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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten Stapeln von Gegenständen, insbesondere von quaderförmigen Gegenständen wie etwa Kisten oder dergleichen.
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Eine bekannte derartige Vorrichtung der Benda Manufacturing Inc. ist unter dem Link http://www.youtube.com/watch?v=hZOB_dPaxeU (aufgerufen am 11.07.2014) zu sehen. Sie umfasst eine Zufuhrstrecke für zu stapelnde Kisten und eine am Ende der Zufuhrstrecke angeordnete Hebeeinrichtung mit zwei Seitenwandelementen, die in zwei Richtungen, zum einen gemeinsam vertikal und zum anderen gegenläufig zueinander quer zur Fahrtrichtung der Zufuhrstrecke beweglich sind. Wenn die Seitenwandelemente in einem relativ geringen Abstand voneinander positioniert sind, greifen an Hinterkanten der Seitenwandelemente angeformte Schenkel in die Zufuhrstrecke ein und bilden einen Anschlag für eine auf der Zufuhrstrecke herangeförderte Kiste, die so zwischen den Seitenwandelementen festgehalten wird. Die Kiste wird angehoben, indem die Seitenwandelemente ohne Änderung ihres Abstandes aufwärts bewegt werden. Es wird unter der angehobenen Kiste Platz frei, in den die nächste Kiste gefördert werden kann. Wenn diese den Anschlag erreicht hat, werden die Seitenwandelemente abgesenkt, so dass die bereits angehobene Kiste auf der neu zugeführten zu stehen kommt. Wenn damit eine Zielhöhe des Kistenstapels noch nicht erreicht ist, werden die Seitenwandelemente erneut aufwärts bewegt, um auch die neu zugeführte Kiste anzuheben; wenn die Höhe des Stapels ausreichend ist, werden die Seitenwandelemente auseinander bewegt, so dass die Schenkel einen Weg freigeben, auf dem der Stapel in Förderrichtung der Zufuhrstrecke weiterbewegt werden kann.
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Die Kisten müssen dieser Hebeeinrichtung präzise ausgerichtet zugeführt werden, denn um die angehobenen Kisten halten zu können, muss der Abstand der Seitenwandelemente der Breite der Kisten genau entsprechen. Wenn eine neu zugeführte Kiste gegen die bereits gestapelten seitlich versetzt wäre, könnte sie entweder nicht zwischen die Seitenwandelemente einfahren, sofern diese bis in Höhe der neu zugeführten Kiste hinunterreichen, oder sie würde, falls die Seitenwandelemente oberhalb der neu zugeführten Kiste enden, deren Abwärtsbewegung blockieren. Zwar ist es möglich, mithilfe von entlang der Zufuhrstrecke angeordneten, zur Hebeeinrichtung hin konvergierenden Schienen die Kisten exakt auszurichten, doch vergrößern solche Schienen die erforderliche Länge der Zufuhrstrecke und führen so zu einem hohen Platzbedarf der Vorrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine kompakte Vorrichtung zum Stapeln von Gegenständen zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Vorrichtung zum Stapeln von Gegenständen mit einer Zufuhrstrecke für die Gegenstände und einem über einem Ende der Zufuhrstrecke angeordneten Stapelschacht mindestens ein Sperrelement, insbesondere ein Paar von Sperrklinken am Boden des Stapelschachts angeordnet und zwischen einer einen Stapel von Gegenständen im Stapelschacht abstützenden Sperrstellung und einer Offenstellung bewegbar sind, in der sie die Einführung eines Gegenstandes von der Zufuhrstrecke zum Stapelschacht erlauben, und eine Hebeeinrichtung zum Anheben eines Gegenstandes von der Zufuhrstrecke zum Stapelschacht aus einer in Zwischenräume der Zufuhrstrecke versenkten Stellung in eine Unterseite eines zugeführten Gegenstandes unterstützende Stellung beweglich ist.
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Indem die Hebeeinrichtung an der Unterseite der zu stapelnden Gegenstände angreift, ist sie auf eine exakte Positionierung der Gegenstände nicht angewiesen. Es wird daher kein Platz entlang der Zufuhrstrecke für Hilfsmittel zum Positionieren der Gegenstände benötigt.
