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Vorrichtung zum kontinuierlichen Entnehmen der in einem Vorratsbehälter
gestapelten Leerpackungen, insbesondere bei einer Flachbeutel-Füll- und Schließmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Entnehmen der
in einem Vorratsbehälter gestapelten Leerpackungen bei Verpakkungsmaschinen. Vorzugsweise
werden die abgenommenen Leerpackungen anschließend an eine permanent laufende Transporteinrichtung
oder mit Greifern versehene Kette übergeben. Bei den Leerpackungen handelt es sich
insbesondere um Flachbeutel. Bei der Verpackungsmaschine kann es sich insbesondere
um eine automatische Flachbeutel-Füll- und Schließmaschine handeln, in der die Flachbeutel
mit großer Geschwindigkeit vollkontinuierlich vom Stapel genommen, geöffnet und
an eine permanent laufende Greiferkette übergeben sowie dann gefüllt, gefalzt, beleimt
und verschlossen werden.
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Bei Verpackungsmaschinen ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein
periodisch auf und ab bewegtes Abnahmemesser in den jeweils vordersten der in einem
Vorratsbehälter befindlichen Beutel hineinführt und diesen während einer waagerechten
Schwenkbewegung an einen schrittweise geschalteten Rundläufer übergibt. Ferner ist
eine Einrichtung bekannt, bei der mehrere Abnahmeschaufeln schwenkbar an einem schrittweise
bewegten Rundläufer angeordnet sind, die während einer Schaltpause mit Hilfe eines
beweglich angeordneten Beutelvorratsbehälters derart beschickt werden, daß jeweils
der unterste Beutel durch den Hub des Beutelvorratsbehälters über eine Schaufel
gestreift wird, was bei großen Beuteln einen beträchtlichen Hubweg verlangt. Bekannt
sind auch Einrichtungen und Verfahren, bei denen Beutel, Kartons od. ä. in mechanischer
oder pneumatischer Weise oder in einer Kombination beider Systeme schrittweise oder
kontinuierlich vom Stapel bzw. aus einem Vorratsbehälter entnommen werden.
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Die bekannten Einrichtungen haben verschiedene Nachteile. Die diskontinuierlich
arbeitenden Einrichtungen, die nur schrittweise geschaltet werden, haben zu geringe
Leistung und den schwerwiegenden Nachteil, daß beim schrittweisen Schalten große
Massen plötzlich gebremst und wieder beschleunigt werden müssen, was sich nur bei
geringen Geschwindigkeiten einigermaßen präzise erreichen läßt.
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Eine Leistungssteigerung läßt sich nur durch eine kontinuierliche
Arbeitsweise erreichen, und zwar nur dann, wenn dabei günstige Bedingungen für den
Vorgang der Entnahme der Beutel aus dem Beutelvorratsbehälter herrschen. Denn das
Abnehmen des Beutels vom Stapel muß sanft und stoßfrei erfolgen und präzis bewerkstelligt
werden. Man hat deshalb schon vorgeschlagen, die Vertikalbewegung eines Fülltrichters,
der gleichzeitig Beutelabnahmeorgan ist, beim
Eindringen in den Flachbeutel zu verzögern
sowie beim Abnahmevorgang den Packungsstapel und den Fülltrichter eine Relativbewegung
ausführen zu lassen. Bei einer horizontalen Kreisbewegung ist schon vorgeschlagen
worden, Verzögerungen und Beschleunigungen während der Kreisbewegung durch Verwendung
von einzeln beweglichen hebelartigen Schwingen zu ermöglichen, die durch gelenkartige
weitere Hebel von einer ortsfesten Kurvenbahn aus gesteuert werden.
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Die bekannten Einrichtungen sind jedoch konstruktiv zu kompliziert
und für Hochleistungsmaschinen ungeeignet. Dies gilt auch für eine bekannte Abnahmevorrichtung
für Faltschachteln, bei der ansaugende Abnahmeorgane durch Zahnräder, die auf einem
Innenzahnkranz abrollen, nach einer Hypo-oder Epizykloidenbahn am Packungsvorratsbehälter
vorbeigeführt werden und die davon abgenommenen Faltschachteln an eine besondere
Ubertragungsvorrichtung übergeben, die aus einer umlaufenden Doppelhaspel mit mehreren
Winkeln besteht, die unter ständiger Beibehaltung ihrer räumlichen Richtung die
Faltschachteln in die Lücken eines Transportbandes hineinschieben und dadurch öffnen.
