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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fördermodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Fördereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9.
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Verschiedenste Waren werden üblicherweise beim Hersteller in Kartons oder sonstige Gebinde verpackt, die standardisierte Abmessungen aufweisen. Diese Kartons werden dann in einer Lage zusammengestellt, die auf eine Transportpalette passt. Mehrere Lagen werden übereinander angeordnet, um die Palette bis zu einer vorgegebenen Höhe oder einem vorgegebenen Gesamtgewicht zu füllen. Dabei werden die Kartons der verschiedenen Lagen nicht säulenförmig aufeinander gestapelt, sondern von Lage zu Lage gedreht oder gegeneinander versetzt, so dass sich zwischen den Kartons ein Verbund ergibt.
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In der Fördertechnik ist die automatische Bildung dieser Lagen eine anspruchsvolle Aufgabe. Bei der Handhabung der einzelnen Kartons oder allgemein des einzelnen Stückgutes ist es erforderlich, den jeweiligen Karton an eine bestimmte Position in der Lage zu transportieren und entsprechend der gewünschten Orientierung in der Lage auch um 90° oder Vielfache von 90° um die Hochachse zu drehen. In der Praxis kann die oben beschriebene Lagenbildung manuell erfolgen. Dabei können Rollenförderer oder andere Handhabungseinrichtungen unterstützend eingesetzt werden. Es ist aus der Praxis auch bekannt, die einzelnen Stücke in dem Förderstrom auf einem Förderer mit mehrachsigen Robotern und Greifern zu erfassen, zu drehen und zu verschieben, damit der Förderer sie in eine bestimmte, zuvor festgelegte Position der Lage fördern kann.
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Ein automatisches System ist bekannt aus der Patentschrift
EP 2 874 923 B1 . Bei dieser Vorrichtung sind Allseitenrollen oder Mecanum-Räder als Förderelemente so in einem Modul angeordnet, dass insgesamt drei dieser Förderelemente in einer dreieckigen Konfiguration auf einzelnen Drehachsen angeordnet sind, die zueinander einen Winkel von 60° einschließen. Die Förderelemente weisen jeweils einen individuell zugeordneten Antriebsmotor mit eigener Ansteuerung auf, so dass jedes Rad einzeln zur Rotation um seine jeweilige Drehachse angetrieben werden kann, Zahlreiche dieser Module sind zu einem Fördertisch gruppiert, der insgesamt über eine gemeinsame Steuerung angesteuert werden kann. Durch die individuelle Ansteuerung der einzelnen Förderelemente können Pakete auf dem Fördertisch in alle Richtungen der Ebene gefördert werden und auch um ihre Hochachse gedreht werden. Dieses System ist aufwändig, weil zu jedem Förderelement ein eigener Elektromotor und eine eigene Ansteuerung vorgesehen sein müssen. Zudem ist die Ansteuerung komplex, da jedes Modul insgesamt drei Drehachsen und damit drei mögliche Förderrichtungen der Förderelemente aufweist.
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fördermodul zur Herstellung einer solchen einfacheren und kostengünstigeren Fördereinrichtung zu schaffen. Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Fördereinrichtung so weiterzubilden, dass die Herstellung und die Ansteuerung weniger aufwändig sind.
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Diese Aufgabe wird von einem Fördermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einer Fördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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Weil die Fördermodule jeweils genau zwei Antriebsmotoren aufweisen, wobei jeder Antriebsmotor wenigstens zwei Förderelemente zur Rotation um je eine parallel beabstandete oder koaxiale Drehachse antreibt und wobei das Modul im Wesentlichen rechtwinklig zueinander orientierte Achsen aufweist, die jeweils wenigstens ein Förderelement tragen, sind für insgesamt vier Förderelemente nur zwei Antriebsmotoren erforderlich. Dementsprechend ist jedes derart ausgebildete Modul auch vereinfacht anzusteuern, indem nur zwei rechtwinklig zueinander orientierte Hauptförderrichtungen zu berücksichtigen sind.
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Die abhängigen Ansprüche enthalten Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen, die jeweils einzeln oder in Kombination mit anderen Merkmalen vorteilhaft sind.
