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Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Besteckpaketes mit einer derartigen Wickelvorrichtung.
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Aus der
EP 1 129 945 A1 ist bereits eine Wickelvorrichtung für Besteckteile und ein Verfahren zum Verpacken von Besteckteilen bekannt. Dabei werden Besteckteile zusammen mit einer Serviette in eine tütenähnliche Verpackung eingewickelt und bilden damit ein Besteckpaket. Die in der Druckschrift offenbarte Wickelvorrichtung umfasst hierfür eine Serviettenzuführeinrichtung mit einer Hub-Schwenkautomatik zur Höhenanpassung des aus einer Serviettenvorratsstation stammenden Serviettenvorrats und einen im Eingriffsbereich des Serviettenvorrats agierenden Nadelhalter als Serviettenaufnahmevorrichtung. Der Nadelhalter besteht dabei aus zwei Greifern, die jeweils um eine Achse drehbar angeordnet und mit mehreren, in die aufzunehmende Serviette einsteckbaren Nadeln ausgestattet sind. Die um Achsen schwenkbaren Greifer werden dabei nach dem Einstecken der Nadeln in die Serviette in zueinander entgegengesetzten Richtungen gedreht, sodass die angestochene Serviette unter einer gewissen Zugspannung zwischen den Nadeln gehalten wird und auf diese Weise aufgenommen und weiter transportiert werden kann. Somit dient der Nadelhalter bei dem bekannten Beispiel auch als Serviettenübergabestation.
Neben dieser, sehr speziellen Serviettenübergabestation wird in der
EP 1 129 945 A1 auch eine Verschlusseinrichtung für das zu erzeugende Besteckpaket beschrieben, die das erzeugte Besteckpaket an seinen Randbereichen verschließt und ein Verschlusselement aufweist, bei dem es sich beispielsweise um einen Prägestempel ein Heizelement eine Klebepistole oder eine Klammervorrichtung handeln kann. Die Herstellung eines Besteckpaketes in der bekannten Wickelvorrichtung erfolgt dabei derart, dass zunächst ein von einer Rolle stammendes Verpackungsmaterial, also in der Regel Papier, mittels eines Klemmelements erfasst, anschließend eine Serviette durch die Serviettenzuführeinrichtung durch Einstechen der Nadeln in die Serviette erfasst und danach eine Zustellbewegung der Serviettenzuführeinrichtung zu einer Verpackungsbaueinheit unter anschließender Ablage der Serviette erfolgt. Hieran schließt sich der Transport der Serviette, gemeinsam mit dem Verpackungsmaterial, unter die Besteckzuführung an. Nachdem die Serviette mit dem Besteck zusammengeführt wurde erfolgt eine Umhüllung des Besteckes und der Serviette mit dem Verpackungsmaterial, das abschließend mittels des Verschlusselements verschlossen wird. Um die somit erzeugten Besteckpakete voneinander zu trennen, muss das Verpackungsmaterial am Ende abgetrennt werden.
Insgesamt sind die in der
EP 1 129 945 A1 vorgestellte Wickelvorrichtung und das angegebene Verfahren sehr gut geeignet, Besteckpakete herzustellen, die mit einer Serviette und zusätzlich mit einem Verpackungsmaterial umhüllt sind. Die Lösung ist vorteilhaft, jedoch verhältnismäßig aufwendig. Nicht immer besteht nämlich das Bedürfnis oder das Erfordernis, zusätzlich zu der Serviette auch Verpackungsmaterial einzusetzen, um ein Besteckpaket daraus herzustellen. Oft reicht es aus, das Besteckpaket lediglich mit einer Serviette zu erzeugen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass weniger Abfall entsteht und auch der Aufwand sowie die Kosten für die Herstellung derartiger Besteckpakete niedriger sind.
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Lösungen zur Herstellung eines Besteckpaketes ohne zusätzliches Verpackungsmaterial gehen beispielsweise aus der
DE 10 2009 060 965 A1 oder der
DE 199 38 344 C1 hervor. Aus den genannten Druckschriften sind bereits Wickelvorrichtungen zur Herstellung eines aus einer Serviette und mindestens einem Besteckteil bestehenden Besteckpaketes bekannt.
In der
DE 10 2009 060 965 A1 wird zum Beispiel eine Wickelvorrichtung beschrieben, die eine Serviettenaufnahmevorrichtung, eine Serviettenvorratsstation und eine Serviettenübergabestation aufweist. Die Servietten werden in einer Falteinheit mit den Besteckteilen zusammengeführt, wobei zur Herstellung des Besteckpaketes Roboter zum Einsatz kommen. Eine derartige Wickelvorrichtung ist technisch recht aufwendig und erfordert einen erheblichen Platzbedarf. Während bei dieser Lösung lediglich eine Faltung der Servietten um die Besteckteile herum erfolgt, wird bei der
DE 199 38 344 C1 zusätzlich eine Klebestation verwendet, um die Servietten in ihrer gefalteten Position zu fixieren. Aus beiden Druckschriften ist es ferner bekannt, Transportvorrichtungen, wie Förderbänder, vorzusehen, um die gewickelten Besteckteile abzutransportieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, möglichst kontinuierlich, eine große Anzahl aus Besteckteilen und einer Serviette bestehender Besteckpakete mit gleichbleibender Qualität herzustellen. Es ist darüber hinaus ein Verfahren anzugeben, wie derartige Besteckpakete hergestellt werden können.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 22.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
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Eine Wickelvorrichtung zur Herstellung eines aus einer Serviette und mindestens einem Besteckteil bestehenden Besteckpaketes, mit einer Serviettenvorratsstation, einer Serviettenaufnahmevorrichtung, einer Serviettenübergabestation und einer Verschlussvorrichtung, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass innerhalb der Wickelvorrichtung insgesamt vier, um eine Vertikalachse rotierend und jeweils um 90° zueinander versetzt angeordnete Wickelstationen vorhanden sind.