Zu kompliziert ist auch die bei einer Beutelschließmaschine bekannte Konstruktion,
bei der bei einer horizontalen Kreisbewegung durch Verwendung von kurbelartigen
Hebeln
und Zahnrädern, die auf einem Innenzahnkranz abrollen, eine
Hypozykloidenbewegung und damit Stillhaltepunkte für das Arbeiten der Schließwerkzeuge
erzielt werden.
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Die Erfindung erstrebt eine Leistungssteigerung und eine völlig präzise
kontinuierliche Arbeitsweise mit einer Reduzierung der Massenbremsung und Massenbeschleunigung
auf einen geringstmöglichen Bruchteil unter Verwendung eines Planetengetriebes.
Es ist zwar schon bekannt, bei einer Kreisbewegung eine dauernde Vertikalrichtung
durch ein Planetengetriebe mit Zwischenrädern zu erzielen, jedoch handelt es sich
dabei lediglich um umlaufende Tastorgane für die Überprüfung der Füllhöhe von gefüllten
Packungen mit denen die Taster eine horizontale Strecke mitgehen müssen. Die Erfindung
bezweckt dagegen, mit relativ einfachen Mitteln und bei sehr großer Leistung auf
rein mechanischem Wege Beutel durch ein kreisförmig kontinuierlich laufendes und
mit mehreren Abnahmemessern versehenes Schwingensystem aus einem Vorratsbehälter
zu entnehmen und an ein permanent laufendes Transportsystem, vorzugsweise eine mit
Greiferpaaren versehene Kette, zuverlässig und exakt zu übergeben. Dabei soll die
Kreisbewegung der Abnahmeorgane auf einem oder mehreren Bewegungssektoren, d. h.
an einer oder mehreren Stellen ihres Umlaufweges, beschleunigt oder verzögert werden,
insbesondere um beim Passieren des Packungsvorratsbehälters in der Art eines Haltepunktes
das Abnehmen des Beutels vom Stapel sanft und stoßfrei präzise zu bewerkstelligen
und beim Übergeben des Beutels an die tangential bewegte Transportkette eine Bewegungsangleichung
vorzunehmen.
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Dies wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in sehr einfacher
Weise erreicht. Die Vorrichtung zum Entnehmen von in einem Vorratsbehälter gestapelten
Leerpackungen, insbesondere von Flachbeuteln, und zum Überführen der Packungen an
eine Füll- und Schließmaschine, besteht aus mehreren kontinuierlich in einer senkrechten
Ebene umlaufenden Entnahme-und Uberführungswerkzeugen, deren Umlaufbewegung im Bereich
des Vorratsbehälters zur Vornahme einer Packungsabnahme verzögert und nach der Abnahme
wieder beschleunigt wird, wobei als Entnahmewerkzeuge in die Beutel einführbare
Abnahmemesser vorgesehen sind. Sie ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß zur Führung der Entnahmewerkzeuge mehrere einzeln bewegliche, auf einer gemeinsamen
Achse gelagerte Schwingen vorgesehen sind, von denen jede ein Abnahmemesser trägt,
welche mittels eines feststehenden Sonnenrades und zweier damit im Eingriff stehender,
auf je einer Schwinge gelagerter Planetenräder in räumlich gleichbleibender, senkrechter
Lage gehalten sind, wobei jede der Schwingen mit dem einen Ende eines Doppelhebels
gekuppelt ist, dessen Schwenkachse auf einem kon tinuierlich umlaufenden Antriebsrad
gelagert ist und dessen anderes Ende zur Erzeugung eines Vor- bzw.
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Nacheilens der Bewegung der Schwinge in einer ortsfesten Kurvenbahn
geführt ist.
