktion nicht zu beeinträchtigen.
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Bei
modernen Abfüllleistungen, bei denen z. B. ein Sack oder
mehr pro Sekunde gefüllt wird, bedeutet schon eine Verbesserung
der Aufsteckqoute von nur 0,1% von z. B. 99,5% auf 99,6% eine erhebliche
Verringerung der nicht korrekt aufgesteckten Säcke von
in diesem Beispiel relativ gesehen 20%.
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Mit
der Erfindung wird die Zuverlässigkeit einer erfindungsgemäßen
Packanlage erhöht, wobei die Abfüllgeschwindigkeit
gleichzeitig noch steigerbar ist.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Greifereinrichtung
mittels der Exzentereinrichtung in einem Zyklus bzw. Kreislauf von
einer Sackannahmeposition zu einer Sackübergabeposition
zur Übergabe des Ventilsacks an die Aufsteckeinrichtung
und wieder in die Sackannahmeposition verschwenkt. Insbesondere
stellt ein Zyklus einen geschlossenen Kreislauf dar, bei dem die
Exzentereinrichtung nicht hin und her verschwenkt wird, sondern
nur in eine Richtung dreht. Eine nur in eine Drehrichtung erfolgende
Bewegung der Exzentereinrichtung ist vorteilhaft, da eine insbesondere
kontinuierlich in eine Richtung erfolgende Drehung die Exzentereinrichtung
und die Greifereinrichtung nicht so stark belastet wie es bei ständig
wechselnden Bewegungsrichtungen der Fall ist. Durch die Vermeidung von
wechselnden Drehrichtungen trägt die Erfindung zu der Erhöhung
der Lebensdauer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei.
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In
bevorzugten Weiterbildungen wird die Drehzahl des Motors der Exzentereinrichtung
innerhalb eines Zyklus in stetiger Weise geändert. Das
bedeutet, dass die Steuereinrichtung die Drehzahl des Motors derart
steuert, dass die Anzahl der Start-/Stoppvorgänge möglichst
reduziert wird, wobei insbesondere ein kontinuierliches Durchlaufen
des Motors angestrebt wird. Durch eine kontinuierliche Anpassung
der Drehzahl des Motors an die aktuellen Bedingungen kann zu jeder
Zeit eine für die aktuelle Aufsteckgeschwindigkeit optimale
Drehgeschwindigkeit der Exzentereinrichtung eingestellt werden.
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So
kann beispielsweise die Bewegung der Greifereinrichtung über
eine reduzierte Drehzahl des Motors und somit der Exzentereinrichtung
verringert werden, wenn sich die Sauggreifer der Greifereinrichtung
dem nächsten aufzunehmenden Sack nähern, obwohl
noch eine gewisse Wartezeit bis zur Aufnahme überbrückt
werden muss.
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Durch
eine Verringerung der Drehzahl der Exzentereinrichtung kann die
nötige Wartezeit bis zur Annahme des nächsten
Ventilsacks überbrückt werden, während
gleichzeitig die bewegten Komponenten durch die verringerte Drehzahl
geschont werden. Im Stand der Technik wurden hingegen jede Bewegung
mit maximaler Geschwindigkeit ausgeführt, wodurch sich
eine große Anzahl von Start-/Stoppvorgängen mit
jeweils maximaler Beschleunigung bzw. Verzögerung ergab.
Eine Anpassung der Bewegungsgeschwin digkeit der Greifereinrichtung
innerhalb eines Zyklus an die aktuell vorherrschenden Bedingungen
erlaubt demgegenüber eine schonendere Betriebsweise, wodurch
insgesamt eine noch höhere Aufsteckleistung möglich
ist, da die zulässigen Belastungsgrenzen der jeweiligen
Komponenten trotz der höheren Geschwindigkeit nicht erreicht
werden.
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Werden
Druckluftzylinder zur Steuerung der Greifereinrichtung eingesetzt,
können Vibrationen entstehen, die bei höheren
Leistungen zu einer Verringerung der Aufsteckquote führen.
Mit der Erfindung werden schädliche Vibrationen vermieden.
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Vorteilhafterweise
ist die Aufsteckeinrichtung beim Erfassen eines Startsignals aktivierbar.
Auch die Greifereinrichtung kann beim Erfassen eines Startsignals
aktivierbar sein, sodass insgesamt die Sackaufsteckvorrichtung beim
Erfassen oder mit der Weiterleitung eines Startsignals aktivierbar
bzw. steuerbar ist, um die Bewegung der Greifereinrichtung oder
den Aufsteckvorgang zeitlich an das Erfassen eines Startsignals
anzupassen.
