-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sortierelement, welches dazu verwendet wird, einzelne Produkte aus einem Produktstrom gezielt auszusortieren.
-
Im Stand der Technik sind derartige Sortierelemente bekannt und werden gelegentlich auch als Pusher oder Pusherplatte bezeichnet. Ein solches Sortierelement ist seitlich knapp oberhalb einer Förderebene angeordnet, auf der die Produkte entlang eines Förderwegs in einer Förderrichtung X0 transportiert werden. In der Regel erfolgt der Transport der Produkte durch ein Transportband, dessen Oberseite hier die Förderebene bildet. Denkbar ist statt eines Transportbands auch ein Gleitblech, also eine Oberfläche, auf der die Produkte entlangrutschen. Dann bildet das Gleitblech die Förderebene.
-
Um ein Produkt aus dem Produktstrom auszusortieren, wird das Sortierelement mittels eines Schubmechanismus impulsartig quer zur Förderrichtung X0 in den Förderweg der Produkte und auf das betreffende Produkt zu bewegt, um es kurzfristig mit einem Impuls bzw. mit einer Schubkraft zu beaufschlagen. Dadurch wird das Produkt stark in eine quer zur Förderrichtung X0 verlaufende Sortierrichtung Y0 beschleunigt und kann dadurch aus dem Produktstrom aussortiert und beispielsweise in einen neben der Förderebene bzw. neben dem Förderband angeordneten Auffangbehälter hineinbefördert werden. Das Sortierelement wird zugleich zügig wieder zurück und aus dem Förderweg der nachfolgenden Produkte herausbewegt, um andere Produkte ungehindert passieren zu lassen oder durch Wiederholung des Vorgangs ebenfalls auszusortieren.
-
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Bewegung mancher Produkte, beispielsweise von Lebensmittel-Fertigpackungen, während und nach der Beaufschlagung unkontrolliert verläuft. Solche Verpackungen sind oft relativ flach und haben einen flachen, vom Boden mehr oder weniger beabstandeten oder hochgezogenen bzw. seitlich überstehenden Rand, wie er typischerweise bei Kunststoff-Tiefziehpackungen auftritt. Ein Beispiel wären Fertigpackungen mit Käse- oder Wurstscheiben, mit einer flachen Schale und einem oberhalb des Schalenbodens seitlich auskragenden Rand und mit einer bis an den Rand gezogenen und die Schale verschließenden Folie. Bei der Beaufschlagung solcher Produkte mit einem herkömmlichen Sortierelement springen die Produkte und werden teilweise von der Förderebene abgehoben oder überschlagen sich, was deren gezielte Überführung von der Förderebene herunter und in einen Auffangbehälter erschwert. Aufgrund der oft nur schmalen Kontaktfläche zwischen dem Sortierelement und dem Rand des Produkts entstehen außerdem nur geringe Reibkräfte zwischen diesen beiden Elementen, um das sich zunächst in Förderrichtung X0 bewegende Produkt ausreichend abzubremsen und erfolgreich in die Sortierrichtung Y0 umlenken zu können.
-
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Sortierelement zur Überwindung der vorgenannten Nachteile anzubieten. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Sortierelement nach Anspruch 1 und eine Sortiervorrichtung nach Anspruch 6. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das unkontrollierte Bewegungsverhalten der vorgenannten Produkte in Verbindung steht mit ihren vom Boden mehr oder weniger beabstandeten bzw. hochgezogenen Rändern. Wird ein Sortierelement bekannter Art sehr zügig seitlich gegen einen solchen Rand bewegt und mit einer Schubkraft beaufschlagt, tendiert dieser in der Regel leicht verformbare Rand dazu, sich aufgrund der Massenträgheit der Verpackung in den ersten Sekundenbruchteilen zunächst aufwärts zu verformen, bevor die Verpackung vollständig in Sortierrichtung Y0 beschleunigt ist. Dadurch entsteht in dem Rand eine vertikal von der Förderebene nach oben weg gerichtete Kraft, welche die Verpackung dann anhebt, unkontrolliert fortschleudert und ihre gezielte Aussortierung bzw. Förderung in einen Auffangbehälter entsprechend erschwert.