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Die beim Planetengetriebe ständig in vertikaler Stellung gehaltenen
Abnahmemesser oder sonstigen Abnahmeorgane sind vorteilhaft in den umlaufenden hebelartigen
Schwingen verschiebbar gelagert, vorzugsweise an einem Verschiebebolzen, der gleichzeitig
die Planetenradachse bilden kann. Dies ermöglicht es. die Abnahmemesser während
der kontinuierlichen Kreisbewegung einzeln und unabhängig voneinander
horizontal,
d. h. in Axialrichtung, zu verschieben.
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Diese Verschiebung kann vermittels eines am Verschiebebolzen befestigten
Prismenstücks durchgeführt werden, das über Kurvenstücke oder mittels eines Steuerhebels
beim Umlauf beeinflußt wird und während des ununterbrochenen Rotierens der Vorrichtung
die vertikal stehenden Abnahmemesser je nach Erfordernis vor- und zurückbewegt.
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Die Arbeitsweise und Gestaltung der Vorrichtung ist vorzugsweise
derart, daß die Entnahme eines Flachbeutels aus dem Vorratsbehälter jeweils dann
beginnt, wenn sich eine Schwinge mit dem Planetenrad nach dem Passieren des Scheitelpunktes
der Kreisbewegung der waagerechten Stellung nähert. In der horizontalen Phase ist
die seitliche Bewegung des Abnahmemessers am geringsten. Nun wird mittels einer
Führung oder Anschlagkurve bzw. mittels eines Steuerhebels, gegen den das am Verschiebebolzen
des Abnahmemessers sitzende Prismenstück anläuft, das Abnahmemesser so weit nach
vorn verschoben, daß die zum Öffnen des Beutels vorgesehene Messerspitze auf der
Beutelklappe ansetzt. Die Horizontalbewegung des Abnahmemessers und das sichere
Ansetzen desselben an der Beutelklappe wird durch die haltepunktähnliche Verzögerung
der Umlaufbewegung begünstigt.
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Um die seitliche Verschiebung des Abnahmemessers im Flachbeutel noch
weiter zu verringern, wird der Vorratsbehälter durch eine Kurvenscheibe od. dgl.
derart gesteuert, daß er dem Abnahmemesser während des Entnahmevorganges in einer
horizontalen Bewegung folgt.
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Nachdem das Abnahmemesser bis zu einer für die sichere Abnahme des
Beutels vom Stapel erforderlichen Tiefe in den Beutel hineingefahren ist, wird das
Abnahmemesser durch Einwirkung des Steuerhebels od. dgl. auf das Prismenstück nach
rückwärts verschoben. Bei dieser Bewegung wird eine zweckmäßig an der Rückseite
des Abnahmemessers gelagerte Packungs-Festhalteklemme nach vorn geschwenkt.
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Dadurch befindet sich das kürzere Rückblatt des Beutels zwischen Abnahmemesser
und Festhalteklemme wie in einer Zange, wodurch der Beutel sicher aus dem Vorratsbehälter
entnommen wird.
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Die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit. den Bewegungsablauf
der mit den Abnahmemessern versehenen Planetenradschwingen einzeln und unabhängig
voneinander zu verändern, kann dazu benutzt werden, die Geschwindigkeit der Abnahmemesser
jeweils beim Einfahren in den abzunehmenden Beutel und beim Entnahmevorgang jeweils
für die Dauer dieser Operation zu reduzieren und damit ein sicheres und exaktes
Erfassen der einzelnen Beutel und später deren exakte Weitergabe an eine Transportkette
zu gewährleisten. Die Änderung des Bewegungsablaufes ist eine vorübergehende und
wird von einer geeignet gestalteten Steuerkurve abgeleitet. Die z. B. durch einen
Abfall der Steuerkurve verursachte Verlangsamung der Umlaufbewegung einer Schwinge
wird während der weiteren Kreisbewegung bei allmählichem Ansteigen der Steuerkurve
durch eine Geschwindigkeitssteigerung wieder ausgeglichen.