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Durch die sehr spezielle Anordnung von vier, um eine Vertikalachse rotierend und jeweils um 90° zueinander versetzt angeordnete Wickelstationen, die sich in ihrer Taktung zu 360° ergänzen, ist die gesamte Wickelvorrichtung in ihrem Aufbau wesentlich vereinfacht und insgesamt sehr kompakt ausgeführt. Der Zusatzaufwand für die Umhüllung des Besteckpakets mit einer Verpackung kann hierbei gänzlich entfallen. Darüber hinaus stellt es einen wesentlichen Vorteil dar, dass aufgrund der speziellen Anordnung der Wickelstationen ein kontinuierliches Verfahren durchführbar ist, da stets mehrere Arbeitsgänge zeitgleich durchgeführt werden können. Die Effektivität einer derartigen Wickelvorrichtung ist damit im Vergleich zu bekannten Lösungen wesentlich gesteigert worden. Die Wickelvorrichtung ist zudem insgesamt modular aufgebaut, sodass sie je nach Bedarf um einzelne Komponenten erweitert werden kann.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die baugleich ausgeführten Wickelstationen jeweils eine zweiteilige Serviettenauflage aufweisen, wobei zwischen den mit einem Abstand zueinander angeordneten Serviettenauflagen ein U-förmig ausgebildeter Außenrahmen vorhanden ist. Dieser Außenrahmen wird dabei in ganz besonders vorteilhafter Weise gegen die Kraft mindestens zweier Federelemente in einem Rahmen der Wickelstation gelagert. Die spezielle Anordnung des Außenrahmens gestattet Ausgleichbewegungen des Außenrahmens, der letztlich für die optimale Aufnahme der mit einer Serviette zu umhüllenden Besteckteile dient. Dies hat den Vorteil, dass an die Justierung der Besteckteile keine allzu hohen Anforderungen gestellt werden müssen. Der Außenrahmen justiert sich selbst über die genannten Ausgleichbewegungen und die Besteckteile können beim Einwickelvorgang in die Serviette in verbesserter Weise fixiert werden.
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Gemäß einer speziellen Weiterbildung der Erfindung wird zudem in dem Außenrahmen ein weiterer, ebenfalls U-förmig ausgeführter Innenrahmen gegen die Kraft mehrerer Federelemente und entlang zweier senkrecht zueinander verlaufender Achsen bewegbar gelagert, der die zuvor erwähnten Ausgleichsbewegungen in weiter verbesserter Weise umsetzt.
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Die Serviette wird zunächst auf die Serviettenauflagen und damit auch über die Öffnung des Außenrahmens gelegt und anschließend mit einem Druckbalken in den Innenraum des in dem Außenrahmen aufgenommenen Innenrahmen hinein bewegt, sodass sich dadurch eine Serviettenschlaufe ausbildet, die geeignet ist, im nächsten Arbeitsgang mindestens ein Besteckteil aufzunehmen. Dieses wenigstens eine Besteckteil wird im Anschluss an die Formung der Serviettenschlaufe zugeführt und befindet sich folglich nach dem Einlegen in dieser Serviettenschlaufe innerhalb des Innenrahmens. Hierbei kann das Besteckteil sowohl manuell, als auch automatisiert zugeführt werden. Für die automatische Zuführung kommt in diesem Fall ein zusätzliches Modul zum Einsatz, bei dem es sich um eine Besteckzuführeinrichtung handelt. So kann beispielsweise mittels eines Greifarmes die Besteckzuführung erfolgen oder ein Transportband dient dazu, vorsortierte Besteckteile in die Serviettenschlaufe einzubringen.
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Im nächsten Arbeitsgang wird ein unterhalb der Serviettenauflage angeordnetes und in Längsrichtung der Serviettenauflage zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschiebbar geführtes Verschlusselement translatorisch verschoben, was beispielsweise mittels eines hydraulisch oder pneumatisch bewegbaren Stellgliedes, also beispielsweise mittels eines Druckzylinders, erfolgen kann. Durch diese Maßnahme legt sich ein Teil der Serviette über die zuvor gebildete, mit mindestens einem Besteckteil ausgestattete Serviettenschlaufe und verschließt diese bis zu diesem Zeitpunkt durch eine lose Überlappung eines Teils der Serviette.
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Für den nachfolgenden Wickelvorgang ist es von Bedeutung, dass die Besteckteile in einer fixierten Position innerhalb der Serviettenschlaufe gehalten werden. Hierfür geht eine weiterbildende Maßnahme der Erfindung dahin, dass die Wickelstation eine Fixiereinrichtung zur Fixierung der Besteckteile in der durch die Serviette gebildeten Serviettenschlaufe aufweist. Durch die Fixiereinrichtung, bei der es sich im einfachsten Fall um einen vertikal bewegbaren Druckstift handeln kann, der zeitlich begrenzt auf die Besteckteile einen Druck ausübt, werden diese in ihrer Position festgelegt und aneinander liegend gehalten, bis das Besteckpaket fertiggestellt ist. Zur Durchführung des Wickelvorganges weist die Wickelstation ferner einen entlang einer koaxial zu den in die Serviettenschlaufe eingelegten Besteckteilen verlaufenden Achse angeordneten sowie entlang eines Kreisbogens bewegbar gelagerten Wickelstift auf. Der Wickelstift wird nach der Fixierung der Besteckteile durch die Fixiereinrichtung entlang des Kreisbogens um die Serviettenschlaufe herumbewegt, sodass dadurch der eigentliche Einwickelvorgang der Serviette vollzogen wird.