-
Ein erfindungsgemäßes Sortierelement löst die vorgenannte Aufgabe. Dazu umfasst das Sortierelement einen flachen Plattenkörper, der sich hauptsächlich in einer Längsrichtung X und einer dazu orthogonalen, vorzugsweise vertikalen Höhenrichtung Z erstreckt. Eine vorzugsweise horizontale Dickenrichtung Y erstreckt sich orthogonal zu den beiden Richtungen X, Z. In einer Anordnung des Sortierelements an einer Förderebene oder einem Förderband entspricht die Längsrichtung X des Sortierelements vorzugsweise der Förderrichtung Xo, und die Dickenrichtung Y entspricht vorzugsweise der Sortierrichtung Yc.
-
Der Plattenkörper umfasst eine im Wesentlichen ebene Anschlagseite, die in Höhenrichtung Z und in Längsrichtung X verläuft. Die Anschlagseite ist im Betrieb den Produkten des Produktstroms zugewandt und dazu vorgesehen, ein daraus auszusortierendes Produkt in der zuvor beschriebenen Weise seitlich zu beaufschlagen.
-
Erfindungsgemäß ist auf der Anschlagseite ein Profil mit wenigstens einer Längsrille vorgesehen, die sich in Längsrichtung X erstreckt. Eine solche Längsrille umfasst vorzugsweise einen sich in Längsrichtung X erstreckenden Rillengrund und zwei davon zur Oberfläche der Anschlagseite hin verlaufende Flanken. Diese Längsrille ist dazu vorgesehen, einen während der Beaufschlagung von der Anschlagseite kontaktierten Randbereich eines Produkts in vertikaler Richtung zu stabilisieren (Vertikalstabilisierung). Dies geschieht, indem der Randbereich während der Beaufschlagung wenigstens teilweise oder sogar bis zum Rillengrund in die Längsrille bzw. zwischen die Flanken der Rille hineinragt oder eingreift. Dabei wird der Randbereich in Höhenrichtung Z von den beiden übereinander liegenden Flanken, insbesondere von der unmittelbar oberhalb des Randbereichs liegenden Flanke der Längsrille übergriffen, sodass diese Flanke einer Aufwärtsbewegung des Randbereichs formschlüssig entgegensteht. Das Sortierelement selbst ist gegen eine Aufwärtsbewegung in Höhenrichtung Z gesichert bzw. geführt. Infolgedessen kann sich der Randbereich während der Beaufschlagung nicht mehr aufwärts verformen und wird stattdessen weitgehend stabil innerhalb der Längsrille geführt und gehalten, bis das Produkt vollständig beschleunigt bzw. die Vorschubbewegung des Sortierelements beendet ist. Während der gesamten Zeit der Beaufschlagung des Produkts durch das Sortierelement (vorzugsweise wenige Sekundenbruchteile) wird das Produkt über seinen in der Längsrille geführten und gehaltenen Randbereich erfindungsgemäß sicher und kontrolliert geführt, ohne dass während der Beaufschlagung eine Vertikalbewegung des Produkts erfolgt.
-
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Profil der Anschlagseite mehrere, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende und vorzugsweise gleichartige Längsrillen, die in Höhenrichtung Z in gleichmäßigen oder variierenden Abständen übereinander liegen. Dadurch kann ein und dasselbe Sortierelement auch für Produkte Verwendung finden, deren Randbereich in unterschiedlichen Z-Höhen liegt und jeweils in eine in der entsprechenden Höhe angeordnete Längsrille eingreifen kann. Für den erfindungsgemäßen Effekt genügt es dabei, wenn die jeweilige Längsrille den Randbereich des Produkts umgreift, selbst wenn der Rillengrund nicht exakt auf der gleichen Höhe liegt wie der Randbereich des Produkts. Entscheidend ist, dass eine ungehinderte Aufwärtsbewegung des Randbereichs (und damit der Verpackung) durch den formschlüssigen Kontakt zwischen Randbereich und oberer Rillenflanke zuverlässig unterbunden wird.