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Insbesondere
wird beim Erfassen eines Startsignals ein neuer Ventilsack von einem
Sackstapel aufgenommen und an die Aufsteckeinrichtung übergeben,
der im Anschluss daran den Sack auf einen Füllstutzen aufsteckt.
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Es
ist aber ebenso möglich und bevorzugt, dass beim Erfassen
eines Startsignals ein an der Aufsteckeinrichtung aufgenommener
Sack mittels einer Beschleunigungseinrichtung beschleunigt und auf
einen vorbei rotierenden Füllstutzen aufgesteckt wird. Bei
dieser Variante wird der Ventilsack beispielsweise nahezu ohne Zeitverzögerung
nach dem Erfassen des Startsignals beschleunigt und wird sehr kurze Zeit
später auf den Füllstutzen aufgesteckt. Selbstverständlich
sind auch feste oder vorgebbare oder einstellbare Wartezeiten zwischen
der Erfassung eines Startsignals und der Aktivierung der Greifereinrichtung
und/oder der Aufsteckeinrichtung möglich.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird der jeweilige Zeitabstand
aufeinander folgender Startsignale erfasst und von der Steuereinrichtung
ausgewertet. Dann ist es insbesondere bevorzugt, wenn eine Drehzahl
des Motors der Exzentereinrichtung in Abhängigkeit von
dem aktuell erfassten Zeitabstand verändert wird.
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Typischerweise
wird ein Startsignal ausgegeben, wenn ein Füllstutzen einer
Vorrichtung eine vorbestimmte Winkelposition erreicht hat. Wird
nun der Zeitabstand eines Startsignals zu einem folgenden Startsignal
gegenüber einem vorherigen Zeitabstand verringert, so deutet
dies auf eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Packmaschine
hin. Wird eine Verringerung des Zeitabstandes und somit eine Erhöhung
der Drehgeschwindigkeit der Packmaschine detektiert, so bestimmt
die Steuereinrichtung eine entsprechend angepasste Grunddrehzahl des
Motors, um auch das Aufnehmen eines Ventilsacks von einem Stapel
von Ventilsäcken zu beschleunigen. Ergibt sich umgekehrt,
dass der Zeitabstand zweier aufeinander folgender Startsignale sich vergrößert,
deutet dies auf eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit der Packmaschine
hin, woraufhin die Drehzahl des Motors der Exzentereinrichtung entsprechend
verringert wird.
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Auf
diese Art und Weise ergibt sich eine sehr einfache selbstregelnde
Betriebsweise der Sackaufsteckvorrichtung an einer Packmaschine.
Der Betrieb der Sackaufsteckvorrichtung erfolgt automatisch, sofern
die Packmaschine entsprechende Startsignale zur Verfügung
stellt. Auf eine Verringerung oder eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit
der Packmaschine reagiert die Sackaufsteckvorrichtung flexibel und
passt sich in kürzester Zeit an eine Veränderung
an. Dadurch können bei hohen und höchsten Aufsteckraten
hohe und höchste Aufsteckquoten erzielt werden, während
gleichzeitig die einzelnen Komponenten der Sackaufsteckvorrichtung
in einer schonenden Weise betrieben werden, wodurch die Lebensdauer
trotz Steigerung der Kapazität erhöht wird.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist die Greifereinrichtung verschwenkbar
angeordnet und dazu geeignet und vorgesehen, einen Ventilsack eines
auf einer Aufnahmefläche eines Ablagetischs angeordneten
Sackbündels in einer ersten Schwenkposition zu ergreifen
und aufzunehmen und in einer zweiten Schwenkposition an die Aufsteckeinrichtung zu übergeben.
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Dabei
besteht die Aufsteckeinrichtung vorzugsweise wenigstens aus zwei
Aufsteckteilen, von denen wenigstens ein Aufsteckteil verschwenkbar angeordnet
ist. Der Motor dient als gemeinsamer Antrieb für die Verschwenkung
der Greifereinrichtung und für die Verschwenkung des wenigstens
einen verschwenkbaren Aufsteckteils. Dazu ist die Greifereinrichtung
mit dem verschwenkbaren Aufsteckteil über einen Koppelmechanismus
mechanisch gekoppelt. Das bedeutet, dass vorzugsweise nicht nur
die Greifereinrichtung, sondern auch die Aufsteckeinrichtung über
die Exzentereinrichtung gesteuert werden. Die mechanisch mit der
Greifereinrichtung gekoppelte Aufsteckeinrichtung wird ebenso über
die Exzentereinrichtung angetrieben, sodass sich eine besonders
flexible und einfache Steuerung der Sackaufsteckvorrichtung ergibt.