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Insbesondere können die Zwischenräume der Zufuhrstrecke Spalte zwischen das Ende der Zufuhrstrecke bildenden Rollen sein, und die Hebeeinrichtung kann Stützen umfassen, die durch die Spalte hindurch aufwärts beweglich sind, um die Gegenstände anzuheben.
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Um trotz geringer Anforderungen an die Positioniergenauigkeit eines Gegenstandes am Ende der Zufuhrstrecke eine exakte und sichere Stapelung zu gewährleisten, können die Sperrklinken eine schräge Unterseite aufweisen, die, bevor sie in Kontakt mit dem angehobenen Gegenstand ausgelenkt wird, diesen in Bezug auf den Stapel ausrichtet. Die Sperrklinke und die Schiene sind einstellbar.
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Eine Abfuhrstrecke, auf der der fertige Stapel die Vorrichtung verlässt, erstreckt sich vorzugsweise in bündiger Verlängerung der Sperrklinken, so dass ein auf den Sperrklinken ruhender, fertiger Stapel kontinuierlich und ohne zu kippen auf die Abfuhrstrecke verlagert werden kann. Da sich Abfuhr- und Zufuhrstrecke getrennt voneinander auf verschiedenen Ebenen erstrecken, können sie unterschiedliche Orientierungen aufweisen, was das Einfügen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine bestehende Fertigungsumgebung, zum Beispiel zwischen vorhandene Maschinen zur Produktion der zu stapelnden Gegenstände und Maschinen zum Umgurten oder Verpacken der fertigen Stapel, erheblich erleichtert.
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Es kann ein Schieber vorgesehen sein, um einen fertigen Stapel aus dem Stapelschacht in horizontaler Richtung auszuschieben.
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Vorzugsweise weist ein solcher Schieber ein pneumatisch betriebenes Stellglied auf.
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Der Stapelschacht kann dann zweckmäßigerweise – zumindest während in ihm ein Stapel aufgebaut wird – durch sich in Richtung der Abfuhrstrecke erstreckende Seitenwandelemente begrenzt sein, an deren Fuß die Sperrklinken angeordnet sind und die der Stabilisierung des Stapels während des Hinzufügens von Gegenständen dienen.
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Der Abstand dieser Seitenwände kann zur Anpassung an die Breite der zu stapelnden Gegenstände verstellbar sein.
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Schienen, die eine Abstandsverstellung der Seitenwände führen, können über dem Stapelschacht angeordnet sein, um die Zufuhr von Gegenständen zum Stapel an dessen Unterseite nicht zu behindern.
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Die Seitenwandelemente können mit Schenkeln verbunden sein, die sich quer zur Abfuhrstrecke erstrecken, um den Stapel während seiner Bildung auch in Längsrichtung der Abfuhrstrecke zu stabilisieren. Insbesondere können die Seitenwandelemente jeweils selber Schenkel von L-Profilen sein, von denen sich jeweils ein zweiter Schenkel quer zur Abfuhrstrecke erstreckt. Eine solche Unterteilung der Seitenwandelemente ermöglicht ferner eine Abstandsverstellung zwischen den sich quer zur Abfuhrstrecke erstreckenden Schenkeln in Anpassung an die Länge der zu stapelnden Gegenstände.
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Vorzugsweise sind die L-Profile selbst Teil des Schiebers, so dass sie die Stabilisierung des Stapels während des Herausschiebens aus dem Stapelschacht aufrecht erhalten können. Die sich quer zur Abfuhrstrecke erstreckenden Schenkel können ferner dazu dienen, beim Ausschieben eines fertigen Stapels auch einen bereits früher gebildeten Stapel vor sich herzuschieben.
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Die L-Profile sollten quer zur Bewegungsrichtung des Schiebers beweglich sein, um den fertigen Stapel nach dem Herausschieben aus dem Stapelschacht freigeben zu können.
