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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen von Verpackungen.
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In
den unterschiedlichsten industriellen Applikationen ist es bekannt
und üblich,
Produkte mittels Verpackungsmaschinen zu verpacken. Derartige Verpackungsmaschinen
können
unterschiedliche Ausgestaltungen, Geometrien und Materialbeschaffenheiten
aufweisen.
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Insbesondere
können
derartige Verpackungsmaschinen in Form von quaderförmigen Paketen
aus Karton gebildet sein.
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Während zur
Verpackung von Gegenständen
Verpackungsmaschinen unterschiedlichster Ausprägung im industriellen Einsatz
sind, wird das Öffnen
von Verpackungen noch überwiegend
manuell durchgeführt.
Dies beruht insbesondere auch auf dem Umstand, dass bei Öffnen von
Verpackungen der Inhalt dieser Verpackung nicht beschädigt werden
darf. Dies erfordert eine an die jeweilige Verpackung spezifische
Vorgehensweise beim Öffnen
der Verpackung. Dies gilt insbesondere dann, wenn in einer bestimmten
Applikation Verpackungen unterschiedlicher Größe geöffnet werden müssen. Ein
typisches Beispiel hierfür
sind aus Karton bestehende Pakete die zur Verpackung von Gegenständen unterschiedlicher
Größe dienen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen,
mittels derer Verpackungen unterschiedlicher Größe schnell und präzise geöffnet werden
können,
ohne den Inhalt der Verpackung zu beschädigen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
dient zum Öffnen
von Verpackungen und umfasst eine Halteeinrichtung zur Positionierung
und Lagefixierung einer Verpackung. Dabei liegt eine Kante der Verpackung
einer Schneideinrichtung freiliegend gegenüber. Die Vorrichtung umfasst
weiter eine Fördereinrichtung
zur Generierung einer Relativbewegung zwischen der Schneideinrichtung
relativ zur Kante, wobei mittels der Schneideinrichtung während der
Relativbewegung die Verpackung längs
der Kante geöffnet
wird.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass mit dieser Verpackungen unterschiedlicher Größe geöffnet werden können.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass durch das gezielte Aufschneiden der Kanten der Verpackung diese
geöffnet
werden kann, ohne dabei den Inhalt der Verpackung zu beschädigen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorrichtung
zum Öffnen
von als quaderförmigen
Paketen, die aus Karton oder dergleichen bestehen, genutzt.
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Das Öffnen der
Pakete erfolgt dann derart, dass die Decke des Pakets dadurch geöffnet wird, dass
mittels der Schneideinrichtung in aufeinander folgenden Schneidvorgängen die
an die Decke angrenzenden Kanten nacheinander geöffnet werden.
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Besonders
vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Vorrichtung hierzu eine
Transporteinrichtung auf, mittels derer das Paket in unterschiedlichen Positionen
so lagefixiert wird, dass dort nacheinander die Kanten des Pakets
mit der Schneideinrichtung geöffnet
werden können.
Durch diese Transporteinrichtung wird somit ermöglicht, dass mit derselben
Halteeinrichtung und Schneideinrichtung die unterschiedlichen Kanten
des Pakets geöffnet
werden können.
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Zur Öffnung einer
Kante kann entweder das an der Halteeinrichtung gelagerte Paket
relativ zur Schneideinrichtung bewegt werden. Alternativ kann auch
die Schneideinrichtung relativ zum stationär in der Halteeinrichtung gelagerten
Paket bewegt werden. In jedem Fall ist hierzu eine geeignete Fördereinrichtung
vorgesehen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
zur Ausbildung der Halteeinrichtung und der Fördereinrichtung zwei in senkrecht
zueinander orientierten Ebenen verlaufende Transportbänder vorgesehen.
Dabei liegen zwei an eine zu öffnende
Kante anschließenden
Seitenflächen
des die Verpackung bildenden Pakets an den einander zugewandten
Innenseiten des Transportbands an. Die zu öffnende Kante liegt in einem
Zwischenraum zwischen den Transportbändern frei.