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Besonders
bevorzugt ist die Aufsteckeinrichtung in Längsrichtung
gegenüber der Greifereinrichtung verstellbar angeordnet,
um unterschiedliche Sackabmessungen ausgleichen zu können.
Werden beispielsweise unterschiedliche Sackbreiten für
unterschiedliche abzufüllende Materialien oder für
unterschiedliche Gebindegrößen verwendet, so kann der
radiale Abstand der Aufsteckeinrichtung von dem Füllstutzen
entsprechend auf einfache Art und Weise angepasst werden. Dadurch
kann bei unterschiedlichen Sackabmessungen die Aufsteckquote weiter erhöht
werden.
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Andererseits
ist es durch die flexible Steuerung der Drehgeschwindigkeit der
Exzentereinrichtung auch möglich, in einem gewissen Maße
unterschiedliche Sackabmessungen auszugleichen, da die Drehgeschwindigkeit
anpassbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Packanlage weist insbesondere
eine rotierbare Packmaschine zum Füllen von Gütern
in Ventilsäcke auf, wobei die rotierbare Packmaschine mehrere über
den Umfang der Packmaschine verteilt angeordnete Füllstutzen
aufweist. Weiterhin ist wenigstens eine Steuereinrichtung und es
ist wenigstens eine an einer vorbestimmten Winkelposition angeordnete
Sackaufsteckvorrichtung zum Aufstecken der Ventilsäcke
auf die Füllstutzen der Packmaschine vorgesehen. Das Aufstecken
der Ventilsäcke auf die Füllstutzen erfolgt mittels
einer Aufsteckeinrichtung. Wenigstens eine Greifereinrichtung ist
zum Ergreifen eines leeren Ventilsacks vorgesehen. Eine Bewegung
der Greifereinrichtung ist dabei über eine drehbare Exzentereinrichtung
steuerbar, wobei die Exzentereinrichtung mittels eines Motors drehbar
ist, um periodisch Ventilsäcke anzunehmen und mittels der
Aufsteckeinrichtung aufzustecken.
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Auch
die erfindungsgemäße Packanlage hat viele Vorteile.
Bei der erfindungsgemäßen Packanlage kann die
Kapazität erhöht werden, während gleichzeitig
die Sackaufsteckquote verbessert werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Greifereinrichtung mittels der Exzentereinrichtung in einem
Zyklus von einer Sackannahmeposition zu einer Sackübergabeposition
zur Übergabe des Ventilsacks an die Aufsteckeinrichtung
und wieder in die Sackannahmeposition verschwenkbar.
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Vorteilhafterweise
ist wenigstens eine Sensoreinrichtung vorgesehen, mit welcher erfassbar
ist, wenn ein Füllstutzen eine vorbestimmte Winkelposition
erreicht. Insbesondere wird bei Erreichen einer vorgeschriebenen
Winkelposition ein Startsignal an die Sackaufsteckvorrichtung ausgegeben.
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Als
Sensoreinrichtung kann ein mechanischer Sensor eingesetzt werden,
der ein Signal auslöst, wenn beispielsweise der Füllstutzen
eine vorbestimmte Winkelposition erreicht. Es ist ebenso möglich,
dass ein optischer, magnetischer oder sonstiger Sensor zur Erfassung
der Position der Füllstutzen dient. Weiterhin ist es möglich,
dass ein zentraler Drehwinkelgeber z. B. an der Drehachse der Packmaschine
die entsprechenden Startsignale auslöst, da die Lage der
einzelnen Füllstutzen über dem Umfang der Packmaschine
und somit relativ zur zentralen Drehachse der Packmaschine bekannt
ist und somit aus dem Signal des Drehwinkelgebers auf die jeweilige
Winkelposition der Füllstutzen zurückgeschlossen
werden kann.
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In
bevorzugten Weiterbildungen passt die Steuereinrichtung die Drehzahl
des Motors der Exzentereinrichtung an eine Drehzahl der Packmaschine
an, um im Wesentlichen eine kontinuierliche Drehung der Exzentereinrichtung
zu gewährleisten.
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In
bevorzugten Weiterbildungen weist die Packanlage eine zuvor beschriebene
Aufsteckvorrichtung auf.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufstecken
von Ventilsäcken auf die Füllstutzen einer mit
mehreren Füllstutzen ausgerüsteten rotierenden Packmaschine
ergreift die Greifereinrichtung einen leeren Ventilsack und die
Aufsteckeinrichtung steckt den leeren Ventilsack auf einen Füllstutzen
auf. Dabei wird eine Bewegung der Greifereinrichtung über eine
drehbare Exzentereinrichtung gesteuert. Die drehbare Exzentereinrichtung
wird mittels eines Motors gedreht, um periodisch Ventilsäcke
anzunehmen und mittels der Aufsteckeinrichtung aufzustecken.