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Zu diesem Zweck können die L-Profile jeweils durch zwei Lenker gehalten sein, die um eine in die Bewegungsrichtung des Schiebers verlaufende Achse schwenkbar sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Fertigungsstrecke, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Stapeln von Kisten enthält;
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2 eine Ansicht der Vorrichtung zum Stapeln von Kisten aus anderer Perspektive;
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3 einen schematischen Querschnitt durch das untere Ende eines Stapelschachts der in 1 und 2 gezeigten Vorrichtung;
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4 eine schematische Draufsicht auf den Stapelschacht sowie Teile von Zu- und Abfuhrstrecke während der Stapelbildung;
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5 eine zu 4 analoge Draufsicht in einer ersten Phase des Ausschiebens eines fertigen Stapels; und
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6 eine zu 4 analoge Draufsicht in einer zweiten Phase des Ausschiebens.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Stapelvorrichtung 01 in einer Fertigungsumgebung. Eine Zufuhrstrecke 02 umfasst ein Förderband 03, auf dem zu stapelnde Gegenstände 04, z. B. Kisten 04, paarweise leicht gegeneinander versetzt aufeinanderliegend, herantransportiert werden. Ein Rost aus frei drehbaren zylindrischen Rollen 06 bildet das Ende der Zufuhrstrecke 02. Ein über dem Ende der Zufuhrstrecke 02 angeordneter Stapelschacht 07 ist in der 1 mit einem vollständigen Kistenstapel 08 darin gezeigt. Eine Abfuhrstrecke 09, in 1 erkennbar an einer sie flankierenden Schiene 11, erstreckt sich auf höherem Niveau als die Zufuhrstrecke 02 und in rechtem Winkel zu dieser. Auch ist eine Abfuhrstrecke in Linie und/oder parallel zur Zufuhrstrecke 02 denkbar. Auf der Abfuhrstrecke 09 befinden sich mehrere fertige Kistenstapel 08. Der letzte dieser Kistenstapel 08 hat soeben einen Umreifer 12 erreicht, in welchem er durch Herumlegen und Festziehen eines Bandes stabilisiert und transportfertig gemacht wird.
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2 zeigt in gegenüber 1 etwas veränderter Perspektive die Stapelvorrichtung 01 für sich allein, ohne das vorgelagerte Förderband 03 und den nachgeordneten Umreifer 12. In dieser Perspektive sind die einzelnen Rollen 06 des Rostes am Ende der Zufuhrstrecke 02 deutlich zu erkennen. Eine Hebeeinrichtung 13 umfasst vertikale Führungsschienen und ein Antriebsaggregat, zum Beispiel ein pneumatisches Stellglied, die unterhalb der Rollen 06, hier zwischen dreieckigen Gehäuseplatten 14, angeordnet sind.
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Wie in 3 deutlich wird, die einen schematischen Schnitt entlang einer zu den Drehachsen der Rollen 06 senkrechten Ebene zeigt, gehören zu der Hebeeinrichtung 13 ferner stab- oder plattenförmige Stützen 16, die mithilfe des Antriebsaggregats entlang der vertikalen Schienen beweglich sind. In den Darstellungen der 1 und 2, in denen jeweils ein Kistenpaar 04 auf den Rollen 06 aufliegt, sind die Stützen 16 zwischen die Gehäuseplatten 14 eingezogen, so dass ihre Oberkanten zwischen den Rollen 06 oder unterhalb der Rollen 06 liegen; in der Darstellung der 3 sind sie durch Spalte 17 zwischen den Rollen 6 hindurch nach oben ausgefahren, um die Kisten 04 in Richtung des Stapelschachts 07 anzuheben und es zu dem darin entstehenden Kistenstapel 08 hinzuzufügen.
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Um auf der Zufuhrstrecke 02 neu herantransportierte Kisten 04 unter dem Stapelschacht 07 zum Stehen zu bringen, kann, wie in 2 und 3 gezeigt, eine vertikale Anschlagplatte 18 am Ende der Zufuhrstrecke 02 angeordnet sein. Da die Kisten 04 jedoch von der Anschlagplatte 18 wieder abprallen können, ist diese für sich allein nicht ausreichend, um die Kisten 04 exakt unter dem Stapelschacht 07 zu positionieren.
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Eine exakte Positionierung der neu zugeführten Kisten 04 wird hier mithilfe von mindestens einem Sperrelement, insbesondere zwei am Boden des Stapelschachts 07 angeordneten, horizontal auslenkbaren Sperrklinken 19 erreicht. In der Konfiguration der 3 tragen diese Sperrklinken 19 mit ihren ebenen Oberseiten den bereits im Stapelschacht 07 versammelten Kistenstapel 08 und weisen den neu zugeführten Kisten 04 zugewandte schräge Unterseiten 21 auf. 3 zeigt die neu zugeführten Kisten 04 in einer Höhe, in der sie soeben an die Unterseite 21 der linken Sperrklinke 19 anstoßen.
