-
Die Erfindung betrifft einen Kistenwechsler mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.
-
Kistenwechsler, auch als Kistenwechselsystem bezeichnet, werden in der produzierenden Industrie seit Langem eingesetzt. Hierbei werden aus einer Produktionsmaschine ausgeworfene, schüttfähige Produkte, wie beispielsweise Schrauben, Federn oder auch Stanzteile in Kisten gesammelt, wobei eine Wechselvorrichtung angeordnet ist, über die gefüllte Kisten abgeführt und leere Kisten zugeführt werden.
-
In der
EP 3 025 971 A1 ist ein Kistenwechsler beschrieben, der zwei vertikal beabstandet zueinander angeordnete horizontale Förderbänder aufweist. Horizontal beabstandet zu dieser Förderbandanordnung ist ein Vertikalförderer angeordnet, über den ein Umsetzen einer auf dem oberen Förderband angeordneten Kiste in einen vor dem unteren Förderband vorhandenen Aufgabebereich erfolgen kann, nachdem zuvor eine hier über eine Schütte befüllte Kiste über das untere Förderband aus dem Aufgabebereich herausgefördert worden ist.
-
Nachteilig an diesem vorbekannten Kistenwechsler ist, dass dieser viel Platz beansprucht und nur eine begrenzte Flexibilität aufweist und zudem aufwendig und kostenintensiv herzustellen ist.
-
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kistenwechsler bereitzustellen, der kompakt ist, flexibel einsetzbar ist und zudem aufwandminimiert herzustellen ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Kistenwechsler mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
-
Mit der Erfindung ist ein Kistenwechsler bereitgestellt, der kompakt ist, flexibel einsetzbar ist und zudem aufwandminimiert herzustellen ist. Dadurch, dass ein Gehäuse angeordnet ist, in dem Befüllungsschacht, Leerbehälterschacht und Ausgabeschacht hintereinander angeordnet und über eine Fördereinrichtung miteinander verbunden sind, wobei in dem Leerbehälterschacht und der Ausgabeschacht wenigstens eine Hebeeinrichtung angeordnet ist, über die eine erste Kiste über eine zweite, auf der Fördereinrichtung befindliche Kiste anhebbar ist und wobei eine Steuereinheit angeordnet ist, über welche die Fördereinrichtung und die Hebeeinrichtung steuerbar ist, ist auf kleinstem Raum innerhalb des Gehäuses eine horizontale sowie vertikale Förderung von Kisten ermöglicht, um jeweils eine befüllte Kiste aus dem Ausgabeschacht heraus und eine leere Kiste in den Ausgabeschacht hinein zu fördern. Dabei ist eine Stapelung von leeren und befüllten Kisten innerhalb des Gehäuses ermöglicht.
-
Unter dem Begriff „Kiste“ wird vorliegend eine im Wesentlichen quaderförmige Stapelkiste verstanden, die außen umlaufend wenigstens eine, üblicherweise mehrere horizontale Rippen aufweist, insbesondere ein sogenannter Euronormbehälter.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die Fördereinrichtung durch wenigstens ein Förderband oder wenigstens eine Förderkette, bevorzugt durch zwei parallel beabstandet zueinander angeordnete Förderketten oder Förderbänder gebildet, die über einen Förderantrieb betrieben sind und über die eine auf diese aufgesetzte Kiste durch die Schachtabschnitte förderbar ist.
-
In Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse einen in den Befüllungsschacht mündenden Zufuhrtrichter auf. Hierdurch ist eine gerichtete Befüllung einer in dem Befüllungsschacht befindlichen Kiste erzielt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Zufuhrtrichter eine schwenkbare Klappe auf, über die er verschließbar ist. Hierdurch ist nach Verschließen des Aufgabetrichters ein Puffervolumen zur Aufnahme von Schüttgut geschaffen, wodurch bei kontinuierlicher Zuführung von Schüttgut ein Kistenwechsel ermöglicht ist. Nach einem erfolgten Kistenwechsel kann die in dem Aufgabetrichter gepufferte Menge durch Öffnen der Klappe in die neu bereitgestellte Kiste abgegeben werden. Bevorzugt ist die Klappe mit einer Feder verbunden, die gegen die Klappe in Schließrichtung vorgespannt ist.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist die wenigstens eine Hebeeinrichtung wenigstens einen Spindeltrieb auf, über den wenigstens ein Mitnehmer zum Anheben einer Kiste vertikal verfahrbar ist. Hierdurch ist eine vertikale Förderung einer Kiste ermöglicht, wodurch eine weitere Kiste unter diese platzierbar ist.