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Auch
das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr vorteilhaft.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Aufsteckquote
erhöht werden, während die Komponenten auf eine
schonende Art und Weise eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
wird eine Drehzahl des Motors der Exzentereinrichtung in einem Zyklus
kontinuierlich oder auch stetig geändert. Das bedeutet,
dass ein Stopp des Motors innerhalb eines Zyklus möglichst
vermieden wird, um Beschleunigungen und Verzögerungen möglichst
gering zu halten, während gleichzeitig eine möglichst
hohe Aufsteckgeschwindigkeit erzielt wird.
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Vorzugsweise
wird die Aufsteckeinrichtung und/oder die Greifereinrichtung beim
Erfassen eines Startsignals aktiviert. Besonders bevorzugt wird
der Zeitabstand aufeinanderfolgender Startsignale erfasst, um insbesondere
die Drehzahl des Motors der Exzentereinrichtung in Abhängigkeit
von dem erfassten Zeitabstand zu verändern.
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In
bevorzugten Weiterbildungen wird die Grunddrehzahl des Motors dann
verändert, wenn eine Zeitdifferenz zweier Zeitabstände
ein vorbestimmtes Maß übersteigt. Das bedeutet,
dass innerhalb eines normalen Zyklus der Motor eine Grunddrehzahl
aufweist, die innerhalb des Zyklus nach einem vorbestimmten Schema
veränderbar ist, um beispielsweise Wartezeiten über
eine verringerte Drehzahl zu realisieren. Ändert sich nun
der zeitliche Abstand der Startsignale kann die Grunddrehzahl des Motors
entsprechend angepasst werden, während die Variationen
der Drehzahl innerhalb eines Zyklus entsprechend aufrecht erhalten
bleiben.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im folgenden
mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben werden.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Aufsicht auf eine Packanlage mit einer Packmaschine
und einer Vorrichtung zum Aufstecken von Ventilsäcken;
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2 eine
Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Aufstecken von Ventilsäcken;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Aufsteckkopfs der Vorrichtung nach 2 in
einer ersten Position;
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4 den
Aufsteckkopf der Vorrichtung in einer zweiten Position;
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5 den
Aufsteckkopf der Vorrichtung nach 2 in einer
dritten Position;
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6 den
Aufsteckkopf der Vorrichtung nach 2 in einer
vierten Position;
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7 ein
schematisches Diagramm, in dem die Drehzahl der Exzentereinrichtung über
dem Abstand der Füllstutzen in Umfangsrichtung aufgetragen
ist; und
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8 ein
schematisches Diagramm, in dem die Drehzahl der Exzentereinrichtung über
der Zeit dargestellt ist.
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Mit
Bezug auf die Figuren wird nun ein Ausführungsbeispiel
der Packanlage 80 mit einer Aufsteckvorrichtung 10 erläutert.
Die Aufsteckvorrichtung 10 ist als Aufsteckautomat ausgebildet
und dient zum Aufstecken von Ventilsäcken 2 auf
den oder die Füllstutzen einer Packmaschine 1.
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Die
Aufsteckvorrichtung 10 kann auch an bestehenden Packmaschinen 1 nachgerüstet
werden. So ist es grundsätzlich möglich, jede
schon bestehende rotierende Packmaschine 1 mit einer Aufsteckvor richtung 10 auszurüsten,
wobei die Aufsteckvorrichtung 10 sich automatisch selbsttätig
an die Drehgeschwindigkeit der Packmaschine 1 anpasst.
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Die
Steuerung und Anpassung der Bewegungabläufe aufeinander
wird mit Bezug auf die 7 und 8 ausführlich
beschrieben.
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In 1 ist
eine Packanlage 80 dargestellt, die eine Packmaschine 1 zum
Abfüllen von Produkten in Ventilsäcke 2,
einen Aufsteckautomaten 10 und ein Austrageband 70 zum
Abtransport der gefüllten Ventilsäcke 2 aufweist.
Die Packmaschine 1 ist hier als rotierende Füllanlage
mit mehreren Füllstutzen 27 ausgeführt,
auf die die zu füllenden Ventilsäcke 2 mittels
des Aufsteckautomaten 10 aufgesteckt werden.
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Die
Packmaschine 1 dreht sich in die Drehrichtung 48,
während die aufgesteckten Ventilsäcke 2 gefüllt
werden. Die fertig gepackten Ventilsäcke 2 werden
auf dem Austrageband 70 abgelegt und damit abtransportiert.
