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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Der Greiferkopf kann die Gebindelage form- oder kraftschlüssig erfassen. Wenn
der Greiferkopf zum Klemmen jeweils einer Gebinde lage ausgebildet ist und die Gebinde
auch fest genug sind, kann die Maschine beispielsweise Gebinde in Form von Kartons
oder Kisten umsetzen. Bei Ausbildung des Greiferkopfes mit entsprechenden Haken
kann die Maschine zum lagenweisen Aufsetzen von Flaschenkästen auf Paletten verwendet
werden. Dementsprechend ist auch ein Hauptanwendungsgebiet der Erfindung das Beladen
von Paletten mit Flaschenkästen, wie dies in der Brauerei- und Mineralwasserindustrie
durchgeführt wird. Dabei kann der Tisch entweder mit fertigen Gebindelagen - also
mit einer fertigen Schicht von neben- und hintereinander angeordneten Gebinden -
jeweils auf einmal beschickt werden. Es kann aber die Gebindelage erst auf dem Tisch
gebildet werden, indem die Gebinde beispielsweise in einer Reihe zugeführt und dann
quer zur Zuführrichtung jeweils eine bestimmte Anzahl von Gebinden nebeneinandergesetzt
wird, um so die Lage zu bilden. Dementsprechend ist der Palettenstation einer Maschine
nach der Erfindung normalerweise ein Zu- und Abführförderer für leereund beladene,
bzw. beladene und leere Paletten zugeordnet und dem Tisch ein Förderer zum Zu- bzw.
Abführen der Gebinde.
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Bei den bekannten Maschinen ist der Ausleger als mehrstufiger Teleskopzylinder
ausqebildet. Um die horizontale Bewegung des Greiferkopfes zwischen Positionen über
dem Tisch und der Palettenstation zu ermöglichen, wird der an seinem Ende den Greiferkopf
tragende Teleskopzylinder verlängert oder verkürzt.
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Diese bekannte Maschine ist in verschiedener Hinsicht nachteilig.
So muß der Teleskopzylinder ausserordentlich steif und dementsprechend schwer ausgebildet
sein. Damit ist die Lastaufnahmefähigkeit des Greiferkopfes von vorneherein begrenzt.
Auch ist die Antriebseinrichtung zum Bewegen des Greiferkopfes relativ aufwendig,
da eine Mehrzahl von Teleskopelementen gesteuert bewegt werden muß; auch ist das
Verhältnis von maximalem Greiferkopfweg zu Gesamtlänge des Auslegers ungünstig.
Der maximale Greiferkopfweg ist immer erheblich gerinqer als die Länge des Auslegers.
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Für grössere Be- und Entladeleistungen in der Zeiteinheit hat man
daher schon derartige Maschinen mit zwei Säulen ausgebildet, zwischen welchen anstelle
des Auslegers eine auf- und niederverfahrbare Traverse angeordnet war.
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An der Traverse war wiederum ein Wagenndt dem Greiferkopf längs verfahrbar.
Derartige Maschinen sind zwar für große Umschlagleistungen vorzüglich geeignet.
Für geringere Umschlagsleistungen stellen sie jedoch einen verhältnismässig großen
Aufwand dar. Derartige Maschinen sind beispielsweise
in der DT-OS
25 45 186 beschrieben.
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Die Erfindung schafft eine für mittlere und kleinere Umschlagleistungen
geeignete Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, welche sich durch sichere
Funktion, einfache stabile Bauart, geringen Fertigungsaufwand und sehr präzises
Arbeiten auszeichnet, indem sie die Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 gemäß dem Kennzeichen desselben weiterbildet (hierbei wurde die Nomenklatur des
Werkes "Kinematische Getriebemodelle Miniatechnik" von Dr. Ing. Heinrich Brandenberger,
Schweizer Drucku. Verlagshaus AG, Zürich 8, Copyright 1955 verwendet).