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Diese
Ausführungsform
zeichnet sich durch einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau
aus, da die beiden Transportbänder
zugleich als Halteeinrichtung und als Fördereinrichtung dienen, mit
welcher das jeweilige Paket relativ zur Schneideinrichtung bewegt
werden kann.
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Weiterhin
ist vorteilhaft, dass durch eine geeignete Dimensionierung der Transportbänder ein breites
Spektrum von Paketen unterschiedlicher Größen geöffnet werden kann. Dabei ist
insbesondere vorteilhaft, dass die Pakete unabhängig von deren Größen durch
einfaches Anlegen an die Transportbänder lagefixiert werden können. Die
Transportbänder
können
somit ohne Anpassungen als Halteeinrichtung und Fördereinrichtung
für Pakete
unterschiedlicher Größe verwendet
werden.
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Die
Schneideinrichtung kann zum Öffnen
mit Laserstrahlen, Wasserstrahlen oder gerichteten Ultraschallwellen
arbeiten. Derartige Schneideinrichtungen zeichnen sich durch hochpräzise Schneidvorgänge aus.
Dabei ist zudem vorteilhaft, dass bei diesen Schneideinrichtungen
während
der Schneidvorgänge
nur geringe Staubentwicklungen auftreten.
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Die
Schneideinrichtung kann weiterhin mechanisch arbeitende Schneidköpfe wie
Scheibenfräser,
Messerköpfe
oder Sägeblätter aufweisen,
die sich durch einen robusten und kostengünstigen Aufbau auszeichnen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die zu öffnenden
Verpackungen auf einem Förderband
aufliegend in Sollpositionen gefördert
werden und dort mittels Halteeinrichtungen fixiert werden. In diesem
Fall ist als Schneideinrichtung ein Schneidkopf vorgesehen, der
entlang der bei der jeweils zu öffnenden
Verpackung die deren Decken begrenzenden Kanten abfährt und öffnet. Der Schneidkopf
kann mechanisch oder mit Laserstrahlen arbeiten. Mit dieser Variante
wird ein besonders rationeller Öffnungsvorgang
realisiert. Weiterhin kann der Schneidkopf eine einen Wasserstrahl
aussendende Schneiddüse
aufweisen.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Öffnen
von Verpackungen
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2:
Zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Öffnen
von Verpackungen
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3:
Drittes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Öffnen
von Verpackungen
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4:
Viertes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Öffnen
von Verpackungen
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5:
Fünftes
Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Öffnen
von Verpackungen
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6:
Sechstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Öffnen
von Verpackungen.
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Die 1 bis 3 zeigen
jeweils eine Seitenansicht von Vorrichtungen 1 zum Öffnen von
Verpackungen. Mit jeder Vorrichtung 1 können Verpackungen in Form von
quaderförmigen
Paketen 2 geöffnet
werden, wobei diese insbesondere aus Karton bestehen. Dabei können mit
den Vorrichtungen 1 gemäß den 1 bis 3 Pakete 2 unterschiedlicher Größe geöffnet werden.
In den 1 bis 3 ist dabei jeweils schematisch
das größte Paket 2 (mit durchgezogenen
Linien) und kleinste Paket 2 (mit gestrichelten Linien),
welches mit der Vorrichtung 1 geöffnet werden kann, dargestellt.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Vorrichtung 1 zum Öffnen
von Verpackungen. Als Halteeinrichtung zur Lagerung des zu öffnenden
Pakets 2 weist die Vorrichtung 1 zwei identisch
ausgebildete Transportbänder 3 auf.
Die Transportbänder 3 sind
in senkrecht zueinander orientierten Ebenen angeordnet. Dabei sind
die unteren längsseitigen
Ränder
der Transportbänder 3 wie
in 1 dargestellt parallel zueinander verlaufend in
geringem Abstand voneinander angeordnet.
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Nach
oben hin verbreitert sich der Abstand der Transportbänder 3,
so dass diese eine V-förmige Anordnung
bilden.