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Um unerwünschte, selbsttätige Bewegungen der Serviette innerhalb der Wickelstation zu vermeiden, ist ein Niederhalter vorgesehen, bei dem es sich im einfachsten Fall um ein Federelement handeln kann, dass auf einen Teil der Oberfläche der Serviette eine Druckkraft ausübt und diese damit in ihrer Lage fixiert. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dieser grundlegenden Idee der Fixierung der Serviette besteht jedoch darin, dass jede Wickelstation einen in seiner Andruckkraft variierbar ausgeführten Niederhalter aufweist. Durch die Möglichkeit, die Andruckkraft zu variieren, werden Beschädigungen der Serviette während des Wickelvorganges erfolgreich vermieden. Ist nämlich die Andruckkraft des Niederhalters zu hoch, kann es zum Anreißen oder sogar zum vollständigen Zerreißen der Serviette während des Wickelvorganges kommen, was natürlich im Sinne eines kontinuierlichen, ausschussfreien Prozesses unbedingt zu vermeiden ist. Dementsprechend wird während des Wickelns die Andruckkraft des Niederhalters reduziert. Die Variierbarkeit der Andruckkraft des Niederhalters hat jedoch auch den Vorteil, dass dadurch die Serviette mit jeder gewünschten Straffung um das mindestens eine Besteckteil gewickelt werden kann, da eine Mindestdruckkraft durch den Niederhalter auch noch während des Wickelvorganges auf die Serviette ausgeübt wird.
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Die Variierbarkeit der Andruckkraft kann beispielsweise durch eine einfache Hebelmechanik erreicht werden. Folglich wird hierfür vorgeschlagen, dass der Niederhalter ein Stellglied aufweist, das über ein Gelenk mit einem um eine Achse drehbar gelagerten Andruckhebel gekoppelt ist, der über die bereits erwähnten Federelemente eine Andruckkraft auf die Oberfläche eines auf der Serviettenauflage aufliegenden Teils der Serviette aufbringt. Als Stellglied kann hierbei in bevorzugter Weise ein pneumatisch oder hydraulisch steuerbares Stellglied zum Einsatz kommen. Die Lehre dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht folglich darin, dass der Niederhalter die Serviette nur so lange fixiert, wie sie auf der Serviettenauflage der Wickelstation aufliegt und die Serviette während des Wickelvorganges nahezu vollständig freigibt, was bedeutet, dass die Andruckkraft auf die Serviette erheblich reduziert wird. Dadurch kann sich die Serviette zerstörungsfrei aus dem Einflussbereich des Niederhalters heraus bewegen und um das mindestens eine Besteckteil gewickelt werden.
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Eine weitere, sehr wesentliche erfindungsgemäße Ausgestaltung ist darüber hinaus darin zu sehen, dass die Serviettenvorratsstation der Wickelvorrichtung einen Aufnahmerahmen mit einer Grundplatte zur Auflage eines Vorrats an Servietten aufweist, die in dem Aufnahmerahmen vertikal bewegbar geführt ist, wobei zur Umsetzung der Vertikalbewegung zwei Stellmotoren vorhanden sind. Die an einander gegenüberliegenden Seiten oder an diagonal einander gegenüberliegenden Ecken der Grundplatte ansetzenden Stellmotoren dienen dabei zunächst dem Zweck, die veränderte Höhendifferenz durch bereits verwendete und aufgewickelte Servietten auszugleichen.
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Da Servietten häufig einseitig eine Perforation aufweisen, kann es jedoch auch vorkommen, dass der Serviettenstapel eine einseitige Neigung in seinem Höhenniveau innerhalb des Aufnahmerahmens aufweist. Dieser Umstand ist jedoch für das Erfassen der Serviette und ihren Transport störend, sodass zur Lösung des Problems durch Ansteuerung eines der vorhandenen Stellmotoren die Grundplatte einseitig angehoben werden kann und damit eine Korrektur der „Schieflage“ der Servietten möglich wird. Hierfür ist es hilfreich, wenn jeder Stellmotor mit je einem Gleitschuh gekoppelt ist und diese Gleitschuhe unterhalb der insgesamt oder einseitig in ihrer Höhenlage veränderbaren Grundplatte angeordnet sind. Durch die Veränderung der Höhenlage nur eines Gleitschuhs oder beider Gleitschuhe wird folglich die Grundplatte angehoben und damit wieder in ein Höhenniveau gebracht, das die Serviettenaufnahmevorrichtung in die Lage versetzt, jederzeit eine einzelne Serviette aufzunehmen und der Serviettenübergabestation zuzuführen. Durch die Möglichkeit der Nachstellbewegung kann folglich ein kontinuierlicher, von Unterbrechungen freier Prozess gewährleistet werden.
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Eine erfindungsgemäße Wickelvorrichtung weist für die Steuerung beziehungsweise Regelung unterschiedlicher Prozesse innerhalb der Wickelvorrichtung eine elektronische Steuerungsvorrichtung auf. Diese elektronische Steuerungsvorrichtung kann im erfindungsgemäßen Sinne genutzt werden, um die Horizontalausrichtung der Serviettenoberfläche und/oder die Höhe des Vorrats an Servietten zu ermitteln. Stapelt man eine große Anzahl Servietten mit einer Perforierung und in gleicher Ausrichtung übereinander, so ist festzustellen, dass der Serviettenstapel einseitig ein größeres Höhenniveau aufweist, als an seinen anderen Seiten, was bei der Aufnahme der einzelnen Serviette mittels der Serviettenaufnahmevorrichtung Schwierigkeiten bereitet, wie dies zuvor bereits erläutert wurde. Um hier Fehlerfassungen zu vermeiden, wird daher vorgeschlagen, dass bei Abweichungen des Höhenniveaus des Serviettenstapels vom Sollwert durch die elektronische Steuerungsvorrichtung automatisch ein Steuerungssignal an einen der Stellmotore abgegeben wird, der daraufhin einen Ausgleich des Höhenniveaus der Grundplatte mit den darauf abgelegten Servietten vollzieht. Wie bereits ausgeführt wurde, kann dieser Höhenausgleich den Serviettenstapel insgesamt betreffen oder nur einseitig ausgeführt werden. Dieser Vorschlag der Erfindung geht folglich dahin, dass an dem Aufnahmerahmen eine mit der elektronischen Steuerungsvorrichtung der Wickelvorrichtung zusammenwirkende, aus Messwertgeber und Messwertaufnehmer bestehende, optische Messeinrichtung zur Erfassung der Horizontalausrichtung der Serviettenoberfläche und/oder zur Ermittlung der Höhe des Vorrats an Servietten vorhanden ist.