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Auslegersäule nach Art eines
um einen entsprechenden Winkel drehbaren Galgens kann der Ausleger bei geringem
Gewicht sehr steif ausgebildet werden. Für die drehbare Lagerung der Säule im Sockel
oder Gestell der Maschine ist ausreichend Platz vorhanden, so daß die Lagerung mit
relativ großem Durchmesser ausgebildet werden kann, wodurch die auftretenden Kräfte
leicht zu beherrschen sind. Durch die leichte Ausbildung des Auslegers kann auch
die Ausbildung zum Auf- und Niederverfahren des Auslegers leicht und dennoch sehr
fost ausgebildet werden. Schließlich kann auch die Säule leichter sein, ohne daß
die Steifigkeit der ganzen Konstruktion beeinträchtigt wird. Der Abstand zwischen
den beiden Endpunkten der Greiferkopfbewegung kann, an der Länge des Auslegers
gemessen,
sehr groß sein. Wählt man den Drehwinkel für die Säule mit 900, was bereits im Hinblick
auf die einfache konstruktive Ausbildung bevorzugt wird, so ergibt sich für den
Abstand der beiden Endpunkte der Bewegung des Greiferkopfes voneinander bereits
das 1,4-fache des Abstandes Greiferkopf, Säulendrehachse. Das heißt, der genannte
Weg ist fast eineinhalb mal so groß wie die Länge des Auslegers, während nach dem
Stand der Technik diese Weglänge nur etwa halb so groß war.
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Die erfindungsgemäß verwendete Geradschubkurbel zum Drehen der Säule
erlaubt es, den Greiferkopf mit optimalen Geschwindigkeitsverhältnissen zwischen
seinen beiden Endlagen hin- und herfahren zu lassen. D.h., die symmetrische Geschwindigkeitsverlaufskurve
besitzt am Anfang und Ende einen relativ steil aufsteigenden bzw. absinkenden Ast,
während sie auf dem Großteil ihrer Länge angenähert horizontal verläuft.
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Bevorzugt erfolgt die Drehung der Säule um 900, wobei also der starr
am Ausleger sitzende Greiferkopf ebenfalls um 900 geschwenkt wird. Dementsprechend
ist vorteilhaft die Einlaufrichtung der leeren oder vollen Paletten um 900 gegen
die Ablaufrichtung der beladenen, bzw. entladenen Paletten versetzt, wie dies auch
im Ausführungsbeispiel später gezeigt ist. Es sind hier jedoch auch andere Ausbildungen
möglich.
So können diese beiden Richtungen beispielsweise auch zusammenfallen. In diesem
Fall genügt es, wenn man den Greiferkopf am Ausleger um einen entsprechenden Winkel
um eine Vertikalachse drehbar lagert, so daß der Greiferkopf seine Drehlage in bezug
auf die Palettenstation und den Tisch während der Bewegung zwischen denselben nichts
ändert. Hierzu genügen einfache Parallelführungsgetriebe, beispielsweise in Form
eines starr mit dem Greiferkopf zur Drehachse desselben koaxial angeordneten Kettenrades,
das über eine Kette mit einem gleichgroßen, koaxial zur Drehachse der Säule angeordneten
Kettenrad verbunden ist, welches im Gegensatz zur Säule nicht drehbar, sondern starr
angeordnet ist.
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Es versteht sich, daß die ganzen Bewegungsmechanismen in Zusammenhang
mit der Drehbewegung der Säule jeweils in Horizontalebenen ablaufen.
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Die Vertikalachse, um welche die Säule drehbar ist, kann exzentrisch
in bezug auf die Säule angeordnet sein, um eine relativ günstige Gewichtsverteilung
zu erreichen.
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Am einfachsten ist jedoch eine Ausbildung, bei welcher die Vertikalachse
mit der Säulenmitte zusammenfällt.
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Es sind natürlich gewisse Abweichungen bei der Erfindung möglich.
So muß beispielsweise die Schieberführung nicht genau gerade sein. Hier können in
gewissem Umfang auch
Krümmungen in Kauf genommen werden, ohne das
kinematische Verhalten des Getriebes wesentlich nachteilig zu beeinflussen. Konstruktiv
ist jedoch eine einfache Ausbildung mit genau rechten Winkeln, geraden Führunqen
und dergleichen bevorzugt.
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Bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Anordnung des Geradschubkurbelgetriebes
sind die kinematischen Funktionen zugrunde gelegt und nicht etwa die räumlichen
Ausgestaltungen. So kann dem Grunde nach beispielsweise die Pleuelstange gekrümmt
verlaufen, ohne daß hierdurch die Definition der Erfindung, daß die Pleuelstange
in den beiden Endlagen der Kurve auf der genannten Geraden senkrecht steht, berührt
wird, da im Sinne dieser Definition die Richtung und der Verlauf der Pleuelstange
ausschließlich durch die Verbindungsgerade der beiden Gelenkachsen an den Enden
der Pleuelstange definiert ist.
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Wie ein Blick auf die Zeichnungen erkennen läßt, läßt sich der erfindungsgemäße
Geradschubkurbelmechanismus sehr vorteilhaft in dem Bereich unterbringen, der bei
der Schwenkbewegung des Auslegers von letzterem überstrichen wird. Bei dieser Ausbildung
überdeckt dann der Ausleger in einer mittleren Drehlage die Kurbel, die Pleuelstange
und die Schieberführung.