-
Förderantrieb und Spindelantrieb sind vorteilhaft als Elektromotor ausgebildet und bevorzugt über eine gemeinsame Stromleitung gespeist. Hierdurch ist der Kistenwechsler nach Verbindung der Stromleitung mit einer Stromquelle unmittelbar einsatzbereit. Die Flexibilität des Kistenwechslers kann noch dadurch erhöht werden, dass das Gehäuse des Kistenwechslers mit Rollen versehen ist.
-
In Ausgestaltung der Erfindung sind gegenüberliegend beabstandet zueinander zwei Hebebrücken angeordnet, zwischen denen die wenigstens eine Fördereinrichtung verläuft und die jeweils über wenigstens einen Spindeltrieb vertikal verfahrbar sind, wobei an den Hebebrücken jeweils verschwenkbare oder ausfahrbare Mitnehmer zur Aufnahme einer Kiste angeordnet sind. Hierdurch ist ein bedarfsweises Mitnehmen und Anheben einer Kiste ermöglicht. Vorzugsweise erstrecken sich die Hebebrücken jeweils über den Leerbehälterschacht und den Ausgabeschacht.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Steuersegmente angeordnet, die bei Überfahren einer Hebebrücke ein Verschwenken wenigstens eines Mitnehmerhakens bewirken.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Spindelantrieb angeordnet, über den die Spindeln der Spindeltriebe synchron zueinander rotierbar sind. Hierdurch ist ein gleichzeitiges, synchrones Anheben von zwei benachbarten Behältern ermöglicht.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Befüllungsschacht eine Wiegeeinrichtung angeordnet, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Hierdurch ist eine gewichtsabhängige Steuerung des Kistenwechslers ermöglicht. Nach Erreichen eines vorgegebenen Grenzgewichts der auf der Wiegeeinrichtung befindlichen Kiste - entsprechend einem gewünschten Füllgrad - kann über die Steuereinheit automatisch die Förderung der befüllten Kiste aus dem Befüllungsschacht heraus und die Förderung einer leeren Kiste in den Befüllungsschacht hinein initiiert werden.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Sensor zur Erfassung der Position der Hebeeinrichtung angeordnet. Hierdurch ist eine definierte vertikale Position einer Kiste detektierbar, beispielsweise um eine ausreichende Höhe einer ersten Kiste zur Positionierung einer zweiten Kiste unter diese erste. Bevorzugt ist wenigstens ein Sensor zur Erfassung einer unteren Position, in der eine aufgenommene Kiste auf der Fördereinrichtung aufliegt, und einer oberen Position, in der eine aufgenommene Kiste über eine auf der Fördereinrichtung befindliche Kiste angehoben ist, angeordnet.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hebeeinrichtung einen Manipulator zur Betätigung einer an dem Zufuhrtrichter angeordneten Klappe aufweist, wobei ein Sensor zur Erfassung einer Klappenposition angeordnet ist, in welcher die Klappe über den Manipulator geöffnet ist. Hierdurch ist eine Betätigung der Klappe durch Verfahren der Hebeeinrichtung in eine definierte Position ermöglicht.
-
In Weiterbildung der Erfindung der Manipulator durch eine an der Hebevorrichtung angeordnete Nase gebildet ist, über die durch Mitnahme eines an der Klappe angeordneten Hebels ein Verschwenken der Klappe entgegen der Vorspannung der Feder erzielbar ist. Hierdurch ist eine zuverlässige, mechanische Betätigung der Klappe erzielt.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit programmierbar ausgebildet und derart programmiert, dass ein automatischer Kistenwechsel durch definierte Zwangsfolgesteuerung von Hubeinrichtung und Fördereinrichtung ermöglicht ist.