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In besonders bevorzugter Weise wird als optische Messeinrichtung eine Lichtschranke verwendet. Diese liefert sehr genaue Messergebnisse und weist heutzutage geringe Abmessungen auf, sodass sie problemlos an dem Aufnahmerahmen montiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei eine mit einem Laserstrahl agierende Lichtschranke.
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Wie bereits eingangs bei der Erläuterung des Standes der Technik ausgeführt wurde, sind bereits Serviettenaufnahmevorrichtungen bekannt, die Greifarme aufweisen, die um eine Achse drehbar gelagert oder entlang einer Bahn bewegbar sind. Die Greifarme weisen dabei Nadeln auf, die zum Anheben einer Serviette in die Serviette eingestochen werden. Diesen grundlegenden Gedanken macht sich eine weiterführende Lösung der Erfindung zu Nutze und verbessert sie in entscheidendem Maße. Der Vorschlag besteht nämlich vorliegend darin, dass die Serviettenaufnahmevorrichtung aus einem an einem Greifarm um eine Achse drehbar befestigten Greifer besteht, der an seiner der aufzunehmenden Serviette zugewandten Seite mindestens eine Nadel aufweist, die die Serviette ansticht und anschließend durch eine Drehbewegung des Greifers gegen eine korrespondierende Kontaktfläche fixiert. Hierbei wird somit die Serviette nicht mehr durch zwei in entgegengesetzter Richtung bewegte Greifer auseinandergezogen, sondern es ist lediglich noch ein Greifarm mit einem Greifer vorhanden, der mit mindestens einer Nadel in die Serviette sticht und diese anschließend durch eine Drehbewegung gegen eine korrespondierende Kontaktfläche am gleichen Greifarm fixiert. Die Gefahr einer Beschädigung der Serviette kann mit dieser Lösung erheblich reduziert werden. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die Servietten auf diese Weise stets einzeln und sehr zuverlässig erfasst werden können und folglich fehlerhafte Aufnahmen oder Beschädigungen an den Servietten vermeidbar sind. Ein zweiter Greifer und damit auch die störanfälligen Nadeln können damit ebenfalls entfallen, sodass die Serviettenaufnahmevorrichtung in ihrem Aufbau vereinfacht werden konnte.
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Insgesamt muss die Serviettenaufnahmevorrichtung dabei beispielsweise um eine Vertikalachse schwenkbar ausgeführt oder entlang einer Bahn bewegbar sein, um die in der Serviettenvorratsstation gelagerten Servietten der nachfolgenden Serviettenübergabestation zuführen zu können. Hierzu wird bevorzugt der Greifarm insgesamt schwenkbar ausgeführt.
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Die bereits angesprochene Serviettenübergabestation weist erfindungsgemäß eine Ausrichtungseinheit zur lagegenauen Ausrichtung der zu verarbeitenden, aus der Serviettenvorratsstation stammenden (Einzel-)Serviette und einen weiteren Greifer zur Übergabe der ausgerichteten Serviette an eine nachfolgende Wickelstation auf. Die Ausrichtungseinheit besteht dabei ihrerseits aus mindestens zwei, versetzt zueinander angeordneten Luftaustrittsdüsen und weist an wenigstens zwei Seiten Seitenwände zur Begrenzung der Ausrichtungseinheit auf. Von den Luftaustrittsdüsen wird jeweils mindestens ein Luftstrahl erzeugt, der in Richtung der Seitenwände ausgerichtet ist. Da hierbei mehrere Luftaustrittsdüsen und mehrere, bevorzugt zwei, Seitenwände vorhanden sind, wird die Serviette durch die erzeugten Luftstrahlen an die Seitenwände bewegt, wobei von Bedeutung ist, dass die Auflagefläche der Ausrichtungseinheit insgesamt der Größe der Serviette entspricht. Die somit ausgerichtete Serviette kann im Anschluss daran durch den Greifer erfasst und einer Wickelstation der Wickelvorrichtung übergeben werden, wo sie vom Greifer lagegenau in die Wickelstation eingelegt wird. Dabei liegt die Serviette auf einer zweiteiligen Serviettenauflage auf. Zwischen den Serviettenauflagen ist ein Abstand vorhanden, in dem sich der bereits beschriebene Außenrahmen mit dem darin integrierten Innenrahmen befindet.
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Eine sehr wesentliche, weitere Neuerung der Erfindung besteht darüber hinaus darin, dass die Wickelvorrichtung eine Besteckpaketentnahmevorrichtung aufweist, die aus einem Greifarm mit zwei Klemmbacken besteht, von denen wenigstens eine Klemmbacke um eine Achse schwenkbar an oder in dem Greifarm gelagert und der Greifarm insgesamt entlang einer Führungsschiene bewegbar gelagert ist. Während bei Lösungen aus dem Stand der Technik die erzeugten Besteckpakete in der Regel ausgeworfen und in einer Aufnahmebox abgelegt werden, geht die Erfindung hier einen wesentlichen Schritt weiter. Durch die Besteckpaketentnahmevorrichtung wird es nämlich möglich, die erzeugten Besteckpakete exakt und einzeln aufzunehmen und beispielsweise auf einem Transportband lagegenau abzulegen oder unmittelbar in eine hierfür bereitgestellte Verpackung zu verbringen. Dadurch werden zusätzliche, in der Regel manuelle Tätigkeiten vermieden.
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Durch die Führung des Greifarmes an einer Führungsschiene kann das erfasste Besteckpaket in translatorischer Richtung oder entlang eines Bogens bewegt werden. Die Bewegungsrichtung hängt dabei von der Ausrichtung der Führungsschiene ab. Als Kopplung zwischen Führungsschiene und Greifarm dient ein Schlitten, der entlang der Führungsschiene geleitet.