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Das
zu bearbeitende Paket 2 wird wie in 1 dargestellt
in eine Sollposition positioniert, so dass eine Kante 2a des
Pakets 2 in den Zwischenraum zwischen die Transportbänder 3 ragt
und die an die Kante 2a anschließenden Seitenflä chen des
Pakets 2 jeweils auf der Innenseite eines Transportbands 3 aufliegen.
Das jeweilige Paket 2 wird durch die Anpresskraft F, die
mittels einer nicht dargestellten mechanischen Einheit ausgeübt werden
kann, in dieser Sollposition liegend lagefixiert.
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Die
zwischen den unteren Rändern
liegende Kante 2a des Pakets 2 wird mittels einer
Schneideinrichtung 4 geöffnet.
Die Schneideinrichtung 4 umfasst im vorliegenden Fall eine
von einem Motor 5 angetriebene Spindeleinheit 6,
an deren Vorderende als Schneidwerkzeug ein Messerkopf 7 vorgesehen
ist. Anstelle des Messerkopfs 7 kann auch ein Scheibenfräser oder
ein Sägeblatt
eingesetzt werden. Durch die Spindeleinheit 6 wird der
Messerkopf 7 um eine in horizontaler (x-)Richtung verlaufende
Drehachse gedreht. Mit diesem Messerkopf 7 wird in das
Paket 2 im Bereich der Kante 2a eingeschnitten.
Dabei verläuft
im vorliegenden Fall die Ebene des Messerkopfs 7 in einer
vertikalen Ebene, das heißt
beim Schneidvorgang wird der Messerkopf 7 frontal auf die
Kante 2a zubewegt. Um die Schnitttiefe an die Dicke der Verpackung
anzupassen, kann mit einer nicht dargestellten Zustelleinrichtung
eine Zustellbewegung Δy zur
Positionierung des Messerkopfs 7 relativ zur Kante 2a erfolgen.
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Zur
Entfernung von bei dem Schneidvorgang entstehendem Staub ist der
Schneideinrichtung 4 eine Staubabsaugung 8 zugeordnet.
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Damit
mit der Schneideinrichtung 4 die Kante 2a über ihre
gesamte Länge
geöffnet
werden kann, wird durch die Transportbänder 3 das Paket 2 in
einer senkrecht zur Zeichenebene von 1 liegende
Fördereinrichtung
gefördert.
Dadurch wird die Kante 2a an dem Messerkopf 7 vorbei
bewegt und so von diesem vollständig
geöffnet.
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Zur Öffnung des
Pakets 2 werden mit der Vorrichtung 1 gemäß 1 die
an die Decke des Pakets 2 vier angrenzenden Ränder nacheinander
geöffnet.
Hierzu wird mit einer nicht dargestellten Transporteinrichtung,
wie zur Beispiel einem Greifer, das Paket 2 nacheinander
in unterschiedlichen Sollpositionen an den Transportbändern 3 angelegt,
so dass in jeder Sollposition jeweils eine Kante mit der Schneideinrichtung 4 geöffnet werden
kann.
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2 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 1.
Die Vorrichtung 1 gemäß 2 ist
aus denselben Komponenten wie die Vorrichtung 1 gemäß 1 aufgebaut.
Insbesondere weist die Vorrichtung 1 wiederum zwei Transportbänder 3 als Halteeinrichtung
und Fördereinrichtung
auf, mittels derer einerseits die Lagerung des jeweiligen Pakets 2 in
der Sollposition und die Förderung
der zu öffnenden
Kante 2a des Pakets 2 entlang der Schneideinrichtung 4 erfolgt.
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Weiterhin
besteht die Schneideinrichtung 4 wiederum aus einem Motor 5 sowie
einer Spindeleinheit 6 und einem an dieser drehbar gelagerten
Messerkopf 7. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ist
die Spindeleinheit 6 im vorliegenden Fall so orientiert,
dass der Messerkopf 7 um eine in vertikaler (y-)Richtung
verlaufenden Drehachse gedreht wird. Dementsprechende liegt in diesem
Fall der Messerkopf 7 in einer horizontalen Ebene. Mit dem
so orientierten Messerkopf 7 wird dieser in tangentialer
Richtung zur Kante 2a geführt, so dass diese durch den
Schneidvorgang gekappt wird.