-
Vorzugsweise erstreckt sich die wenigstens eine Längsrille über die gesamte X-Länge der Anschlagseite. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Produkt bei der Beaufschlagung schon dann innerhalb des Profils der Anschlagseite geführt wird, während es sich aufgrund seiner ursprünglichen Bewegung in Förderrichtung X0 bzw. an der Anschlagseite entlang in deren Längsrichtung X bewegt, wobei der Randabschnitt innerhalb der Längsrille gleiten kann.
-
Alternativ können einzelne Längsrillen in unterschiedlichen Höhen auch unterschiedlich lang oder mit Unterbrechungen ausgebildet sein, um sich passgenau an verschiedene Randbereiche verschiedener Produkte anschmiegen zu können.
-
Die Längsrille kann im Y-Z-Querschnitt im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet sein, was deren Herstellung besonders vereinfacht. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die wenigstens eine Längsrille in einem Y-Z-Querschnitt ein Sägezahnprofil ausbildet. Das Sägezahnprofil umfasst eine obere Flanke, die sich ausgehend vom Rillengrund teilweise oder ausschließlich in Dickenrichtung Y von dem Plattenkörper K fort erstreckt. Eine zugehörige untere Flanke verläuft mit zunehmender Z-Höhe schräg zum Rillengrund G hin. Ein solches Profil unterbindet eine vertikale Aufwärtsbewegung des Randbereichs besonders gut, insbesondere, wenn die obere Flanke sich weitgehend oder ausschließlich in horizontaler bzw. in Dickenrichtung Y erstreckt. Andere, dem Fachmann leicht ersichtliche Profile, die einen Formschluss in vertikaler Richtung zwischen dem Randbereich eines Produkts und dem Profil der Anschlagplatte ermöglichen, sind ebenfalls denkbar.
-
Die Geometrie des Rillenprofils muss nicht über die gesamte Länge konstant sein, sondern kann auf die jeweiligen Produktformen hin optimiert werden. Beispielsweise kann sich die Tiefe einer Rille mit zunehmender Längsrichtung X vergrößern oder verringern. Denkbar ist es auch, einzelne Rillen schräg zueinander vorzusehen, um den Randbereich eines beaufschlagten Produkts während seiner Bewegung entlang der Anschlagfläche auf ein bestimmtes Höhenniveau zu führen.
-
Die in Dickenrichtung zu messende Tiefe einer Längsrille kann beispielsweise 0,2 mm bis 1,5 mm betragen, vorzugsweise beträgt die Tiefe 0,6 mm bis 1,0 mm. Der Plattenkörper kann eine Länge von beispielsweise 120 mm, eine Höhe von beispielsweise 60 mm sowie eine Dicke von beispielsweise 5 mm aufweisen.
-
Nach einer alternativen Ausführungsform kann die Längsrille auch als Stufe ausgebildet sein, mit einer vorzugsweise vertikalen unteren Flanke und einer sich daran anschließenden, sich vorzugsweise horizontal bzw. in Dickenrichtung vom Plattenkörper fort erstreckenden oberen Flanke. Eine vertikale Führung für den Randabschnitt eines Produkts ergibt sich dann ausschließlich durch die obere Flanke, an deren Unterseite der Randbereich bei der Beaufschlagung anliegt bzw. angepresst wird. Mehrere derartige Stufen können in Höhenrichtung so übereinander liegen und einander jeweils um das Maß einer oberen Flanke überragen, dass sich das Sortierelement mit zunehmender Höhe treppenartig in Dickenrichtung erweitert. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Randbereich eines Produktes - sollte er zunächst nicht in eine auf seiner Höhe liegenden unteren Stufe eingreifen - auch noch während einer möglicherweise bereits eintretenden Aufwärtsbewegung von einer darüber liegenden weiteren Stufe gegriffen und gegen eine weitere Aufwärtsbewegung stabilisiert wird. Die zuvor genannte Tiefe der Längsrille entspräche dann der Länge der oberen bzw. horizontalen Flanke der Stufe.