-
Eine Zwangsfolgesteuerung auch Ablaufsteuerung genannt, ist dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Vorgänge wie beispielsweise Ein- und Ausschalten von Antrieben oder Bewegungen von Stellzylindern in ihrem zeitlichen Ablauf nach einem festgelegten Programm in zwangsweiser Abhängigkeit von erreichten Positionen oder jeweils abgeschlossenen Teilvorgängen schrittweise gesteuert werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in wenigstens einem der Schachtabschnitte Befüllungsschacht, Leerbehälterschacht und Ausgabeschacht wenigstens ein Sensor zur Detektierung des Vorhandenseins einer Kiste angeordnet ist, der mit der Steuereinheit verbunden ist. Hierdurch ist eine Meldung über einen Kistenmangel, beispielsweise über eine mit der Steuereinheit verbundene Anzeige ermöglicht.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist die Steuereinheit eine Schnittstelle zur Datenverbindung mit einer Produktionsmaschine auf. Dabei kann die Schnittstelle unidirektional oder bidirektional ausgebildet sein. Hierdurch ist beispielsweise die Übertragung eines Stoppsignals bei Fehlen einer Kiste in einem definierten Schachtabschnitt des Kistenwechslers ermöglicht.
-
In Ausgestaltung der Erfindung sind der Förderantrieb und der Spindelantrieb jeweils durch einen Elektromotor gebildet. Hierdurch ist ein Anschluss von Pneumatik- oder Hydraulikquellen nicht erforderlich. Es wird lediglich die Verbindung mit einer Stromquelle benötigt. Hierdurch ist ein flexibler Einsatz des Kistenwechslers erzielt.
-
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
- 1 Die schematische Darstellung eines Kistenwechslers;
- 2 den Kistenwechsler aus 1 in einer teiltransparenten Darstellung (ohne Steuereinheit);
- 3 den Kistenwechsler aus 1 in einer weiteren teiltransparenten Darstellung (ohne Steuereinheit);
- 4 die Darstellung der Fördereinrichtung des Kistenwechslers aus 1 ;
- 5 die Darstellung des Hubantriebs mit Spindeln des Kistenwechslers aus 1 ;
- 6 die Detaildarstellung einer Hebebrücke des Kistenwechslers aus 1 und
- 7 die Detaildarstellung des Klappenmechanismus des Zufuhrtrichters des Kistenwechslers aus 1.
-
Der als Ausführungsbeispiel gewählte Kistenwechsler umfasst ein Gehäuse 1 in dem ein Ausgabeschacht 11, ein Leerbehälterschacht 12 und ein Befüllungsschacht 13 angeordnet sind, welche über eine auf dem Boden 14 des Gehäuses 1 abgeordnete Fördereinrichtung 2 miteinander verbunden sind. Ausgabeschacht 11 und Leerbehälterschacht 12 sind über Führungs- und Trennelemente 17 getrennt, die als Kisteneinführ- und Führungshilfe dienen. An dem Gehäuse 1 ist ein Zufuhrtrichter 16 vorhanden, der in dem Befüllungsschacht 13 mündet. An dem Zufuhrtrichter 16 ist eine Klappe 161 schwenkbar angeordnet, über die er verschließbar ist. Die Klappe 161 ist mit einer Feder 162 verbunden, die gegen die Klappe 161 in Schließrichtung vorgespannt ist. Bodenseitig ist in dem Befüllungsschacht 13 eine Waage 4 angeordnet. Das Gehäuse 1 ist im Ausführungsbeispiel mit Rollen 18 versehen, über die es verfahrbar ist.
-
Die Fördereinrichtung 2 umfasst zwei parallel beabstandet zueinander angeordnete umlaufende Förderketten 21, die über einen gemeinsamen Förderantrieb 22 angetrieben sind. Der Förderantrieb ist im Ausführungsbeispiel ein Elektromotor.
-
In dem Gehäuses 1 ist eine Hebeeinrichtung 3 angeordnet. Die Hebeeinrichtung 3 umfasst zwei Hebebrücken 31, die jeweils an einer Seitenwand 15 angeordnet und über dort vorhandene Führungsstreben 151 geführt sind und die sich über den Ausgabeschacht 11 und des Leerbehälterschacht 12 des Gehäuses 1 erstrecken. Die Hebebrücken 31 weisen jeweils zwei Spindelmuttern 322 auf, die jeweils mit einer Spindel 321 im Eingriff sind, wodurch jeweils ein Spindeltrieb 32 gebildet ist. Die Spindeltriebe 32 sind über einen gemeinsamen Zahnriemen 33 mit einem Spindelantrieb 34 verbunden, über den sie synchron antreibbar sind. Der Spindelantrieb 34 ist Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Elektromotor. Förderantrieb 22 und Spindelantrieb 34 sind hier über einen gemeinsamen Stromanschluss gespeist, wodurch die Flexibilität erhöht ist.