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Durch
die Förderbewegung
der Transportbänder 3 wird
das Paket und damit die Kante 2a in einer senkrecht zur
Zeichenebene von 2 verlaufenden Förderrichtung
bewegt, wodurch die Kante 2a entlang des Messerkopfs 7 geführt wird
und so vollständig
von diesem geöffnet
wird.
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Die
Kontrolle der Schnitttiefe erfolgt wiederum über die Zustelleinrichtung,
die eine in y-Richtung verlaufende Zustellbewegung Δy des Messerkopfs 7 bewirkt.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung 1 zum Öffnen
von Paketen 2. Die Ausbildung der Halteeinrichtung und
Fördereinrichtung
in Form zweier Transportbänder 3 dieser
Vorrichtung 1 entspricht den Ausfüh rungsformen gemäß den 1 und 2.
Ebenso wie bei den Ausführungsformen
gemäß den 1 und 2 wird
auch bei der Vorrichtung 1 gemäß 3 das jeweils
zu öffnende
Paket 2 mittels der Transporteinheit in unterschiedlichen
Soll-Positionen an die Transportbänder 3 angelegt, so
dass in den einzelnen Soll-Positionen jeweils eine an die Decke
des Pakets 2 anschließende
Kante 2a geöffnet
werden kann.
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Das Öffnen einer
Kante 2a erfolgt wiederum mittels einer Schneideinrichtung 4,
die wiederum unterhalb der Transportbänder 3 angeordnet
ist, damit die im Zwischenraum zwischen den Transportbändern 3 liegende
Kante 2a des Pakets 2 von dieser geöffnet werden
kann.
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Im
Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 weist
die Schneideinrichtung 4 im vorliegenden Fall einen Laserkopf 9 mit
einen Laserstrahlen 10 emittierenden Laser auf. Die Strahlrichtung
der Laserstrahlen 10 verläuft in horizontaler (x-)Richtung.
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Anstelle
eines Laserkopfs 9 kann die Schneideinrichtung 4 gemäß 3 auch
einen Wasserstrahlen emittierenden Strahlkopf oder einen Ultraschallwellen
emittierenden Sender aufweisen.
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Auch
dieser Schneideinrichtung 4 ist eine Staubabsaugung 8 zugeordnet.
Weiterhin ist der Schneideinrichtung 4 wiederum eine Zustelleinrichtung
zur Durchführung
einer Zustellbewegung Δy
der Schneideinrichtung 4 zugeordnet, mit welcher die Schnitttiefe
während
des Schneidvorgangs vorgebbar ist.
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Durch
die horizontale Strahlrichtung der Laserstrahlen 10 erfolgt
eine tangentiale Führung
der Laserstrahlen 10 zur zu öffnenden Kante 2a.
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Um
mit der Schneideinrichtung 4 die gesamte Kante 2a öffnen zu
können
wird wiederum das Paket 2 durch die Transportbänder 3 in
einer senkrecht zur Zeichenebene in 3 verlaufenden
Förderrichtung
gefördert.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung 1 zum Öffnen von Verpackungen, wobei
diese wiederum von quaderfömigen
Paketen 2 gebildet sind. Die Pakete 2 werden auf
einem Förderband 11 aufliegend
gefördert,
wobei die Decken der Pakete 2, die zu öffnen sind, obenliegend angeordnet sind.
Zum Öffnen
eines Pakets 2 wird dieses mit dem Förderband 11 in eine
Sollposition eingefahren, in welcher das Paket 2 wie in 4 dargestellt
mit stellbaren Seitenführungen 12 und
einem stellbaren Niederhalter 13 lagefixiert wird. Die
Seitenführungen 12 und
der Niederhalter 13 bilden die Halteeinrichtung der Vorrichtung 1.