-
Der Plattenkörper kann einstückig mit dem Profil ausgebildet sein. Beispielsweise könnte ein im Wesentlichen flaches quaderförmiges Werkstück auf einer Seitenfläche spanend bearbeitet werden (insbesondere Fräsen), um in der Oberfläche die Längsrillen zu erzeugen. Stattdessen kann das Profil auch durch Prägen oder Pressen der gewünschten Anschlagfläche erzeugt werden. Alternativ kann es sich bei dem Plattenkörper auch um ein im Spritzgussverfahren, durch Tiefziehen oder im 3D-Druck hergestelltes Werkstück handeln. Vorzugsweise besteht der Plattenkörper oder zumindest dessen Anschlagfläche aus abriebfestem Material, beispielsweise aus POM (Polyoxymethylen). Das Profil kann auch durch Stanzen, Stauchen oder andere, dem Fachmann bekannte Verfahren zur Ausbildung einer profilierten Oberfläche erzeugt werden.
-
Alternativ kann das Profil auch eines oder mehrere separate Profilelemente aufweisen, die lösbar mit dem Plattenkörper verbindbar und je nach Anwendungsfall modular austauschbar sind.
-
Denkbar ist es auch, die Dicke des Plattenkörpers mit zunehmender Längsrichtung X zu vergrößern oder zu verringern, sodass der Plattenkörper keilförmig gestaltet ist. Unter Berücksichtigung aller Relativbewegungen des Produkts zum Sortierelement könnte dadurch besonders leicht erreicht werden, dass der Randbereich über seine gesamte Länge gleichzeitig in das Profil des Sortierelements eingreift.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auf der Anschlagseite des Sortierelements ein Stoppelement angeordnet, welches einen von der Anschlagfläche in Dickenrichtung abragenden Vorsprung aufweist. Dieser Vorsprung dient erfindungsgemäß dazu, die Weiterbewegung eines beaufschlagten Produkts entlang seiner ursprünglichen Bewegungsrichtung, nämlich in Förderrichtung X0, definiert zu beenden.
-
Dadurch kann ein Produkt mithilfe des Sortierelements in drei zueinander orthogonalen Richtungen geführt bzw. beaufschlagt und dadurch besonders sicher aussortiert werden. Bei der Beaufschlagung übt die Anschlagfläche des Sortierelements eine Schubkraft in Sortierrichtung Y0 auf das Produkt aus. In Längsrichtung X des Sortierelements bzw. in Förderrichtung X0 des auszusortierenden Produkts wirkt das erfindungsgemäße Stoppelement einer Bewegung entgegen. Schließlich sorgt die wenigstens eine Längsrille für eine Führung des Produkts bzw. seines Randbereichs in Höhenrichtung Z. Vorzugsweise ist das Stoppelement dazu an einem in Längsrichtung X oder in Förderrichtung X0 gesehen hinteren Ende der Anschlagfläche A angeordnet.
-
Das Stoppelement verkürzt die Bewegung des Produkts in Längsrichtung X bzw. in Förderrichtung X0 vorteilhaft. Zwar wird jedes Produkt vorzugsweise orthogonal zur Längsrichtung X0 beaufschlagt. Aufgrund der Überlagerung der Geschwindigkeiten des Produkts in Längsrichtung X0 und quer dazu verlässt das Produkt nach seiner Beaufschlagung die Förderebene in der Regel auf einer schräg zur Förderrichtung X0 verlaufenden Bahn, die also nicht vollständig orthogonal zur Förderrichtung X0 verläuft. Entsprechend muss ein das auszusortierende Produkt aufnehmender Auffangbehälter etwas stromabwärts und seitlich der Förderebene angeordnet sein, was die Baulänge der gesamten Anordnung nachteilig vergrößert. Mithilfe des Stoppelements kann die Bewegungskomponente in Förderrichtung X0 dagegen weitgehend oder vollständig beseitigt werden, sodass sich das beaufschlagte Produkt danach tatsächlich weitgehend orthogonal zur Förderrichtung X0 bewegt. Der Auffangbehälter kann dann mit Bezug auf die Förderrichtung etwa auf gleicher Position angeordnet werden wie das Sortierelement, wodurch die gesamte Anordnung weniger Baulänge beansprucht.