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Beispielsweise
werden solche Säcke oder Ventilsäcke 2 mit
Baustoffen, wie z. B. Zement oder auch mit anderen pulverförmigen
oder granulatartigen Stoffen automatisch gefüllt. Dazu
wird beispielsweise die in 1 dargestellte
rotierende Packmaschine 1 eingesetzt. Es ist auch die Verwendung
eines Einzelpackers oder eines Reihenpackers möglich. Bei
rotierenden Packmaschinen 1 sind die mehreren Füllstutzen 27 über
dem Umfang symmetrisch verteilt angeordnet. Die in 2 dargestellte
Vorrichtung 10 zum Aufstecken der Ventilsäcke 2 ist
in einer vorbestimmten Winkelposition bzw. Aufsteckposition 58 der
Packmaschine 1 angeordnet.
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Wenn
nun ein Füllstutzen 27 der Packmaschine 1 sich
in der Aufsteckposition 58 befindet, wird mit dem Aufsteckautomaten 10 ein
leerer Ventilsack 2 mit Hilfe des Aufsteckkopfs 20 auf
den Füllstutzen 27 aufgesteckt.
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Moderne
Packmaschinen 1 mit einer Anzahl von acht oder zwölf
oder sogar sechzehn oder noch mehr Füllstutzen 27 haben
enorme Durchsatzleistungen, bei denen Abfüllraten in der
Größenordnung von 1 Sack pro Sekunde und mehr
möglich sind. Das bedeutet, dass pro Stunde etwa 3000 bis
5000 Säcke gefüllt werden, was eine enorme logistische
Anforderung darstellt.
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Zur
Automatisierung des Aufsteckens wird deshalb ein Aufsteckautomat 10 mit
einem Leersackmagazin 30 zur Zwischenlagerung der leeren
Ventilsäcke 2 eingesetzt.
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Die
Bedienperson muss dann nur noch Sackbündel 3 in
die Fächer 31 des Leersackmagazins 30 einlegen.
Die Sackbündel 3 werden dem Ablagetisch 7 automatisch
zugeführt und zunächst zu einer Wartefläche 28 und
anschließend zu einer Aufnahmefläche 6 transportiert,
wo sie einzeln abgehoben werden. Anschließend wird das
Ventil des Ventilsacks 2 geöffnet und der Ventilsack 2 wird
auf den Füllstutzen 27 der Packmaschine 1 aufgeschossen.
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In
den 3 bis 6 ist in vergrößerter perspektivischer
Darstellung der Aufsteckkopf 20 des erfindungsgemäßen
Aufsteckautomaten 10 in vier unterschiedlichen Positionen
dargestellt, wobei in den Darstellungen nach 3 und 4 der
Aufsteckkopf 20 in der Position zur Verarbeitung von breiten
Ventilsäcken 2 gezeigt wird, während
in den Darstellungen nach 5 und 6 der
Aufsteckkopf 20 auf die Verarbeitung von schmaleren Ventilsäcken 2 eingestellt
ist.
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Der
in der perspektivischen Darstellung nach 3 vergrößert
dargestellte Aufsteckkopf 20 des Aufsteckautomaten 10 umfasst
ein Gehäuse 32 zur Lagerung und Anordnung der
verschiedenen Komponenten.
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An
dem Gehäuse 32 ist die Greifereinrichtung 4 verschwenkbar
vorgesehen, die eine Saugerleiste 19 umfasst, die in einer
ersten Schwenkposition 8 sich in der Sackannahmeposition 53 befindet und
den obersten Ventilsack 2 eines aus flach übereinander
gestapel ten Ventilsäcken 2 bestehenden Sackbündels 3 ergreift.
Dazu weist die Saugerleiste 19 mehrere voneinander in Längsrichtung 13 beabstandete
Sauger 33 auf, die vorzugsweise individuell zu- und abschaltbar
sind, um die aktive Länge der Saugerleiste an die aktuelle
Sackbreite 34 anzupassen.
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Weiterhin
ist an dem Gehäuse 32 eine Aufsteckeinrichtung 5 angeordnet,
die hier aus zwei Aufsteckteilen 11 und 12 besteht,
von denen das Aufsteckteil 11 beim Öffnen bzw.
Schließen jeweils verschwenkt wird.
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Die
Aufsteckeinrichtung 5 umfasst die Aufsteckteile 11 und 12,
wobei an jedem Aufsteckteil ein gewinkeltes Blech 22 bzw. 23 einer
Sackventilöffnungseinrichtung 21 vorgesehen ist.