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Die Fördereinheit weist vorzugsweise eine Vielzahl solcher Fördermodule auf, die jeweils genau zwei Antriebsmotoren und genau vier Förderelemente mit zwei rechtwinklig orientierten Drehachsen umfassen. Diese Module werden in der Ebene der Fördereinheit hintereinander und nebeneinander angeordnet, so dass sich eine von einer Vielzahl von Förderelementen gebildete Förderebene ergibt, auf der das Fördergut transportiert und gedreht werden kann.
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Vorzugsweise sind die Förderelemente Allseitenrollen. Die Allseitenrollen sind jeweils paarweise um zwei parallele Achsen drehbar angeordnet. Die beiden parallelen Allseitenrollen eines Moduls werden vorzugsweise von einem gemeinsamen Elektromotor angetrieben, der bezogen auf die Förderebene unterhalb der Allseitenrollen angeordnet ist und der auf einer Antriebswelle vorzugsweise zwei Ritzel für einen Zahnriementrieb aufweisen, so dass jede Allseitenrolle von einem zugeordneten Zahnriemen antreibbar ist. Die Drehung erfolgt dabei gleichsinnig und synchron. Die beiden Antriebsmotoren eines Moduls, die die beiden rechtwinklig zueinander orientierten Achsen antreiben, sind dabei vorzugsweise in Vertikalrichtung unterhalb der Förderebene übereinander angeordnet, so dass die Grundfläche des Moduls klein gehalten werden kann. Die sich durch die vertikale Staffelung der Antriebsmotoren ergebende Bauhöhe ist bei derartigen Fördereinrichtungen üblicherweise unproblematisch.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Drehachsen der verschiedenen Module, die die Fördereinrichtung bilden, bezüglich einer sich von einem Einlaufbereich zu einem Auslaufbereich erstreckenden Hauptförderrichtung in einem Winkel von jeweils 45° orientiert. Dadurch ist eine besonders kompakte und effektive Bauweise möglich. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jedes der Module so ausgerichtet ist, dass eine erste Drehachse parallel zu der Hauptförderrichtung und die jeweils zweite Drehachse quer zu der Hauptförderrichtung orientiert.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1: ein Fördermodul mit vier Förderelementen in einer perspektivischen Darstellung;
- 2: das Fördermodul gemäß 1 in einer Draufsicht;
- 3: das Fördermodul aus 1 und 2 in einer Seitenansicht;
- 4: das Fördermodul nach 1 bis 3 in einer gegenüber 3 um 45° um die Hochachse gedrehten Darstellung sowie;
- 5: eine Fördereinrichtung zur Lagenbildung mit einer Anzahl von Fördermodulen sowie mehreren zugeordneten Rollenförderern in einer Draufsicht.
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Die 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Fördermodul 1 mit zwei ersten Förderelementen 2, 3 und zwei zweiten Förderelementen 4, 5, wobei die Förderelemente 2 bis 5 jeweils als eine Allseitenrolle ausgeführt sind. Die ersten und zweiten Förderelemente 2 bis 5 sind an der Oberseite des Fördermoduls 1 angeordnet. Ihre nach oben weisenden höchsten Punkte liegen im Wesentlichen in einer Ebene, das heißt sie bilden in der Praxis im eingebauten Zustand des Fördermoduls 1 eine horizontale Auflagefläche, die bis auf die bei Allseitenrollen üblichen Toleranzen in einer Ebene liegt.
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Das Fördermodul 1 weist ferner einen in diesem Ausführungsbeispiel aus Blechzuschnitten gefertigten Rahmen 6 auf, in dem die Förderelemente 2 bis 5 drehbar gelagert sind. Dabei sind die beiden ersten Förderelemente 2 und 3 um horizontale Drehachsen 2' bzw. 3' drehbar angeordnet. Die Drehachsen 2' und 3' sind parallel zueinander und in Horizontalrichtung der Anordnung in einem Abstand angeordnet. Die Mittelpunkte der Förderelemente 2 und 3 sind dabei so angeordnet, dass eine Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten auch rechtwinklig zu den beiden Drehachsen orientiert ist. Dementsprechend sind auch die zweiten Förderelemente 4 und 5 um jeweils eine Drehachse 4' und 5' drehbar in dem Rahmen 6 gelagert. Die Drehachsen 4' und 5' der zweiten Förderelemente 4 und 5 sind ebenfalls horizontal und parallel zueinander ausgerichtet. Sie bilden mit den Drehachsen 2' und 3' der ersten Förderelemente 2 und 3 jeweils rechte Winkel.