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Zum Öffnen des
Pakets 2 ist ein Schneidkopf 14 vorgesehen. Entsprechend
der Schneideinrichtung 4 der Vorrichtungen 1 gemäß den 1 und 2 umfasst
der Schneidkopf 14 eine motorisch getriebene Spindeleinheit 6,
an deren Vorderende als Schneidwerkzeug ein Messerkopf 7 vorgesehen
ist. Anstelle des Messerkopfs 7 kann auch ein Scheibenfräser oder
ein Sägeblatt
eingesetzt werden. Mittels einer nicht dargestellten Zustelleinheit
wird der Schneidkopf 14 an die zu öffnenden Kanten 2a angefahren,
wobei wie in 4 dargestellt, die Drehachse in
einem Winkel von 45° zur
Horizontalen geneigt ist und damit die Ebene des Messerkopfs 7 ebenfalls
in einem Winkel von 45° zur
Horizontalen geneigt ist.
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Zum Öffnen der
Kanten 2a wird der Schneidkopf 14 mit einer nicht
dargestellten Antriebseinheit verfahren, so dass der Messerkopf 7 entlang
der die Decke des Pakets 2 begrenzenden Kanten 2a geführt wird
und so diese öffnet.
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Zur
Entfernung von bei dem Schneidvorgang entstehendem Staub ist an
dem Schneidkopf 14 eine Staubabsaugung 8 vorgesehen.
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5 zeigt
eine Variante der Vorrichtung 1 gemäß 4. Auch
in diesem Fall werden Pakete 2 auf einem Förderband 11 gefördert. In
Erweiterung der Ausführungsform
gemäß 4 erfolgt
bei der Vorrichtung 1 gemäß 5 ein mehrspuriger
Transport von Paketen 2, so dass in diesem Fall simultan zwei
Pakete 2 mittels Halteeinrichtungen in Sollpositionen fixiert
werden können.
Als Halteeinrichtungen sind wiederum stellbare Seitenführungen 12 vorgesehen.
Zusätzlich
können
auch nicht dargestellte stellbare Niederhalter 13 eingesetzt
werden.
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Zum Öffnen der
Pakete 2 ist wiederum ein Schneidkopf 14 vorgesehen,
der durch eine Antriebseinheit verfahren werden kann, wodurch nacheinander
die die Decken der Pakete 2 begrenzenden Kanten 2a geöffnet werden.
Der Schneidkopf 14 arbeitet im vorliegenden Fall mit Laserlicht,
welches von einer Laserquelle 15 eingekoppelt wird. Zum Öffnen der Pakete 2 werden
durch Verfahren des Schneidkopfs 14 die Laserstrahlen 10 entlang
der zu öffnenden Kanten 2a geführt.
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6 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 4.
In Übereinstimmung
mit der Vorrichtung 1 gemäß 4 werden
auch in diesem Fall Pakete 2 auf einem Förderband 11 gefördert und
mittels der stellbaren Seitenführungen 12 und
dem stellbaren Niederhalter 13 in Sollpositionen lagefixiert.
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In
dieser Sollposition wird das jeweilige Paket 2 mit einem
Schneidkopf 14 geöffnet,
der in diesem Fall eine einen Wasserstrahl 16 aussendende Schneiddüse 17 aufweist.
Weiterhin weist der Schneidkopf 14 zum Sammeln des Wassers
einen Wasserrauffang-Trichter 18 auf.
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Das
Verfahren des Schneidkopfs 14 erfolgt analog zur Ausführungsform
gemäß 4.
In Erweiterung könnten
auch mehrere, beispielsweise zwei um 180° versetzte Schneidköpfe 14 simultan
zur Öffnung
eines Pakets 2 verfahren werden.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Paket
- 2a
- Kante
- 3
- Transportband
- 4
- Schneideinrichtung
- 5
- Motor
- 6
- Spindeleinheit
- 7
- Messerkopf
- 8
- Staubabsaugung
- 9
- Laserkopf
- 10
- Laserstrahlen
- 11
- Förderband
- 12
- Seitenführungen
- 13
- Niederhalter
- 14
- Schneidekopf
- 15
- Laserquelle
- 16
- Wasserstrahl
- 17
- Schneiddüse
- 18
- Wasserauffang-Trichter