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Wie eingangs bereits ausgeführt wurde, ist es bereits bekannt, eine Klebepistole zum Einsatz zu bringen, um ein Besteckpaket zu verschließen. Diese Lösung wird bevorzugt auch bei einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung eingesetzt. Zum Ende des Wickelvorganges wird dabei zum Beispiel ein Klebepunkt auf die Serviette gesetzt, der bei vollständig aufgewickeltem Besteckpaket dafür sorgt, dass die Serviette haftet und sich nicht selbsttätig wieder öffnet. Die Verschlussvorrichtung ist folglich dazu ausgelegt, das Besteckpaket mittels eines auf die Serviette aufgebrachten Klebepunktes oder alternativ mittels einer lösbar aufgesetzten Klammer oder mittels eines Bandes gegen ein selbsttätiges Abwickeln der Serviette zu fixieren.
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Mit der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung werden innerhalb kurzer Taktzeiten erhebliche Stückzahlen an Besteckpaketen erzeugt. Diese müssen zur Weiterverwendung entweder verpackt oder abtransportiert werden. Hierfür sieht eine weiterbildende Maßnahme nach der Erfindung vor, dass der Wickelvorrichtung eine Aufbewahrungseinheit oder ein Transportmittel zum Abtransport der erzeugten Besteckpakete beigeordnet ist. Als Transportmittel kann im einfachsten Fall ein Fließband Verwendung finden, welches die erzeugten Besteckpakete in hierfür bereitgestellte Verpackungen transportiert und diese darin ablegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Besteckpaketes mit einer zuvor beschriebenen Wickelvorrichtung umfasst folgende Verfahrensschritte:
- -Überführung einer (Einzel-) Serviette aus einer Serviettenvorratsstation in eine Wickelstation, von denen insgesamt vier Wickelstationen, um eine gemeinsame Vertikalachse rotierend und jeweils um 90° zueinander versetzt in der Wickelvorrichtung angeordnet sind,
- -Drehung der Wickelstation um 90° um die Vertikalachse,
- -Vorformung einer Serviettenschlaufe in der Serviette durch Absenken eines Druckbalkens in einen vorhandenen Innenrahmen, der zwischen zwei, mit einem Abstand zueinander angeordneten Serviettenauflagen angeordnet ist,
- -Einlage mindestens eines Besteckteils in die zuvor gebildete Serviettenschlaufe,
- -Schließen der Serviettenschlaufe durch eine horizontale Bewegung eines Verschlusselementes, das unterhalb einer Serviettenauflage zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar gelagert ist,
- - Rotationsbewegung eines an der Außenoberfläche der Serviettenschlaufe anliegenden Wickelstiftes unter Mitnahme des aufzuwickelnden Teils der Serviette,
- -Aufbringung eines Klebepunktes auf die Oberfläche der Serviette,
- -Rotationsbewegung der Wickelstation um 90° um die Vertikalachse bis die Wickelstation sich im Eingriffsbereich der Besteckpaketentnahmevorrichtung befindet,
- -Entnahme des erzeugten Besteckpaketes und
- -Drehung der Wickelstation um weitere 90° um die Vertikalachse, zurück zur Ausgangsposition.
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Von besonderer Bedeutung ist hierbei das das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird. Dies hat zur Folge, dass in Abhängigkeit von der Taktzahl pro Zeiteinheit eine erhebliche Menge Besteckpakete ohne Unterbrechungen erzeugt werden kann. Daher ist das Verfahren insbesondere für Großküchen oder Großveranstaltungen geeignet.
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Die Bedeutung des Niederhalters wurde im Zusammenhang mit der Beschreibung der technischen Lösung der Wickelvorrichtung bereits erläutert. Es stellt jedoch auch eine Ausgestaltung des Verfahrens dar, dass während der Dauer des Wickelvorganges die von dem Niederhalter auf die Serviette aufgebrachte Druckkraft reduziert wird.
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Ebenso ist eine vorteilhafte Weiterbildung darin zu sehen, dass eine Fixiereinrichtung die in die durch die Serviette gebildete Serviettenschlaufe eingelegten Besteckteile in ihrer Lage fixiert, bis der Wickelvorgang abgeschlossen ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt dabei keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.
Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde.
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Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
- 1: beispielhaft eine Wickelvorrichtung,
- 2: eine Serviettenvorratsstation,
- 3: ausschnittsweise das Ende eines Greifarmes einer Serviettenaufnahmevorrichtung,
- 4: eine Serviettenübergabestation, jedoch ohne den zusätzlichen Greifer,
- 5: eine Wickelstation der Wickelvorrichtung in einer ersten Arbeitsposition,
- 6: eine Wickelstation der Wickelvorrichtung in einer zweiten Arbeitsposition,
- 7: die Wickelstation aus 6 in räumlicher Ansicht und
- 8: eine Besteckpaketentnahmevorrichtung mit einem zugeordneten Transportmittel.
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Die in der 1 gezeigte Wickelvorrichtung 1 ist sehr kompakt ausgeführt, sodass sie insgesamt in einem Gehäuse 60 untergebracht werden kann. Das Gehäuse 60 steht auf mehreren Füßen 62 und Rollen 63, sodass die dargestellte Wickelvorrichtung 1 nicht ortsfest ist, sondern bewegt werden kann, wenn dies erforderlich wird. In das Gehäuse 60 sind zudem mehrere Sichtfenster 61 eingebracht, sodass die innerhalb des Gehäuses 60 ablaufenden Vorgänge von außen einsehbar und damit kontrollierbar sind. Durch das Sichtfenster im rechten Bildteil ist andeutungsweise eine Trommel 66 erkennbar, die um eine Vertikalachse 10 drehbar gelagert ist und entlang ihres Außenumfanges insgesamt vier, jeweils um 90° zueinander versetzt angeordnete Wickelstationen 11 aufweist, die in Richtung des Doppelpfeils A bewegbar sind. Rechts von diesem Sichtfenster befindet sich zudem ein Bildschirm 65 in Form eines Displays, auf dem wichtige Informationen des Arbeitsablaufes angezeigt werden können. Oberhalb des Bildschirms 65 weist das Gehäuse 60 der dargestellten Wickelvorrichtung 1 ferner einige Bedienelemente 64 auf, die hier nur versinnbildlicht sind. Auf der linken Seite des Gehäuses 60 der Wickelvorrichtung 1 ist zudem ein abgesetzter Abschnitt erkennbar, in den ein Zuführschacht 67 integriert ist, über den im Bedarfsfall Servietten nachgefüllt werden können. Der Zuführschacht 67 ist mittels einer Verschlussklappe 68 verschlossen, solange die Wickelvorrichtung 1 in Betrieb ist. An der Frontseite des Gehäuses 60 ist ein Schieber 69 mit einem Griff erkennbar, der in Richtung des Doppelpfeils B verschoben werden kann. Dieser Schieber 69 steht im Innenraum des Gehäuses 60 der Wickelvorrichtung 1 mit einer die Servietten 2 aufnehmenden Serviettenvorratsstation 5 in Verbindung. Durch eine Bewegung des Schiebers 69 am Griff wird die Grundplatte der Serviettenvorratsstation 5 nach oben, unter die Verschlussklappe 68 geführt, sodass nach dem Öffnen der Verschlussklappe 68 in den Zuführschacht 67 ein neuer Stapel Servietten eingelegt werden kann. Im Hintergrund der Wickelvorrichtung 1 ist zudem ein als Transportband ausgeführtes Transportmittel 54 erkennbar, mittels dessen die innerhalb der Wickelvorrichtung 1 erzeugten Besteckpakete 4 abtransportiert werden können.