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Am besten ragt die Kurbel von der Säule in der gleichen
Richtung
ab wie der Ausleger. Der Geradschubkurbelmechanismus kann bei der Erfindung so ausgebildet
sein, daß die Schieberführung sich bis unter die Säule erstreckt.
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Bei einer solchen Ausbildung liegt also in einer mittleren Stellung,
in welcher die Kurbelstange die Schieberführung überdeckt, die Kurbelstange nicht
in einer die Kurbel verlängernden Position, sondern in einer Position, in welcher
sie von der Kurbel überdeckt wird. Diese Ausbildung kommt mit einer ausserordentlich
geringen radialen Erstreckung des Schubkurbelmechanismus in Bezug auf die Drehachse
der Säule aus. Sie ist allerdings konstruktiv aufwendig, da die Pleuelstange unter
der Säulenlagerung verlaufen muß. Einfacher ist jedoch die bevorzugte Ausbildung
gemäß Anspruch 2, für die in der Praxis normalerweise auch genügend Raum zur Verfügung
steht.
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Der Antrieb der Schubkurbel kann beispielsweise mittels eines den
Schieber der Schubkurbel in der Führung bewegenden Hydraulik- oder Pneumatikantriebes
erfolgen. Bevorzugt ist jedoch als Antrieb ein elektrischer Drehantrieb gemäß Anspruch
3. Mit diesem lassen sich optimale Geschwindigkeitsverhältnisse für die Bewegung
des Greiferkopfes erreichen.
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Das Einschalten des Antriebs für die Schubkurbel erfolgt bei vollautomatischer
Ausbildung automatisch, bei teilautomatischer
Ausbildung kann
es auch von Hand erfolgen.
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Das Ausschalten des Antriebes erfolgt vorteilhaft gemäß Anspruch 4.
Dabei kann der Schalter entweder auf dem Sockel oder, wie dies bevorzugt wird, auf
der Kurbel sitzen.
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Dem Grunde nach kann aber auch der Schalter auf der Pleuelstange sitzen,
während der Anschlag an der Kurbel oder am Sockel sitzt. Dieser Abschaltmechanismus
muß dabei nicht sehr genau ausgebildet sein, da (wie ein Blickauf Fig. 5 zeigt)
in der Endstellung der Pleuelstange ein Abweichen der Verschiebelage des Schiebers
von der Sollage nur eine weitaus geringere und damit vernachlässigbare Xnderung
der Schwenklage des Auslegers mit sich bringt.
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Hierin liegt ein großer Vorteil der Erfindung.
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Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 zeichnet sich durch große konstruktive
Einfachheit, kompakten Aufbau und gute Kraftübertragung aus.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand der in den schematischen Zeichnungen
gezeigten bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Maschine nach der Erfindung in Seitenansicht;
Fig. 2 zeigt die Ansicht von oben auf Fig. 1, wobei der
Übersichtlichkeit
halber der Ausleger und der Greifer weggelassen sind; Fig. 3 zeigt in vergrössertem
Maßstab teilweise im Schnitt die in Fig. 1 innerhalb des strichpunktierten Kreises
liegenden Teile der Maschine; Fig. 4 zeigt einen Horizontalschnitt durch die Säule
und die darunterliegenden, in Fig. 2 innerhalb des strichpunktierten Kreises erkennbaren
Teile des Bewegungsmechanismus zum Drehen der Säule; Fig. 5 zeigt schematisch den
Bewegungsmechanismus und läßt insbesondere auch die für ein optimales Funktionieren
des Geradschubkurbelmechanismus zweckmässigen Bemessungsverhältnisse erkennen.
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Die in Fig. 1 bis 4 schematisch gezeigte Maschine zum Beladen oder
Entladen von Paletten, bei welcher das Entladen von Paletten sinngemäß in umgekehrter
Reihenfolge wie das Beladen erfolgt und daher nicht näher beschrieben ist, besitzt
einen Sockel 1 von im wesentlichen rechteckiger Form. An diesen Sockel schließt
ein in Fig. 1 nicht dargestellter, wohl aber aus Fig. 2 ersichtlicher Tisch 2 an,auf
welchem jeweils in z.B. bekannter Weise z.B. eine
Lage von Flaschenkästen
3 zusammengestellt wird. An die an die Tischseite anschliessende, gegenüber letzterer
um 900 versetzte, in Fig. 2 linke Seite des Sockels schließt eine Palettenstation
4 an, auf welcher die Paletten in z.B. bekannter Weise so ausgerichtet werden, daß
die Flaschenkastenlage 3, wenn sie in Richtunq des strichpunktierten Pfeiles 5 bewegt
wird, in die richtige Lage über der Palette 6 gelangt. Wie aus dem Pfeil 5 ersichtlich,
führt die Gebindelage 3 hierbei eine Mondbewegung auf einem Viertelkreis aus.