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Die Sperrklinken 19 können federbelastet sein, so dass einerseits eine Federkraft und andererseits die Reibung des auf ihnen ruhenden Kistenstapels 08 einer Auslenkung der Sperrklinken 19 durch die von unten dagegen drückenden Kisten 04 entgegenwirken. Dadurch werden letztere im Laufe auf ihrer weiteren Aufwärtsbewegung in Kontakt mit der linken Sperrklinke 19 zunächst erst nach rechts verschoben, bis sie in exakt unter dem Stapelschacht 07 zentrierter Stellung auch gegen die rechte Sperrklinke 19 stoßen und ein weiteres Anheben der Kisten 04 nur bei gleichzeitigem Zurückdrängen der Sperrklinken 19 möglich ist. Es kann ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen sein, der die Bewegung der Sperrklinken erst freigibt, wenn die Kisten 04 diese Höhe erreicht haben. Wenn die Sperrklinken 19 weit genug zurückgedrängt sind, um den Durchgang zum Stapelschacht 07 freizugeben, kommen die bereits darin gestapelten Kisten auf den neu zugeführten Kisten 04 zu liegen, und der so vergrößerte Stapel 08 wird weiter angehoben, bis die Sperrklinken 19 unter den neu zugeführten Kisten 04 erneut eingreifen.
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Die Stützen 16 werden wieder unter die Rollen 06 abgesenkt, um den Platz unter dem Stapelschacht 07 für weitere Kisten 04 freizumachen.
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Auf diese Weise wird der Kistenstapel 08 im Stapelschacht 07 Kiste für Kiste vergrößert, bis die obersten Kisten 04 des Kistenstapels 08 einen Sensor 22 erreichen, der an seitlich vom Stapelschacht 07 verlaufenden Schienen 23 höhenverstellbar montiert ist. Die Erfassung der obersten Kisten des Stapels 08 durch den Sensor 22 setzt einen im Folgenden genauer beschriebenen Schieber 37 in Gang, der den fertigen Stapel 08 auf die Abfuhrstrecke 09 ausschiebt.
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Die Grundfläche des Stapelschachts 07 ist hier während der Bildung des Stapels 08 begrenzt durch vier L-Profile 24, von denen drei in 2 zu sehen sind. Die L-Profile 24 sind vertikal ausgerichtet, mit je einem zur Längsrichtung der Abfuhrstrecke parallelen Schenkel 26 und einem quer dazu orientierten Schenkel 27 (s. 4) Je zwei dieser L-Profile 24 sind an zwei Lenkern 28 angelenkt (s. 2), die ihrerseits paarweise an sich in Richtung der Abfuhrstrecke 09 erstreckenden Wellen 29 befestigt sind. Die Befestigung der Lenker 28 an den Wellen 29 ist in deren Längsrichtung verstellbar, so dass der Abstand zwischen zwei L-Profilen 24 auf einer gleichen Seite der Abfuhrstrecke 09 an die entsprechende Abmessung der Kisten 04 angepasst werden kann. Diese Abmessung wird hier der Einfachheit halber als Länge der Kisten 04 bezeichnet, was allerdings nicht zu bedeuten hat, dass sie länger sein müsste als die dazu orthogonale Abmessung bzw. Breite.
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Auf jeder Seite der Abfuhrstrecke 09 sind die zwei Wellen 29 an zwei vertikalen Trägern 31 drehbar gelagert, die ihrerseits von einem den Stapelschacht 07 nach oben abschließenden Rahmen 32 abgesenkt sind. Die Träger 31 sind in Schienen des Rahmens 32 gegenläufig zueinander in Breitenrichtung der Kisten 04 beweglich geführt, so dass auch der Abstand zwischen den Schenkeln 26 der L-Profile quer zur Abfuhrstrecke 09 an die Breite der Kisten 04 angepasst werden kann.
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Die Schiene 11 der Abfuhrstrecke 09 inklusive der Sperrklinke 19 ist quer zur Abfuhrrichtung einstellbar. Eine Anpassung der Schiene 11 und Sperrklinke 19 auf die Kistenbreite ist möglich.