-
Die Hebebrücken 31 weisen im Bereich des Ausgabeschachtes 11 und des Leerbehälterschachtes 12 jeweils zwei beabstandet zueinander schwenkbar angeordnete Mitnehmerhaken 311 auf, die über eine gemeinsame Schwenkwelle 313 miteinander verbunden sind. Die Mitnehmerhaken 311 der beiden Hebebrücken 31 sind gegenüberliegend zueinander positioniert.
-
Die Mitnehmerhaken 311 sind über - nicht dargestellte - Federscheiben in ihrer Bewegung gehemmt. Jeweils ein Mitnehmerhaken 311 einer Schwenkwelle 313 weist einen Steuernocken 312 auf, der in zugeordnetes, an einer Seitenwand 15 des Gehäuses 1 angeordnetes Steuerprofil 152 eingreift. In dem Ausgabeschacht 11 und dem Leerbehälterschacht 12 sind jeweils an beiden Seitenwänden 15 zwei gegenüberliegend angeordnete Steuerprofile 152 vorhanden. In den Steuerprofilen 152 sind Steuersegmente 153 positioniert, welche bei Überfahren eines Mitnehmerhakens 311 dessen Ein- oder Ausschwenken bewirken. In dem Ausgabeschacht 11 und dem Leerbehälterschacht 12 sind unterschiedliche Steuersegmente 153 an den Steuerprofilen 152 in unterschiedlichen Positionen angeordnet.
-
In dem Gehäuse 1 sind parallel zu einer Seitenwand 15 eine Sensoranordnung 5 zur Detektierung einer Position einer Hebebrücke 31 beabstandet zueinander positioniert. Ein erster Sensor 51 befindet sich in einer unteren Position, ein zweiter Sensor 52 in einer oberen Position und ein dritter Sensor 53 in einer Trichteröffnungsposition der Hebebrücke 31.
-
Es ist eine Steuereinheit 6 angeordnet, die mit der dem Förderantrieb 22 der Fördereinrichtung 2, dem Spindelantrieb 34 der Hebeeinrichtung 3 und der Waage 4 verbunden ist.
-
Über den Kistenstapler werden Werkstücke aus einen vorgelagertem Prozess nach in der Steuereinheit 6 einstellbaren Vorbedingungen -beispielsweise Kistenwechsel nach erreichtem Füllgewicht - in Kisten 7 abgefüllt. Die zu füllenden Kisten 7 werden gestapelt dem Leerbehälterschacht 12 zugeführt. Die gefüllten Kisten 7 werden gestapelt über den Ausgabeschacht 11 abgegeben.
-
Über die entsprechend programmierte Steuereinrichtung ist eine Automatik realisiert, die nachfolgend beschrieben wird:
- Aus einer Grundstellung heraus werden bei gestarteter Automatik die beiden Hebebücken 31 durch Ansteuerung des Spindelantriebs 34 über Drehung der vier Spindeln 321 nach oben gefahren. Die an den Hebebrücken 31 montierten Mitnehmerhaken 311 werden Hub- und Schachtabhängig durch Überfahren der Steuersegmente 153 aus und eingefahren, um im ausgeschwenkten Zustand die Kisten 7 mitzunehmen. Hierzu weisen die Kisten 7 umlaufende Stege 71 auf, die auf den ausgefahrenen Mitnehmerhaken 311 aufliegen.
-
Im Ausgabeschacht 11 werden immer alle Kisten mit angehoben. Hingegen wird im Leerbehälterschacht die unterste Kiste 7 nie mit angehoben. Erreichen die Hebebrücken 31 den zweiten Sensor 52, so steht nur eine leere Kiste 7 auf den Fördererketten 21.