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Wenn die einzelnen Beutel an ein zur Kreisbewegung tangential bewegtes
Transportsystem, insbesondere an eine mit Greiferpaaren versehene Transportkette,
zu übergeben sind, so beginnt der Übergabevorgang zweckmäßig dann, wenn die betreffende
Schwinge den unteren Totpunkt der Kreisbewegung
erreicht. Die zwischen
den umlaufenden Schwingen und der Transportkette etwa entstehende Bewegungsdifferenz
kann mit Hilfe der Steuerkurve im Wege einer Beschleunigung oder Verzögerung der
Umlaufbewegung der jeweils gerade im Übergabevorgang begriffenen Schwinge so weit
ausgeglichen werden, daß das Abnahmemesser den Beutel vertikal verläßt, ohne die
seitlichen Beutelkanten zu berühren. Gleichzeitig mit Beginn des Übergabevorganges
wird das Abnahmemesser nach vorn geschoben. Hierdurch wird bewirkt, daß die an der
Rückseite des Abnahmemessers angeordnete Festhalteklemme sich abhebt bzw. geöffnet
wird. Der Beutel wird dadurch vom Abnahmemesser freigegeben und von dem korrespondierenden
Greiferpaar der Transportkette übernommen.
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Zwecks Ausrichtung und Stützung des Beutels wird die Beutelunterkante
während des Übergabevorganges über eine tischförmige Auflage geführt, die durch
eine Kurvenscheibe hin- und herbewegt werden kann und dessen Bewegung mit der Transportkette
bzw. mit der im Übergabevorgang begriffenen Schwinge übereinstimmt. Hierdurch wird
erreicht, daß die Beutel auch bei den in der Praxis nicht zu vermeidenden geringen
zeitlichen Differenzen, die zwschen dem Öffnen der Packungs-Festhalteklemme, dem
Schließen der Greiferpaare an der Kette oder dem Schließvorgang der beiden Greifer
zueinander entstehen können, zuverlässig und exakt, d. h. mit senkrechten Seitenkanten
und stets in gleicher Höhe, in die Transportkette gelangen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in den Zeichnungen schematisch
verdeutlicht ist: Fig. 1 zeigt eine mit vier Abnahmemessern und einem Planetengetriebe
arbeitende Vorrichtung zum kontinuierlichen Abnehmen der in einem Vorratsbehälter
gestapelten Flachbeutel und ihre anschließende Übergabe an eine mit Greifern ausgestattete
permanent laufende Transportkette, wobei die Steuerkurve des Planetengetriebes nur
schematisch angedeutet ist; Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab als Einzelheit zur
Fig. 1 die Steuerung für die umlaufenden Abnahmemesser, wobei zur besseren Erkennbarkeit
verschiedene Teile der Vorrichtung weggelassen sind; Fig. 3 ist in etwas größerem
Maßstab die Draufsicht zur Fig. 1, wobei die Vorrichtung zur Hälfte im Schnitt gezeichnet
ist; Fig. 4 ist in größerem Maßstab eine Einzelheit der Seitenansicht zur Fig. 1
und verdeutlicht den Abnahmevorgang.
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Aus der Fig. 1 ist die Anordnung der stets vertikal gerichteten Abnahmemesser
1 und ihrer hebelartigen Schwingen 2 sowie des Planetengetriebes, der Steuerkurve
6, des Flachbeutel-Vorratsbehälters 7 und der mit Greifern 31 ausgerüsteten Transportkette
8 für den Weitertransport der Packungen bzw. Flachbeuteln 33 zu ersehen. Das Planetengetriebe
besteht aus einem auf der Zentralachse 13 sitzenden Sonnenrad 5 und je vier Planetenrädern
3 und Zwischenrädern 4, die um das hier feststehende Sonnenrad 5 umlaufen und hier
alle den gleichen Durchmesser wie das Sonnenrad 5 besitzen.
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Aus der Fig. 2 ist die Steuerung der der Umlaufbewegung überlagerten
verzögernden oder beschleunigenden Zusatzbewegung der Abnahmemesser 1 zu erkennen.
Die Steuerung der Zusatzbewegung erfolgt
von einer in eine Scheibe 35 eingearbeiteten
Steuerkurve 6 aus und wird vermittels der Kurbeln 17, 18 auf die umlaufenden hebelartigen
Schwingen 2 übertragen.