-
Eine erfindungsgemäße Sortiervorrichtung umfasst ein eine Förderebene bildendes Förderband zur Förderung diskreter Produkte auf der Förderebene. Die Förderung erfolgt entlang eines Förderwegs in einem Förderstrom und entlang der Förderrichtung X0. Wenigstens ein erfindungsgemäßes Sortierelement der zuvor beschriebenen Art ist vorgesehen, wobei es so seitlich zum Förderweg positioniert ist, dass sich der Plattenkörper mit seiner Anschlagseite im Wesentlichen orthogonal zur Förderebene sowie vorzugsweise in Förderrichtung X0 erstreckt. Die Anschlagseite ist dabei den auf dem Förderband bewegten Produkten zugewandt.
-
Weiterhin ist ein mit dem Sortierelement gekoppelter Schubmechanismus vorgesehen, der das Sortierelement zu einer Hin und Her-Bewegung antreibt, um gezielt ausgewählte und auf dem Förderband geförderte Produkte beaufschlagen und aussortieren zu können. Der Schubmechanismus kann beispielsweise pneumatisch oder elektromechanisch ausgebildet sein.
-
Die Bewegungsrichtung des Sortierelements entspricht einer Sortierrichtung Y0, die vorzugsweise parallel zur Dickenrichtung Y des Plattenkörpers verläuft. Vorzugsweise bewegt sich das Sortierelement in geringem Abstand oberhalb des Förderbandes, um Reibung mit dem Förderband zu vermeiden und dennoch auch flache Produkte beaufschlagen zu können.
-
Das Sortierelement der Sortiervorrichtung kann mithilfe des Schubmechanismus auf ein auszusortierendes Produkt des Produktstroms so weit zu bewegt werden, bis die Anschlagseite das Produkt mit einer Schubkraft in Sortierrichtung Y0 beaufschlagt und zugleich ein Randabschnitt des Produkts formschlüssig in wenigstens eine Längsrille des Sortierelements eingreift.
-
Das erfindungsgemäße Sortierelement kann auch für Auswerfer verwendet werden, die nicht mittels eines Schubantriebs quer zur Förderrichtung vor und zurück bewegt werden. Denkbar ist auch ein um eine vertikale Achse in den Förderweg hinein bzw. daraus herausschwenkbarer Arm (Flipperarm), der das Sortierelement so trägt, dass die Anschlagseite dem Produktstrom bzw. dem auszusortierenden Produkt zugewandt ist. Auch ein in den Förderweg verfahrbares, kurviges oder gerades Leitelement, entlang dessen ein ausgewähltes Produkt entlang der Förderebene aus dem Förderstrom herausgelenkt wird, kann auf seiner das Produkt führenden Seite ein erfindungsgemäßes Sortierelement oder dessen profilierte Anschlagseite aufweisen. Schließlich kann das Sortierelement oder dessen profilierte Anschlagseite auch an einzelnen, vorzugsweise flachen Leit- oder Schubelementen befestigt sein, die sich wahlweise bzw. segmentweise von oben oder seitlich in den Förderweg hinein- oder daraus herausklappen lassen.
-
Nachfolgend soll eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Figurenbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen
- 1 ein erfindungsgemäßes Sortierelement in perspektivischer Darstellung
- 2 eine Seitenansicht des Sortierelements in Zusammenwirkung mit einem Produkt,
- 3 eine vergrößerte Darstellung des Produkts im Eingriff mit dem Profil des Sortierelements, und
- 4 eine abgewandelte Form von stufenartigen Längsrillen.
-
1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Sortierelement S. Das Sortierelement umfasst einen im Wesentlichen rechteckigen, flachen Plattenkörper K, der sich in einer Längsrichtung X, einer Höhenrichtung Z und einer Dickenrichtung Y erstreckt. Eine dem Betrachter zugewandte Anschlagseite A ist in Längsrichtung X mit einer Mehrzahl von gleichartigen Längsrillen R versehen, die in dieser Ausführungsform in Höhenrichtung Z gleichmäßig beabstandet übereinander liegen und sich über die gesamte Länge des Plattenkörpers K in Längsrichtung X erstrecken.