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Aus der 2 geht eine Serviettenvorratsstation 5 hervor, die aus einem Aufnahmerahmen 35 besteht, dessen Grundbestandteile mehrere mit einem Abstand zueinander verlaufende Führungsstangen 58 und eine innerhalb der Führungsstangen 58 bewegliche Grundplatte 36 sind. Auf der Grundplatte 36 befindet sich ein Stapel mit zahlreichen, Einzelservietten 2. Zur Anpassung der Höhenlage des Serviettenstapels beziehungsweise der Grundplatte 36 weist die Serviettenvorratsstation 5 ferner zwei Stellmotoren 37 auf, die hier an einander diagonal gegenüberliegenden Ecken mit der Grundplatte 36 in Verbindung stehen und von denen aus Vereinfachungsgründen in der 2 nur ein Stellmotor 37 dargestellt wurde, der mit einem Gleitschuh 38 gekoppelt ist. Dieser Gleitschuh 38 weist zwei mit einem Abstand zueinander angeordnete Gleitlager 57 auf, die an einer der Führungsstangen 58 gleitbeweglich geführt sind. Dieselbe Verbindung mit einem Gleitschuh 38 weist natürlich auch der zweite, hier nicht gezeichnete Stellmotor 37 auf. Oberhalb der Servietten 2 ist ferner eine Messeinrichtung 39 vorhanden, bei der es sich vorliegend um eine optische Messeinrichtung in Form einer Lichtschranke mit Laserlichtstrahlen 59 handelt. Diese Messeinrichtung 39 besteht grundsätzlich aus einem Messwertgeber, der vorliegend den Lichtstrahl 59 erzeugt und einem Messwertaufnehmer, der aus der 2 nicht ersichtlich ist, jedoch das Lichtsignal aufnimmt und an eine elektronische Steuerungsvorrichtung weitergibt beziehungsweise in geeigneter Weise weiterverarbeitet. Mit der Messeinrichtung 39 wird die Höhe des Serviettenstapels ermittelt. Dies ist von Bedeutung, um den Füllstand der Serviettenvorratsstation 5 bestimmen und erforderlichenfalls die Grundplatte mittels der Stellmotoren 37 an das erforderliche Höhenniveau anpassen zu können. Bei Servietten 2 mit einer einseitigen Perforation kann es vorkommen, dass der Serviettenstapel einseitig ein anderes Höhenniveau aufweist, als an anderen Stellen. Wird mit der Messeinrichtung 39 eine derartige Abweichung festgestellt, so kann einer der Stellmotoren 37 dafür verwendet werden, die Grundplatte 36 einseitig anzuheben und damit eine Höhenkorrektur vorzunehmen, bis der Serviettenstapel horizontal, also in einer für die Serviettenaufnahmevorrichtung 6 geeigneten Ebene ausgerichtet ist.
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In der 3 ist ausschnittsweise eine Serviettenaufnahmevorrichtung 6 dargestellt, die im Wesentlichen aus einem Hebelarm 40 besteht, der hierbei axial telekopierbar ist und folglich in Richtung des Doppelpfeils C ausgefahren beziehungsweise eingefahren werden kann. Am Ende des Hebelarms 40 weist dieser einen Greifer 42 auf, der um eine Achse 41 drehbar an dem Hebelarm 40 gelagert ist und somit in Richtung des Doppelpfeils D bewegt werden kann. Der Greifer 42 weist an seiner der Serviette 2 zugewandten Seite mindestens eine Nadel 43 auf, die in eine einzelne Serviette 2 eingestochen wird, wobei durch eine anschließende Drehung des Greifers 42 in Uhrzeigerrichtung die Serviette 2 mit leichtem Druck gegen eine zu der Nadel 43 korrespondierende Kontaktfläche 44 gedrückt wird. Dadurch ist die Serviette 2 in dieser Position fixiert und kann aufgenommen werden. Da die Serviettenaufnahmevorrichtung 6 insgesamt oder nur der Hebelarm 40 um eine Vertikalachse schwenkbar ausgeführt ist, kann die aufgenommene Serviette 2 auf diese Weise einer nachfolgenden Serviettenübergabestation 7 zugeführt werden.