Weiterhin ist an dem Aufsteckteil 11 eine Rollenleiste 25 vorgesehen und
an dem Aufsteckteil 12 ein Riementrieb 26. Die Rollenleiste 25 und
der Riementrieb 26 bilden eine Beschleunigungseinrichtung 24.
Der Riementrieb 26 dient zum Antrieb und zur Beschleunigung
eines zwischen der Rollenleiste 25 und dem Riementrieb 26 angeordneten
Ventilsacks 2.
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Die
Rollenleiste 29 dient zur Führung des Ventilsacks 2 beim
Aufstecken und wird nur im Störungsfall geöffnet.
Der Andruckzylinder 49 drückt die Rollenleiste 29 gleichmäßig
gegen den Riementrieb 26.
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In 3 ist
der Aufsteckkopf 20 in einer Position dargestellt, in der
die Saugerleiste 19 in die erste Schwenkposition 8 verschwenkt
ist, um in der Sackannahmeposition 53 einen neuen Ventilsack 2 von
dem Sackbündel 3 abzuheben. Dabei ergreifen die
Sauger 33 der Saugerleiste 19 den Ventilsack 2 im
Sackventilbereich. Gleichzeitig sind in der Position nach 3 die
Aufsteckeinrichtung 5 bzw. dessen Aufsteckteil 11 in
verschwenkter, d. h. auseinander gefahrener Position dargestellt.
Die Bewegungen des Aufsteckteils 11 und der Greifereinrichtung 4 mit der
Saugerleiste 19 sind über den Koppelmechanismus 15 mechanisch
zwangsgekoppelt, sodass sich bei einer Bewegung der Greifereinrichtung 4 automatisch
auch die Aufsteckeinrichtung 5 bewegt. Die Bewegung wird über
einen gemeinsamen Antrieb 14 gesteuert, der eine Exzentereinrichtung 51 und
einen elektrischen Motor 50 umfasst.
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Der
Antrieb 14 wirkt über einen Übertragungsarm 52 direkt
auf den Schwenkarm 37 der Aufsteckeinrichtung 5,
die das Drehmoment über die Schwenkachse 41 auf
den Hebel 36 überträgt, der wiederum über
den Drehpunkt 42 das Drehmoment auf den Hebel 39 und
schließlich auf den Hebel 40 überträgt.
Die derart gebildeten beiden Kniehebel 16 und 17 steuern
den Bewegungsablauf der Greifereinrichtung 4 und der Aufsteckeinrichtung 5 derart,
dass Kollisionen vermieden werden, während gleichzeitig eine
im Wesentlichen maximale Arbeitsgeschwindigkeit und Betriebssicherheit
erreicht wird. Das bedeutet hier, dass bei der Überführung
von der in 3 dargestellten Position in
die in 4 dargestellte zweite Schwenkposition 9 zunächst
die Saugerleiste 19 mit hoher Geschwindigkeit nach oben
verschwenkt wird, während die Schließgeschwindigkeit der
Schwenkbewegung des Aufsteckteils 11 über den
gesamten Schwenkvorgang nahezu konstant bleibt, sodass die Gefahr
einer Kollision zuverlässig vermieden wird. Die Saugerleiste 19 und
die Greifereinrichtung 4 befinden sich in 4 in
der Sackübergabeposition 54 zur Übergabe
des Ventilsacks 2 an die Aufsteckeinrichtung 5.
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Gleichzeitig
wird durch die zwangsgesteuerte mechanische Kopplung der beiden
verschwenkbaren Komponenten, nämlich der Greifereinrichtung 4 und
der Aufsteckeinrichtung 5 nur noch ein Antrieb 14 benötigt,
wodurch ein erheblicher zusätzlicher Aufwand eingespart
wird.
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Die Übertragung
der Schwenkbewegung auf die Greifereinrichtung 4 erfolgt
dabei durch den Hebel 40, der um den Drehpunkt 46 verschwenkt
wird und dabei eine Bewegung der um den Drehpunkt 43 verschwenkbaren
ersten Koppelstange 44 und der zweiten Koppelstange 45,
sowie des Hebels 47 bewirkt. Die erste Koppelstange 44 ist
hier durch eine Federeinrichtung 38 in Form eines Pneumatikzylinders
ausgebildet, um unterschiedliche Sackbündelstärken
aus gleichen zu können. Durch die parallel zu dem Hebel 47 angeordnete
zweite Koppelstange 45 wird eine Parallelogrammführung
gebildet, die eine gleichbleibende Ausrichtung der Saugerleiste
bewirkt, sodass sich bei der Bewegung die Lage des Sackventilbereiches 35 zur
horizontalen Ausrichtung nicht ändert.