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Gemäß Fig. 3 erfolgt der Antrieb der Vorrichtung mit konstanter Drehzahl
über das Stirnrad 9, das durch eine Buchse 11 mit einem Antriebskreuz bzw. einer
hier viereckigen Antriebsscheibe 10 starr verbunden ist. Die Buchse 11 ist in einem
Stehlager 12 gelagert, das gleichzeitig eine flanschartige Steuerscheibe 35 besitzt,
in die die Steuerkurve 6 eingearbeitet ist. Die Buchse 11 nimmt ferner die Zentral-bzw.
Sonnenradachse 13 auf, die an ihrem rückwärtigen Ende in einem Stützlager 14 gehalten
und mit diesem durch einen Kegelstift verkeilt ist. Das Sonnenrad 5, das ein Stirnrad
ist, sitzt auf dem freien Ende der Zentralachse 13 und ist mit dieser durch einen
Kegelstift verkeilt, so daß es bei dieser Ausführungsform stets stillsteht. Auf
das freie Ende der Zentralachse 13 sind unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 15
bei diesem Ausführungsbeispiel vier hebelartige Schwingen 2 aufgereiht, die einzeln
beweglich sind und von denen in der Fig. 3 nur die beiden in der Horizontalstellung
befindlichen Schwingen gezeichnet sind. Durch eine Kröpfung der Lagerenden von drei
Schwingen 2 ist erreicht, daß die Schwinghebel 2 sämtlich in der gleichen Vertikalebene
umlaufen.
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Die Kraftübertragung erfolgt vom Antriebsrad 9 aus über die Buchse
11 auf das Antriebskreuz 10 und von diesem weiter mittels der im Antriebskreuz 10
gelagerten Kurbeln 17 und 18, die mittels des Bolzens 16 starr verbunden sind, auf
die mit Führungsschlitzen 29 a (Fig. 1 und 2) ausgestatteten Schwingen 2. Beim so
angetriebenen Umlauf der Schwingen 2 umkreisen die in den Schwingen 2 gelagerten
Planetenräder 3 und Zwischenräder 4 das feststehende Sonnenrad 5. Da die Planetenräder
3 und ihr Sonnenrad 5 von gleichem Durchmesser sind und weil die Zwischenräder4
sowohl mit dem feststehenden Sonnenrad 5 als auch mit den Planetenrädern 3 kämmen,
erfolgt bei der umlaufenden Abrollbewegung keine Eigenrotation der Planetenräder
3. Infolgedessen behalten die in den Planetenrädern 3 gelagerten Abnahmemesser 1
bei ihrer kreisförmigen Umlaufbewegung ständig ihre Vertikalrichtung ganz präzise
bei.
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Dies wird erreicht durch ein auf dem Planetenrad 3 befestigtes Führungsstück
19, das die Richtungskonstante vom Planetenrad 3 über ein Prismenstück 20 und einen
damit verstifteten Verschiebebolzen 21 auf das Abnahmemesser überträgt, das sich
somit ständig in vertikaler Richtung befindet.
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Die gleichmäßige Umlaufbewegung einer Schwinge 2 wird verändert,
sobald die in die Scheibe 35 eingearbeitete Steuerkurve 6 die Stellung der Kurbel
17 und 18 beeinflußt, die mittels eines Kugellagers 36 mit der Steuerkurve 6 zusammenwirkt.
Je nachdem ob die Steuerkurve 6 ansteigt oder abfällt, wird die betreffende Schwinge
2 durch die in dem Führungsschlitz 29 a mit einer Rolle 29 gleitende Kurbel 18 vorübergehend
beschleunigt oder verzögert, während die auf dem kreisförmig gestalteten Sektor
der Steuerkurve 6 gleitenden übrigen Kurbeln 17, 18 die gleichmäßige Umlaufbewegung
der übrigen Schwingen 2 nicht beeinflussen. Somit erfolgt normalerweise stets an
der gleichen Stelle des von den Abnahmemessern 1 beschriebenen Umlaufkreises eine
Änderung in der Umlaufgeschwindigkeit der einzelnen Schwingen 2. Ist die Steuerscheibe
35 im Lagerbock 12 drehend verstellbar,
so kann durch eine Winkeldrehung
der Steuerscheibe 35 und damit der Steuerkurve 6 der Zeitpunkt, in dem die Beschleunigung
oder Verzögerung der Umlaufbewegung der Schwingen 2 und damit der Abnahmemesser
1 erfolgt, verschoben werden.