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Eine Serviettenübergabestation 7 ist Gegenstand der Darstellung in 4. Diese besteht im Wesentlichen aus einer plattenförmigen Auflagefläche 56, deren Größe der Größe der Serviette 2 entspricht. Die Serviettenübergabestation 7 bildet insgesamt eine Ausrichtungseinheit 45, da sie zwei Seitenwände 47 aufweist, die an zwei, im rechten Winkel zueinander verlaufenden Seiten der Serviettenübergabestation 7 angeordnet sind. Die Seitenwände 47 erstrecken sich jedoch nicht über die gesamte Länge der Auflagefläche 56, sondern weisen in ihrem geometrischen Schnittpunkt eine Öffnung 55 auf, sodass sich die eingelegte Serviette 2 bis in die Eckbereiche der Auflagefläche 56 ausrichten kann. Zur Ausrichtung der Serviette 2 weist die Ausrichtungseinheit 45 der Serviettenübergabestation 7 zwei mit einem Abstand zueinander angeordnete Luftaustrittsdüsen 46 auf, deren hier V-förmig zueinander ausgerichtete Luftaustritte Luftstrahlen 48 in Richtung der Seitenwände 47 abgeben. Dies hat zur Folge, dass eine aufgelegte Serviette 2, die zunächst nicht korrekt auf der Auflagefläche 56 aufliegt, nach Aktivierung der Luftaustrittsdüsen 46 leicht angehoben und durch die Luftstrahlen 48 an die Seitenwände 47 angelegt wird. Diese Position ist nunmehr für die lagegenaue Übergabe der Serviette 2 an die nachfolgende Wickelstation 11 geeignet.
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Die 5 zeigt folgerichtig eine Wickelstation 11 der Wickelvorrichtung 1 in einer ersten Arbeitsposition. Diese besteht aus einer aus zwei Teilen bestehenden Serviettenauflage 12, 13, wobei zwischen der Serviettenauflage 12 und der Serviettenauflage 13 ein Abstand vorhanden ist, in dem sich ein Außenrahmen 14 befindet der, im Querschnitt betrachtet, annähernd eine U-Form aufweist. Der Außenrahmen 14 ist mittels zweier zueinander entgegengesetzt wirkender Federelemente 15 und 16 beweglich in dem Rahmen 18 der Wickelvorrichtung 11 aufgenommen. Innerhalb des Außenrahmens 14 ist zudem ein im Querschnitt ebenfalls annähernd U- förmig ausgebildeter Innenrahmen 19 angeordnet, der seinerseits in dem Außenrahmen 14 gegen die Kraft mehrerer Federelemente 20, 21, 22 und entlang zweier, senkrecht zueinander verlaufender Achsen 23, 24 bewegbar in dem Außenrahmen 14 gelagert ist. Die von der Serviettenübergabestation 7 mittels eines Greifarmes an die Wickelstation 11 übergebene Serviette 2 wird jeweils zu einem Teil auf die Serviettenauflagen 12 und 13 aufgelegt und durch den im rechten Bildteil der 5 dargestellten Niederhalter 29 auf der Serviettenauflage 13 fixiert. Die von Federelementen 34 aufgebrachte, variierbare Kraftwirkung auf die Serviette ist in der 5 durch den Pfeil H symbolisiert. Die Federelemente 34 bilden dabei das Endstück eines Andruckhebels 33, der um die Achse 32 schwenkbar in der Wickelvorrichtung 11 aufgenommen ist. An einem unterhalb der Achse 32 vorhandenen Gelenk 31 des Andruckhebels 33 greift ein Stellglied 30 an, bei dem es sich im einfachsten Fall um einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder handelt, der in Richtung des Doppelpfeils F aus- beziehungsweise eingefahren werden kann, um auf diese Weise den Andruckhebel 33 um die Achse 32 verschwenken zu können. Dadurch kann die Andruckkraft H auf das Federelement 34 in beliebiger Weise variiert werden, was für die Fixierung der Serviette 2 von erheblicher Bedeutung ist und nachfolgend noch näher ausgeführt wird.
Um den Wickelvorgang der Serviette 2 durchführen zu können, weist die Wickelvorrichtung 11 ferner unterhalb der Serviettenauflage 12 ein Verschlusselement 26 auf, dass translatorisch in Richtung des Doppelpfeils G bewegt werden kann. Dabei verschiebt sich das Verschlusselement 26 von einer Offenstellung, wie sie in der 5 gezeigt ist, bis in eine Schließstellung, bei der sich das Verschlusselement 26 bis über den Außenrahmen 14 hinwegbewegt hat. Zur Umsetzung der Bewegbarkeit des Verschlusselementes 26 ist dieses mit einem Teleskoparm 71 verbunden, dessen Funktionsweise pneumatisch oder hydraulisch sein kann. Die Wickelvorrichtung 11 weist ferner einen Druckzylinder 70 auf, der in Richtung des Doppelpfeils E translatorisch ausgefahren beziehungsweise eingefahren werden kann. Am Ende des Druckzylinders 70 weist dieser einen Druckbalken 25 auf, der dazu dient, in der zunächst lose auf den Serviettenauflagen 12, 13 aufliegenden Serviette 2 eine Serviettenschlaufe auszubilden, indem er einen Teil der Serviette 2 in den Innenraum des Innenrahmens 19 eindrückt. Im Anschluss daran wird der Druckbalken 25 wieder aus der Serviettenschlaufe entfernt.
In der 5 ist darüber hinaus außerhalb der erzeugten Serviettenschlaufe ein Wickelstift 28 erkennbar, dessen Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird. Für die Herstellung des Besteckpaketes 4 ist zudem der in der 5 im Hintergrund dargestellte Schlitz 17 von Bedeutung.