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Es wäre denkbar, auch Führungen 33 der Sperrklinken 19 mit den unteren Enden der Träger 31 zu verbinden, so dass auch deren Abstand an die Breite der Kisten 4 angepasst werden kann. Da allerdings die Position der Sperrklinken 19 nicht so genau an die Abmessungen der Kisten 04 angepasst sein muss wie die der L-Profile 24, sind bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel der besseren Stabilität wegen die Führungen 33 getrennt von den Schienen 31 in der Stapelvorrichtung 01 verankert.
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Beiderseits der Abfuhrstrecke 09 ist je ein pneumatisches Stellglied 34 zwischen einem der Träger 31 und einem an eine der Wellen 29 angreifenden Hebelarm 36 montiert, um eine Schwenkbewegung der Lenker 28 anzutreiben, bei der die L-Profile 24 aus der in 2 gezeigten Stellung aufwärts und quer zur Abfuhrstrecke 09 auseinanderbewegt werden.
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4 zeigt eine Draufsicht auf den Stapelschacht 07 und die dessen Ecken markierenden L-Profile 24, wobei die die L-Profile 24 tragenden Lenker 28 und Träger 31 der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Unterhalb des im Stapelschacht 07 angesammelten Kistenstapels 08 sind die Sperrklinken 19 und Rollen 06 jeweils als gestrichelte Umrisse zu erkennen. Die links vom Stapelschacht 07 anschließende Abfuhrstrecke 09 ist hier gebildet durch zwei Schienen 11 mit L-förmigen Querschnitt, deren horizontale Schenkel mit den Oberseiten der Sperrklinken 19 bündig sind.
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Sobald der Sensor 22 erfasst, dass der Kistenstapel 08 im Stapelschacht 07 vollständig ist, wird mithilfe eines pneumatischen Stellgliedes 38 (siehe 2) der Rahmen 32 mitsamt den daran hängenden Trägern 31 und L-Profilen 24 nach links auf die Abfuhrstrecke 09 verschoben, wobei die quer zur Abfuhrstrecke 09 orientierten Schenkel 27 der beiden linken L-Profile 24 einen bereits auf der Abfuhrstrecke 09 stehenden Kistenstapel 08 vor sich herschieben, während entsprechende Schenkel 27 der beiden rechten L-Profile 24 den neu gebildeten Stapel 08 antreiben. So ist der neue Stapel 08 vor stauchenden Kräften geschützt, die den Versatz zwischen den aufeinander gestapelten Kisten 04 beeinträchtigen könnten. Der Rahmen 32, die Schienen 31, die L-Profile 24 und das Stellglied 38 bilden so zusammen den oben erwähnten Schieber 37 zum Ausschieben eines fertigen Kistenstapels 08 auf die Abfuhrstrecke 09. 5 zeigt den ausgeschobenen Kistenstapel 08 in einer zu 4 analogen Ansicht. Der Stapelschacht 07 ist in dieser Phase leer.
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Wenn der Kistenstapel auf die Abfuhrstrecke 09 verlagert worden ist, werden die beiden Stellglieder 34 betätigt, um, wie in 6 zu erkennen, die L-Profile 24 quer zur Abfuhrstrecke 09 auseinander zu bewegen. In der Stellung der 6 können die L-Profile 24 in die Position über den Sperrklinken 19 zurückkehren und dort wieder aufeinander zu, zurück in die in 4 gezeigte Stellung, bewegt werden, um die nächsten zugeführten Kisten 04 im Stapelschacht 07 zu führen und zu stabilisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Stapelvorrichtung
- 02
- Zufuhrstrecke
- 03
- Förderband
- 04
- Gegenstand, Kiste
- 05
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- 06
- Rolle
- 07
- Stapelschacht
- 08
- Kistenstapel
- 09
- Abfuhrstrecke
- 10
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- 11
- Schiene
- 12
- Umreifer
- 13
- Hebeeinrichtung
- 14
- Gehäuseplatte
- 15
-
- 16
- Stütze
- 17
- Spalt
- 18
- Anschlagplatte
- 19
- Sperrklinke
- 20
-
- 21
- Unterseite
- 22
- Sensor
- 23
- Schiene
- 24
- L-Profil
- 25
-
- 26
- Schenkel
- 27
- Schenkel
- 28
- Lenker
- 29
- Welle
- 30
-
- 31
- Träger
- 32
- Rahmen
- 33
- Führung
- 34
- Stellglied
- 35
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- 36
- Hebelarm
- 37
- Schieber
- 38
- Stellglied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.youtube.com/watch?v=hZOB_dPaxeU [0002]