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In dem Rahmen 6 ist weiter ein erster Antriebsmotor 20 unterhalb der von den Förderelementen 2 bis 5 gebildeten Ebene angeordnet. Der Antriebsmotor 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt ein elektrischer Schrittmotor mit einer Motorwelle 21, die um eine Drehachse 20' drehbar ist. Die Drehachse 20' ist im Wesentlichen parallel zu den Drehachsen 2' und 3' der beiden ersten Förderelemente 2 und 3 ausgerichtet. Die Motorwelle 21 trägt ein Ritzel 22, das mit einem Zahnriemen 23 in Eingriff steht. Der Zahnriemen 23 erstreckt sich zu einem Riemenrad 24, das mit der um die Drehachse 3' drehbaren Welle des ersten Förderelements 3 antriebsmäßig verbunden ist. So führt eine Drehung der Motorwelle 21 um die Drehachse 20' zu einer entsprechenden gleichsinnigen Rotation des ersten Förderelements 3 um dessen Drehachse 3'.
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Das gegenüberliegende erste Förderelement 2 ist mit einem baugleichen Riemenrad 25 versehen, das mit einem zweiten Zahnriemen 26 in Verbindung steht. Der zweite Zahnriemen 26 verläuft zu einem hier nicht sichtbaren zweiten Ritzel des Elektromotors 20, das dem Ritzel 22 gegenüber am anderen Ende der Motorwelle 21 angeordnet ist. Die beiden auf der Motorwelle 21 angeordneten Ritzel drehen sich bei entsprechender Ansteuerung des Antriebsmotors 20 im Betrieb synchron. Entsprechend drehen sich dann auch die beiden ersten Förderelemente 2 und 3 synchron und gleichsinnig um die Drehachsen 2' und 3'.
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Ein zweiter Antriebsmotor 40 ist oberhalb des ersten Antriebsmotors 20 angeordnet. Aufgrund der Darstellung der 1 sind hier weniger Details erkennbar. Der zweite Antriebsmotor verfügt ebenfalls über eine horizontale Motorwelle, deren Drehachse gegenüber der Drehachse 20' des ersten Antriebsmotors 20 um 90° um die Hochachse des Fördermoduls gedreht ist. Die Motorwelle des zweiten Antriebsmotors 40 trägt ebenfalls an beiden freien Enden jeweils ein Ritzel für Zahnriemen. Die Antriebsriemen sind in der 1 sichtbar, und zwar verläuft ein Zahnriemen 43 zu einem Riemenrad 44, das mit der Welle des zweiten Förderelements 4 verbunden ist. Ein weiterer Zahnriemen 46 verläuft von dem motorseitigen Ritzel zu einem Riemenrad 47, welches mit der Welle des zweiten Förderelements 5 drehfest verbunden ist. Eine Ansteuerung des zweiten Antriebsmotors 40 führt folglich zu einer Drehung der Motorwelle und über die Kopplung mittels der Zahnriemen 43 und 46 zu einer synchronen Drehung der beiden zweiten Förderelemente 4 und 5 um deren Drehachsen 4' und 5'. Zur Herstellung der Synchronizität ist es vorteilhaft, wenn die motorseitigen Ritzel und die förderelementseitigen Riemenscheiben oder Riemenräder jeweils baugleich sind. Wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, können die Ritzel auf den Motorwellen im Durchmesser kleiner ausgeführt sein als die Riemenscheiben, die auf den Wellen der ersten und zweiten Förderelemente angeordnet sind.
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In der 2 ist die Anordnung aus 1 in einer Draufsicht dargestellt. In dieser Draufsicht sind insbesondere alle Zahnriementriebe erkennbar. Gleiche Elemente tragen gleiche Bezugsziffern.