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Die 6 zeigt einen weiteren Schritt bei der Herstellung eines Besteckpaketes 4. Im Unterschied zur Darstellung in 5 wurden hier bereits Besteckteile 3 in die durch den Druckbalken 25 erzeugte Serviettenschlaufe eingelegt. Aus dieser Darstellung geht auch die Bedeutung des zuvor bereits erwähnten Schlitzes 17 hervor. In dem Schlitz 17 ist eine als Stift ausgebildete Fixiereinrichtung 27 in Richtung des Doppelpfeils J verschiebbar aufgenommen und geführt, sodass nach dem Einlegen der Besteckteile 3 in die zuvor erzeugte Serviettenschlaufe die Fixiereinrichtung 27 auf die Besteckteile 3 eine Kraft ausübt und diese damit fixiert. In einem folgenden Arbeitsgang wird nun das Verschlusselement 26 in Richtung des Pfeils G bewegt und nimmt dabei den auf der Serviettenauflage 12 aufliegenden Teil der Serviette mit. Durch diese Bewegung des Verschlusselementes 26 wird die Serviettenschlaufe zunächst lose geschlossen, wodurch die in der Serviettenschlaufe befindlichen Besteckteile 3 zunächst lose in die Serviette 2 eingehüllt werden. Nunmehr führt der Wickelstift 28, der in dieser Situation außerhalb der Serviettenschlaufe an der Serviette 2 anliegt, eine Rotationsbewegung in Uhrzeigerrichtung durch. Der im hinteren Bildteil der 6 erkennbare, kreisförmig ausgebildete Teil dient der Erzeugung dieser Rotationsbewegung des Wickelstiftes 28 in Uhrzeigerrichtung um eine zentrale Rotationsachse, die etwa mit der Fixiereinrichtung 27 zusammenfällt, sodass dadurch der eigentliche Wickelvorgang der Serviette 2 erfolgt. Zeitgleich wird die Druckkraft des Niederhalters 29 reduziert, in dem der Andruckhebel 33 ebenfalls in Uhrzeigerrichtung um die Achse 32 verschwenkt wird und dadurch die Kraftwirkung H der Federelemente 34 auf den auf der Serviettenauflage 13 aufliegenden Teil der Serviette 2 reduziert wird. Durch diese Maßnahme kann ein Zerreißen oder eine Zerstörung der Serviette 2 verhindert werden und es wird gleichzeitig eine straffe Wicklung der Serviette erreicht, da die Kraftwirkung des Niederhalters ja nicht vollkommen wegfällt. Die Rotationsbewegung des Wickelstiftes 28 erfolgt so lange, bis das aus Besteckteilen 3 und der diese umhüllenden Serviette 2 bestehende Besteckpaket 4 fertig gestellt ist.
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Aus der 7 geht noch einmal sehr anschaulich in perspektivischer Ansicht hervor, dass während des Wickelvorganges des Besteckpaketes 4 eine Verschlussvorrichtung 8 für die dauerhafte Fixierung der Serviette 2 sorgt. Bei der Verschlussvorrichtung 8 handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Klebepistole, die in Richtung des Doppelpfeils K bewegt wird und lediglich einen Klebepunkt auf ein Endstück der Serviette 2 aufbringt. Sehr anschaulich geht aus der Darstellung in 7 auch noch einmal die Funktion der Fixiereinrichtung 27 in Form eines Stifts hervor, der auf die Besteckteile 3 einwirkt und diese in ihrer Lage innerhalb der Serviettenschlaufe fixiert.
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Die 8 veranschaulicht ein weiteres Modul der Wickelvorrichtung 1. Hier ist eine Besteckpaketentnahmevorrichtung 9 gezeigt, die eine lagegenaue Ablage jedes aus der Wickelvorrichtung 11 entnommenen Besteckpaketes 4 erlaubt. Zur Ablage dient im vorliegenden Fall ein als Transportband ausgelegtes Transportmittel 54, dass die darauf abgelegten Besteckpakete 4 in Richtung des Pfeils M abtransportiert. Die Besteckpaketentnahmevorrichtung 9 besteht aus einer Führungsschiene 52 auf der ein Schlitten 53 in axialer Richtung, also in Richtung des Doppelpfeils K, bewegbar gelagert ist. An der Unterseite des Schlittens 53 befindet sich ein Greifarm 49 mit 2 Klemmbacken 50 und 51 von denen eine Klemmbacke 51 in Richtung des Doppelpfeils L bewegbar, also in diesem Fall verschwenkbar ausgeführt ist, sodass der Greifarm 49 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Klemmbacke 51 wird dabei um eine in der 8 nicht gezeigte Achse verschwenkt. Diese Öffnung- und Schließbewegung ist für das Ergreifen und die Freigabe des erzeugten Besteckpaketes 4 unerlässlich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wickelvorrichtung
- 2
- Serviette
- 3
- Besteckteil
- 4
- Besteckpaket
- 5
- Serviettenvorratsstation
- 6
- Serviettenaufnahmevorrichtung
- 7
- Serviettenübergabestation
- 8
- Verschlussvorrichtung
- 9
- Besteckpaketentnahmevorrichtung
- 10
- Vertikalachse
- 11
- Wickelstation
- 12
- Serviettenauflage
- 13
- Serviettenauflage
- 14
- Außenrahmen
- 15
- Federelement
- 16
- Federelement
- 17
- Schlitz
- 18
- Rahmen
- 19
- Innenrahmen
- 20
- Federelement
- 21
- Federelement
- 22
- Federelement
- 23
- Achse
- 24
- Achse
- 25
- Druckbalken
- 26
- Verschlusselement
- 27
- Fixiereinrichtung
- 28
- Wickelstift
- 29
- Niederhalter
- 30
- Stellglied
- 31
- Gelenk
- 32
- Achse
- 33
- Andruckhebel
- 34
- Federelement
- 35
- Aufnahmerahmen
- 36
- Grundplatte
- 37
- Stellmotor
- 38
- Gleitschuh
- 39
- Messeinrichtung
- 40
- Hebelarm
- 41
- Achse
- 42
- Greifer
- 43
- Nadel
- 44
- Kontaktfläche
- 45
- Ausrichtungseinheit
- 46
- Luftaustrittsdüse
- 47
- Seitenwand
- 48
- Luftstrahl
- 49
- Greifarm
- 50
- Klemmbacke
- 51
- Klemmbacke
- 52
- Führungsschiene
- 53
- Schlitten
- 54
- Transportmittel
- 55
- Öffnung
- 56
- Auflagefläche
- 57
- Gleitlager
- 58
- Führungsstange
- 59
- Lichtstrahl (Laser)
- 60
- Gehäuse
- 61
- Sichtfenster
- 62
- Füße
- 63
- Rollen
- 64
- Bedienelemente
- 65
- Bildschirm (Display)
- 66
- Trommel
- 67
- Zuführschacht
- 68
- Verschlussklappe
- 69
- Schieber mit Griff
- 70
- Druckzylinder
- 71
- Teleskoparm