-
Angesteuert durch die Steuereinheit 6 treibt der Förderantrieb 22 die Förderketten 21 an, welche die leere Kiste 7 unter den über die Klappe 161 verschlossenen Zufuhrtrichter 16 fördern. Die Position der auf den Förderketten 21 befindlichen Kiste wird kontinuierlich über einen Entfernungssensor 54 ermittelt, der mit der Steuereinheit 6 verbunden ist. Hat die leere Kiste 7 ihre Position zur Befüllung erreicht, wird der Förderantrieb 22 durch die Steuereinheit 6 gestoppt. Der geschlossene Zufuhrtrichter 16 fungiert in dieser Phase als Pufferbehälter für die aus dem vorgelagerten Prozess eingebrachte Werkstücke.
-
Nachfolgend wird der Spindelantrieb 34 durch die Steuereinheit 6 derart angesteuert, dass die Hebebrücken 31 in eine Trichteröffnungsposition weiter hochbewegt werden. Dabei nehmen endseitig an den Hebebrücken 31 angeordnete Nasen 314 einen an der Klappe 161 angeordneten Hebel 163 mit, wodurch die Klappe 161 entgegen der Vorspannung der Feder 162 geöffnet wird. Bei Erreichen der Trichteröffnungsposition, die der Steuereinheit 6 durch dem dritten Sensor 53 gemeldet wird, stoppt die Steuereinheit 6 den Spindelantrieb 34.
-
Die Werkstücke aus dem vorgelagerten Prozess fallen nun durch den Zufuhrtrichter 16 in die Kiste 7 in dem Befüllungsschacht 13. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Befüllung der Kiste 7 kann die Fördereinrichtung 2 über die Steuereinheit 6 derart angesteuert sein, dass eine Vor- und Zurückbewegung der Kiste 7 unter dem Zufuhrtrichter 16 erfolgt. Wird das voreingestellte Kriterium erreicht (Stückzahl, Zeit, Gewicht), wird der Spindelantrieb 34 durch die Steuereinheit 6 angesteuert und die Spindeln 32 werden derart gedreht, dass die Hebebrücken 31 auf die obere Position herunterbewegt werden. Hierbei wird die Klappe 161 durch die Feder 162 zurück in ihre Schließposition bewegt, wodurch der Zufuhrtrichter 16 geschlossen wird. (Im Ausführungsbeispiel ist das voreingestellte Kriterium das Gewicht, das über die Waage 4 an die Steuereinrichtung 6 gemeldet wird. Zur Erfassung einer Zeitspanne kann in der Steuereinrichtung ein Timer angeordnet sein. Eine Erfassung der Stückzahl kann über eine anzuordnende, mit der Steuereinrichtung 6 verbundene Zähleinrichtung oder auch durch Datenübertragung der Produktionseinrichtung des vorgelagerten Prozesses erfolgen.)
-
In dieser Position der Hebebrücken 31 sind die Kistenstapel in dem Leerbehälterschacht und dem Ausgabeschacht 11 noch angehoben. Die Steuereinheit steuert nun den Förderantrieb 22 derart an, dass Förderketten die nun gefüllte Kiste 7 in den Ausgabeschacht 11 fördern. Das Erreichen dieser Position, in welcher der Förderantrieb 22 gestoppt wird, wird der Steuereinheit 6 durch den Entfernungssensor 54 gemeldet.
-
Nachfolgend steuert die Steuereinheit den Spindelantrieb 34 derart an, das die Hebebrücken 31 in die untere Position bewegt werden, welche der Steuereinheit durch den ersten Sensor 51 gemeldet wird. Bei Erreichen dieser Position wird in dem Leerbehälterschacht 12 eine leere Kiste 7 auf die Förderketten gestellt.
-
Nachfolgend beginnt die Automatik von Neuem, wobei die Hebebrücken 31 wieder über die Spindeltriebe 32 durch den Spindelantrieb 34, gesteuert durch die Steuereinrichtung 6 wiederum in die obere Position angehoben werden. Dabei werden über die durch die verschieden positionierten Steuersegmente 153 an unterschiedlichen Stellen ausgeschwenkten Mitnehmerhaken 311 im Ausgabeschacht 11 alle Kisten 7 angehoben, wohingegen im Leerbehälterschacht 12 die unterste Kiste nicht mit angehoben wird, sondern auf den Förderketten 21 verbleibt und nachfolgend, wie zuvor beschrieben, über die Förderketten 21 in den Befüllungsschacht 13 gefördert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