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In dieser Draufsicht ist das in 1 verdeckte zweite Ritzel 27 des ersten Antriebsmotors 20 erkennbar, das koaxial zu dem ersten Ritzel 21 auf der Motorwelle angeordnet ist und den Zahnriemen 26 antreibt. Ebenso sind zwei Ritzel 48 und 49 sichtbar, die auf der Motorwelle des zweiten Antriebsmotors 40 sitzen. Das Ritzel 48 treibt dabei den Zahnriemen 43 und das koaxial gegenüber liegende Ritzel 49 treibt den Zahnriemen 46.
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Außerdem ist die Darstellung der 2 so gewählt, dass sie praktisch die Draufsicht auf die Förderebene darstellt, die von den jeweiligen Hochpunkten der ersten und zweiten Förderelemente 2 bis 5 gebildet wird. Auf den in 2 sichtbaren Oberseiten der Förderelemente kann Stückgut aufliegen.
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Die 3 zeigt eine weitere Ansicht des Fördermoduls aus 1 und 2, hier eine Seitenansicht. In dieser Seitenansicht ist besser zu erkennen, wie der erste Antriebsmotor 20 und der zweite Antriebsmotor 40 in dem Gestell 6 angeordnet sind. Die beiden Antriebsmotoren 20 und 40 sind in der Hochachse der Vorrichtung übereinander und mit gekreuzten Drehachsen angeordnet. Bei dem zweiten Antriebsmotor 40 ist erkennbar, dass dieser in einem entsprechenden Flansch 50 mit dem Gestell 6 verbunden ist. In diesem Flansch sind Langlöcher 51 angeordnet, deren Längserstreckung in Vertikalrichtung verläuft. Der zweite Antriebsmotor 40 ist mittels zweier Gewindeschrauben 52 in den Langlöchern 51 befestigt. Die Ausgestaltung der Langlöcher 51 erlaubt es, bei der Montage des zweiten Antriebsmotors 40 die Zahnriemen 43 und 46 in der erforderlichen Weise zu spannen. Eine entsprechende Spannmöglichkeit für den Zahnriemen 23 und den in 3 nicht sichtbaren zweiten Zahnriemen 26, die von dem ersten Antriebsmotor 20 angetrieben werden, ist vorgesehen, aber in der 3 nicht sichtbar.
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Weiter ist in der Darstellung der 3 erkennbar, dass zwar die Antriebsmotoren 20 und 40 sowie die Ritzel und Riemenscheiben und die einzelnen Förderelemente baugleich sind. Aufgrund der unterschiedlichen vertikalen Anordnung der beiden Antriebsmotoren 20 und 40 sind jedoch die Zahnriemen, die von dem ersten Antriebsmotor 20 zu den Riemenscheiben 24 und 25 führen, länger als die beiden Zahnriemen 43 und 46, die von dem zweiten Antriebsmotor 40 zu den Riemenscheiben 44 und 47 führen.
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Die 4 zeigt die Vorrichtung aus den 1 bis 3 in einer Seitenansicht, die gegenüber der Darstellung aus 3 um 45° um die Hochachse gedreht ist. Die verschiedenen Bauelemente wurden bereits oben beschrieben. Es sind nur beispielhaft nochmals einige Bezugsziffern angebracht worden, die die relative Position der verschiedenen Bauelemente zueinander veranschaulichen sollen.
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Das Fördermodul aus den 1 bis 4 verfügt also über zwei Antriebsmotoren 20 und 40, bei deren Ansteuerung sich jeweils ein Paar von Förderelementen 2, 3 und 4, 5 in gleichsinnige Rotation versetzt. Ein auf den Förderelementen 2 bis 5 aufliegendes Fördergut, beispielsweise ein Karton, kann also bei Bestromung des ersten Antriebsmotors 20 in einer ersten Förderrichtung befördert werden, die der Umfangsrichtung an den Hochpunkten der ersten Förderelemente 2 und 3 entspricht. Bei Ansteuerung des zweiten Antriebsmotors 40 kann das Fördergut in eine zweite Förderrichtung bewegt werden, die der Umfangsrichtung der zweiten Förderelemente 4 und 5 entspricht. Die beiden Förderrichtungen sind rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Wenn beide Antriebsmotoren 20 und 40 angesteuert werden, ist eine Beförderung des aufliegenden Förderguts in einem beliebigen, durch das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der beiden Antriebsmotoren 20 und 40 sowie die Drehrichtung bestimmte Förderrichtung möglich. Ein einzelnes Fördermodul aus den 1 bis 4 ist also in der Lage, das Fördergut in eine beliebige Richtung zu befördern. Eine Drehung des Förderguts ist aber nicht möglich.