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Nach
der Überführung von der in 3 dargestellten
Position in die in 4 dargestellte Position wird
das Sackventil durch den Schließvorgang der gewinkelten
Bleche 22 und 23 der Sacköffnungseinrichtung 21 geöffnet,
während der Ventilsack 2 sich nach unten zwischen
der Rollenleiste 25 und dem Riemenantrieb 26 erstreckt.
Nach der Öffnung des Ventils wird der Riementrieb 26 aktiviert
und der Ventilsack 2 in die Längsrichtung 13 auf
einen Füllstutzen 27 einer Packmaschine 1 bzw.
Füllanlage 80 aufgeschossen. Die Saugerleiste 19 befindet
sich in der zweiten Schwenkposition 9.
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Die
in den 5 und 6 dargestellten Zustände
des Aufsteckkopfes 20 entsprechen grundsätzlich
den in den 3 und 4 dargestellten
Zuständen, wobei aber der Aufsteckkopf 20 auf
die Verarbeitung von schmaleren Ventilsäcken 2 eingestellt ist.
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Um
den zu überbrückenden Abstand von dem Ende der
Aufsteckeinrichtung 5 zu dem Beginn des Füllstutzens 27 auch
bei schmaleren Ventilsäcken 2 auf einem konstanten
und möglichst kleinem Maß zu halten, wird die
Aufsteckeinrichtung 5 in der Längsrichtung 13 verfahren.
Dadurch ergibt eine Überführung von dem in 3 dargestellten
Zustand durch Längsverschiebung den in 5 dargestellten Zustand.
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Gleichzeitig
hat die Greifereinrichtung 4 ihre Lage ortsfest behalten,
da die Aufnahmefläche 6 des Ablagetisches 7 ortsfest
verbleibt. Der Koppelmechanismus 15 erlaubt hier eine sehr
komfortable und zuverlässige Betriebsweise des Aufsteckautomaten 10, da
die Aufsteckeinrichtung 5 gegenüber der Greifereinrichtung 4 auf
der Gleitstange 18 verschiebbar gelagert ist. Durch den
Koppelmechanismus 15, die an der Gleitstange 18 angreift,
wird sichergestellt, dass auch in der in 5 dargestellten
Position für schmalere Ventilsäcke 2 der
Antrieb 14 zuverlässig koordinierte Schwenkbewegungen
der Greifereinrichtung 4 und der Aufsteckaufrichtung 5 bewirkt.
Die Koordination der Bewegungsabläufe muss nicht geändert
werden.
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In 6 ist
der Zustand mit geschlossener Aufsteckeinrichtung 5 dargestellt,
in der ein Sackventil eines nicht dargestellten Ventilsacks 2 durch
die Öffnungseinrichtung 21 geöffnet wurde,
sodass der Ventilsack 2 auf einen Füllstutzen 27 aufgeschossen werden
könnte.
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In 7 ist
ein schematisches Diagramm dargestellt, in dem die Drehzahl 55 der
Exzentereinrichtung 51 über dem Umfangsabstand
zweier Füllstutzen 27 in einem konkreten Beispiel
dargestellt ist. Die Drehzahl 55 der insbesondere als Kurbeltrieb ausgeführten
Exzentereinrichtung 51 über dem Abstand 56 zweier
Füllstutzen 27 ergibt sich als Kurve 61,
wobei sich mit verringerndem Umfangsabstand zwischen zwei Füllstutzen 27 die
Drehzahl 55 der Exzentereinrichtung 51 entsprechend
steigern muss, um die entsprechend größere Aufsteckrate
der Ventilsäcke 27 bei einer gegebenen Packmaschine 1 mit einem
vorgegebenen Umfang erfüllen zu können. Ist beispielsweise
eine Packmaschine 1 mit einem bestimmten Umfang nur mit
4 Füllstutzen 27 ausgerüstet, so reicht
die halbe Drehzahl 55 gegenüber einer Packmaschine 1 mit
gleichem Durchmesser mit acht Füllstutzen 27 aus,
da sich der entsprechende Umfangsabstand zwischen zwei Füllstutzen 27 verdoppelt
hat.
-
8 zeigt
ein schematisches Diagramm der Drehzahl 55 der Exzentereinrichtung 51 über
der Ablaufzeit. Beträgt beispielsweise ein erster Zeitabstand 56 eintausend
Millisekunden zwischen einem ersten Startsignal 57 und
einem zweiten Startsignal 57 und ein zweiter Zeitabstand
vergrößert sich auf eintausendzehn Millisekunden
so bedeutet dies bei unveränderter Drehzahl 55 der
Exzentereinrichtung 51, dass die Kurbel des Kurbeltriebs
sich bei der Auslösung des zweiten Startsignals in einer
etwas voreilenden Winkelposition befindet.