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Jede umlaufende Schwinge 2 besitzt eine Lagernabe 23, in der ein
Bolzen 21 gelagert ist, der an seinem einen Ende den Messerhalter 28 trägt und an
seinem anderen Ende die Lagerachse des Planetenrades 3 bildet und ein Prismenstück
20 trägt, das mit dem Bolzen 21 verstiftet ist. Der Bolzen 2 ist in seiner Lagernabe
23 horizontal verschiebbar und damit ein Verschiebebolzen für das an ihm befindliche
Abnahmemesser 1. Das Prismenstück 20 kann beim Umlauf der Schwinge 2 gegen starr
angeordnete Kurvenstücke oder gegen die Anlanfrollen bzw. Kugellager 32 eines Steuerhebels
22 anlaufen und durch deren Einwirkung während der ununterbrochenen Rotation der
Vorrichtung parallel zur Zentralachse 13 horizontal verschoben werden. Hierbei wird
das mit dem Verschiebebolzen 21 verbundene Abnahmemesser 1 mitbewegt.
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Gemäß Fig. 4 ist an der Lagernabe 23 eine Kurvenbahn 24 angeordnet,
auf der bei einer Horizontalverschiebung des Verschiebebolzens 21 eine Steuerrolle
27 abrollt, die zu einer als Winkelhebel ausgebildeten Packungs-Festhalteklemme
25 gehört, die hier ein Beutelhalter ist. Der als Winkelhebel ausgebildete Beutelhalter
25 ist auf dem Messerhalter 28 mit Hilfe eines Bolzens 26 gelagert. Die auf der
Steuerbahn 24 laufende Winkelhebelrolle 27 steuert die Bewegung des Beutelhalters
25 derart, daß dieser beim Zurückgehen des Abnahmemessers 1 eine Zangenbewegung
ausführt. Diese Zangenbewegung erfolgt zu Beginn der Abnahme einer Packung 33 vom
Packungsstapel 34 bzw. bei Beginn der Entnahme eines Beutels 33 aus dem Vorratsbehälter
7, nämlich nachdem das Abnahmemesser 1 bis zur erforderlichen Tiefe in einen Beutel
33 hineingefahren ist, wodurch der abzunehmende Beutel 33 erfaßt wird. Bewegt sich
dagegen das Abnahmemesser 1 nach vorn, so gibt der Beutelhalter 25 den erfaßten
Beutel 33 wieder frei, wenn die Rolle 27 die Steigung der Gleitbahn 24 erreicht.
Diese Vorbewegung des Abnahmemessers 1 erfolgt beim Übergeben eines Beutels 33 an
die Greifer 31 der Transportkette 8 (Fig. 1).
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Gleichzeitig mit der Freigabe des Beutels 33 hat das betreffende
Abnahmemesserl seine Tiefstellung erreicht. Weil es in der Praxis möglich ist, daß
der Freigabezeitpunkt und der Übernahmezeitpunkt nicht ganz genau übereinstimmen,
wird der zu übergebende Beutel 33 gemäß Fig. 1 während des tJbergabevorganges auf
eine hin- und hergehende Auflageplatte 30 aufgesetzt, die in ihrer Bewegung so gesteuert
ist, daß sie sich beim Übergabevorgang in Richtung und mit der Geschwindigkeit der
übernehmenden Transportkette 8 bewegt. Das Aufsetzen der Beutelunterkante auf die
mitbewegte Auflageplatte 30 hat gleichzeitig den Vorzug, daß die Beutel nochmals
durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Bewegungsgeschwindigkeit gegenüber
der Transportkette 8 in ihrer senkrechten Stellung korrigiert werden können.
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Nunmehr kann die Übernahme des Beutels 33 durch die greiferähnlichen
Beutelhalter 31 der Transportkette 8 erfolgen.
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Je nach der Größe und Ausgestaltung der Verpackungsmaschine und der
einzelnen Getriebeteile kann die Anzahl der umlaufenden Schwingen 2 bzw.
der umlaufenden
Abnahmemesser 1 vergrößert oder verringert werden.