-
An einem in Bezug auf die Längsrichtung X betrachteten Endbereich des Plattenkörpers K ist ein Stoppelement T auf der Anschlagseite A angeordnet, welches einen in Dickenrichtung Y von der Anschlagseite A hervorkragenden Vorsprung bildet. Das Stoppelement dient dazu, die Weiterbewegung eines sich entlang der Anschlagfläche A in Längsrichtung X bewegenden Produkts zu unterbinden und das Produkt diesbezüglich zu fixieren.
-
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Sortierelement S in Zusammenwirkung mit einem Produkt P, wobei das Stoppelement T in dieser Darstellung nicht gezeigt ist. Bei dem Produkt P handelt es sich um eine Lebensmittel-Fertigpackung, die im Kunststoff-Tiefziehverfahren hergestellt wurde. Im gezeigten Fall handelt es sich um eine Schale mit seitlich überstehendem und in einem Randbereich E endenden Rand.
-
Das Produkt P wird auf einer von einem Förderband gebildeten, vereinfacht dargestellten Förderebene N gefördert, wobei sich die Förderrichtung X0 in dieser Darstellung senkrecht zur Zeichenebene erstreckt und dem Betrachter zugewandt ist. Anstelle eines Förderbandes kann auch ein Gleitblech vorgesehen sein, auf dem die Produkte in Förderrichtung X0 entlanggleiten oder -rutschen, beispielsweise aufgrund eines Gefälles. Seitlich neben dem Produktstrom ist ein erfindungsgemäßes Sortierelement S angeordnet, dessen Anschlagseite A sich orthogonal zur Förderebene N bzw. in Förderrichtung X0 und in Höhenrichtung Z erstreckt und den auf der Förderebene N geförderten Produkten P zugewandt ist.
-
Das Sortierelement S ist mit einem Schubmechanismus M gekoppelt, der dazu ausgebildet ist, das Sortierelement S in bzw. entgegen der Sortierrichtung Y0 vor und zurück zu bewegen, um dadurch ein auf der Förderebene N gefördertes Produkt P mit der Anschlagseite A seitlich stoßartig beaufschlagen und in Sortierrichtung Y0 von der Förderebene N herunterstoßen zu können.
-
2 zeigt den Moment, in dem das Sortierelement S in seiner Seitwärtsbewegung den Randbereich E des Produkts P erreicht. Dabei greift der Randbereich E in eine auf der Anschlagseite A ausgebildete Längsrille R so ein, dass zumindest eine Aufwärtsbewegung des Randbereichs E während der Beaufschlagung des Produkts formschlüssig unterbunden wird.
-
3 zeigt den Eingriff des Randbereichs E in die Längsrille R in vereinfachter vergrößerter Darstellung. Jede Längsrille R ist als Sägezahnprofil ausgebildet, wobei sich von einem tiefer im Plattenkörper K verlaufenden Rillengrund G eine obere Flanke weitgehend horizontal in Dickenrichtung Y erstreckt, während sich eine untere Flanke mit zunehmender Höhenrichtung Z schräg zum Rillengrund G hin aufwärts erstreckt. Die obere Flanke übergreift dabei den Randbereich E des Produkts P, sodass dieser gegen eine ungewollte Aufwärtsbewegung formschlüssig blockiert ist.
-
4 zeigt in vereinfachter Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die einzelnen Längsrillen R Stufenform haben und den Plattenkörper K von unten nach oben mit Kanten bzw. Stufen erweitern.
-
Bezugszeichenliste
-
- A
- Anschlagseite
- E
- Randbereich des Produktes
- G
- Rillengrund
- K
- Plattenkörper
- M
- Schubmechanismus
- N
- Förderebene
- P
- Produkt
- R
- Längsrille
- S
- Sortierelement
- T
- Stoppelement
- X
- Längsrichtung des Sortierelements
- X0
- Förderrichtung
- Y
- Dickenrichtung des Sortierelements
- Y0
- Sortierrichtung
- Z
- Höhenrichtung