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Die 5 zeigt in einer Draufsicht eine Fördereinrichtung zur Lagenbildung und Palettierung von Stückgut, die eine Vielzahl von Fördermodulen 1, wie sie in den 1 bis 4 dargestellt sind, aufweist. Die Fördereinrichtung weist eine rechteckige Anordnung neun Modulen in der Hauptförderrichtung und sechs Modulen quer zur Hauptförderrichtung auf, also insgesamt 54 Fördermodule mit je vier Förderelementen. Das Format der rechteckigen Anordnung ist angepasst an die Größe der Palette, für die eine Palettenlage erzeugt werden soll, also beispielsweise 0,8 m x 1,2 m für eine so genannte Europalette oder 1,0 m x 1,2 m für Industriestandardpaletten.
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Das Stückgut kann von insgesamt drei einlaufenden Förderern 53, 54 und 55 auf die Fördereinrichtung 1 aufgegeben werden. Nach vollständiger Bildung der Palettenlage wird diese dann durch entsprechende Ansteuerung der Fördermodule in der Hauptförderrichtung auf einen auslaufenden Förderer 56 befördert und von dort beispielsweise mit einem Greifer auf die Palette übergeben. Der Einlauf 54 und der Auslauf 56 definieren dabei die Hauptförderrichtung, während die beiden einlaufenden Förderer 53 und 55 in diesem Ausführungsbeispiel quer zu der Hauptförderrichtung ausgerichtet sind.
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Die Fördermodule weisen jeweils vier Förderelemente auf, insgesamt also bei diesem Ausführungsbeispiel 216 Allseitenrollen, die paarweise individuell angetrieben werden können. Ein auf der Fördereinrichtung aufliegendes Stückgut wie z. B. ein Karton, der Förderelemente mehrerer Module berührt, kann dabei von einem Fördermodul in eine beliebige Richtung angetrieben werden. Das daneben liegende Fördermodul kann das Stückgut in die gleiche Richtung weiter befördern, so dass ein Transport des Stückguts über die gesamte Ebene der Fördereinrichtung möglich ist. Es kann aber auch eine Ansteuerung zweier benachbarter Fördermodule derart erfolgen, dass das eine Fördermodul eine Beförderung des Stückguts in eine Richtung und das benachbarte Fördermodul, auf dem das Stückgut gleichzeitig aufliegt, eine Förderung in eine abweichende Richtung bewirkt. Auf diese Weise kann das Stückgut um seine Hochachse gedreht werden und gegebenenfalls gleichzeitig in eine Richtung bewegt werden.
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Die Ansteuerung der Fördermodule zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung über mehrere Fördermodule hinweg und zur Drehung des Stückguts, wie es zur Palettierung erforderlich ist, ist mathematisch über Bewegungsgleichungen lösbar. Dies ist dem Fachmann bekannt und muss hier nicht explizit beschrieben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Fördermodul
- 2.
- Förderelement
- 2'.
- Drehachse
- 3.
- Förderelement
- 3'.
- Drehachse
- 4.
- Förderelement
- 4'.
- Drehachse
- 5.
- Förderelement
- 5'.
- Drehachse
- 6.
- Rahmen
- 20.
- Antriebsmotor
- 20'.
- Drehachse
- 21.
- Motorwelle
- 22.
- Ritzel
- 23.
- Zahnriemen
- 24.
- Riemenrad
- 25.
- Riemenrad
- 26.
- Zahnriemen
- 27.
- Ritzel
- 40.
- Antriebsmotor
- 43.
- Zahnriemen
- 44.
- Riemenrad
- 46.
- Zahnriemen
- 47.
- Riemenrad
- 48.
- Ritzel
- 49.
- Ritzel
- 50.
- Flansch
- 51.
- Langlöcher
- 52.
- Gewindeschrauben
- 53.
- Einlaufender Förderer
- 54.
- Einlaufender Förderer
- 55.
- Einlaufender Förderer
- 56.
- Auslaufender Förderer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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