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Um
dies auszugleichen, wird als Reaktion auf den verlängerten
Zeitabstand 56 die Drehzahl 55 der Exzentereinrichtung 51 entsprechend
reduziert, sodass sich im dargestellten Ausführungsbeispiel nach
Ablauf der dritten Periode bzw. nach Ablauf des dritten Zyklus die
Exzentereinrichtung 51 wieder in der vorgesehenen Position
befindet, wenn das Startsignal 57 ausgelöst wird.
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Verringert
sich anschließend der Zeitabstand 56 auf beispielsweise
neunhundertneunzig Millisekunden, so wird das Startsignal 57 schon
ausgelöst, bevor sich die Exzentereinrichtung in der vorgesehenen
Position befindet. Daraufhin wird die Drehzahl 55 der Exzentereinrichtung 51 etwas
erhöht, sodass sich nach Ablauf dieses Zyklus die Exzentereinrichtung 51 wieder
in der vorgesehenen Position befindet, wenn das Startsignal 57 ausgelöst
wird.
-
Über
das dargestellte Prinzip kann die Sackaufsteckvorrichtung 10 der
Packanlage 80 automatisch auf die Rotationsgeschwindigkeit
der Packmaschine 1 eingestellt werden. Dazu ist eine Sensoreinrichtung 59 (vgl. 1)
an einer Winkelposition 60 vorgesehen, um einen nahende
Füllstutzen 27 entsprechend frühzeitig
zu detektieren, sodass der Aufsteckvorrichtung 10 noch
ausreichend Zeit verbleibt, um einen Sack 2 an der Aufsteckposition 58 aufzustecken.
-
Durch
die Übermittlung der Startsignale 57 durch die
Sensoreinrichtung 59 und durch die Analyse deren zeitlicher
Abstände stellt sich die Sackaufsteckvorrichtung 10 automatisch
ohne weitere Informationen auf die vorherrschenden Bedingungen ein.
Daraus folgt, dass die Sackaufsteckvorrichtung 10 nicht
nur für den Einsatz bei der Packmaschine 1 geeignet
ist, sondern sich auch für den Einsatz an beliebigen rotierenden
Packmaschinen eignet.
-
Durch
die Anpassung der Drehzahl 55 der Exzentereinrichtung 51 nach
jedem Zyklus oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen wird
eine flexible Steuerung der Packanlage 80 ermöglicht,
die bei einer schonenden Betriebsweise hohe Abfüllraten
mit hohen Aufsteckquoten erlaubt.
-
- 1
- Packmaschine
- 2
- Ventilsack
- 3
- Sackbündel
- 4
- Greifereinrichtung
- 5
- Aufsteckeinrichtung
- 6
- Aufnahmefläche
- 7
- Ablagetisch
- 8
- 1.
Schwenkposition
- 9
- 2.
Schwenkposition
- 10
- Aufsteckautomat
- 11
- Aufsteckteil
- 12
- Aufsteckteil
- 13
- Längsrichtung
- 14
- Antrieb
- 15
- Koppelmechanismus
- 16
- Kniehebel
- 17
- Kniehebel
- 18
- Gleitstange
- 19
- Saugerleiste
- 20
- Aufsteckkopf
- 21
- Sacköffnungseinrichtung
- 22
- Gewinkeltes
Blech
- 23
- Gewinkeltes
Blech
- 24
- Beschleunigungseinrichtung
- 25
- Rollenleiste
- 26
- Riemenantrieb
- 27
- Füllstutzen
- 28
- Wartefläche
- 29
- Rollenleiste
- 30
- Leersackmagazin
- 31
- Fach
- 32
- Gehäuse
- 33
- Sauger
- 34
- Sackbreite
- 35
- Sackventilbereich
- 36
- Hebel
- 37
- Schwenkarm
- 38
- Federeinrichtung
- 39
- Hebel
- 40
- Hebel
- 41
- Drehpunkt
- 42
- Drehpunkt
- 43
- Drehpunkt
- 44
- 1.
Koppelstange
- 45
- 2.
Koppelstange
- 46
- Drehpunkt
- 47
- Hebel
- 48
- Drehrichtung
- 49
- Andruckzylinder
- 50
- Motor
- 51
- Exzentereinrichtung
- 52
- Übertragungsarm
- 53
- Sackannahmeposition
- 54
- Sackübergabeposition
- 55
- Drehzahl
- 56
- Zeitabstand
- 57
- Startsignal
- 58
- Aufsteckposition
- 59
- Sensoreinrichtung
- 60
- Winkelposition
- 61
- Kurve
- 70
- Austrageband
- 80
- Packanlage
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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