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Am Sockel 1 ist ferner ein Schaltschrank 7 angebracht.
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Im Mittelpunkt des Kreisbogens 5 ist eine Säule 8 von rechteckigem
Querschnitt mittels eines Drehkranzes 9 (Fig.3) um ihre Drehachse 10 drehbar gelagert.
Die Säule 8 ist mit einer Vertikalführung 12 versehen, in welcher ein Schlitten
13 mittels Rollen 17 auf- und niederverfahrbar gelagert ist. Der Schlitten 13 trägt
den Ausleger 14, an welchem nahe dem Ende desselben ein an sich bekannter Greiferkopf
16 zum Umsetzen von Lagen 3 von Flaschenkästen fest angebracht ist. In der Säule
8 befindet sich ein Gegengewicht 18 zum Ausqleich des Gewichts des Greiferkopfes,
welches am Wagen 13 mittels eines Seiles befestigt ist, das über eine Rolle 15 läuft.
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Am unteren Ende der Säule 8 ragt von dieser eine Kurbel 19
ab,
und zwar in Fig. 4 in der gleichen Richtung wie der Ausleger 14. Die Kurbel trägt
in einem angemessenen Abstand (a in Fig. 5) von der Drehachse 10 ein Lager für einen
drehbaren Kurbelzapfen 20. Dieser kann mittels eines Elektromotors 21, dessen Drehzahl
über ein Getriebe 22 stark herabgesetzt wird, in Drehung versetzt werden.
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Unterhalb der Kurbel 19 ist drehfest mit dem Kurbelzapfen 20 eine
Pleuelstange 23 verbunden, deren Länge 1 durch die Gleichung 2 12 = a2 bestimmt
ist. Am anderen Ende der Kurbelstange 23 trägt diese an ihrer Unterseite eine Rolle
24, welche in einer Kulissenführung 25 geführt ist, die die Schieberführung für
die den Schieber der Geradschubkurbel bildende Rolle 24 darstellt. Die Schieberführung
ist gerade und erstreckt sich längs der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Endstellungen
der Kurbel 19, so daß in Fig. 4 und 5 die Pleuelstange 23 aus der gezeigten Endstellung
im Uhrzeigersinn schwenken kann, bis die Kurbel 19 die in Fig. 5 gestrichelt eingezeichnete
Lage erreicht hat, und umgekehrt. Zu diesem Zweck führt die Pleuelstange 23 um das
Ende der Kurbel 19 eine Schwenkung von 2700 durch.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, erstreckt sich die Schieberführung
25, in welcher die den Schieber darstellende Rolle 26 in beiden Längsrichtungen
abrollen kann, von der Säule in die Mitte des Quadranten zwischen dem
Tisch
und der Palettenstation.
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Die Pleuelstange 23 trägt nahe ihrem die Rolle 26 tragenden Ende einen
Anschlag, welcher beim Einlaufen in die in Fig. 5 ausgezogene Endstellung und auch
beim Einlaufen in die dort gestrichelt gezeichnete Endstellung gegen einen in der
Praxis zweckmässig auf der Kurbel 19 angeordneten, nicht gezeigten Endschalter anläuft.
Dieser Endschalter schaltet jeweils den Elektromotor 21 aus.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt.
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Ist auf der Palettenstation 4 eine Palette bereitgestellt, und auf
dem Tisch 3 eine Lage von Flaschenkästen mit Flaschen gebildet, so wird der über
der genannten Kastenlage 3 befindliche Greiferkopf 16 durch nach unten Fahren des
Wagens 13 abgesenkt, sodaß er die Kastenlage 3 ergreifen kann. Nach dem Ergreifen
der Kastenlage 3 wird der Wagen 13 um ein solches Maß nach oben gefahren, daß die
untere Begrenzungsebene der Kasten lage 3 etwas über der oberen Begrenzungsebene
der auf der Palettenstation befindlichen Palette 6 bzw. der obersten Kastenlage
auf der Palette 6 ist. Dann wird der Elektromotor eingeschaltet, so daß dieser die
Pleuelstange 23 aus der in Fig. 5 gestrichelten Lage gegen den Uhrzeigersinn schwenkt,
bis er die in Fig. 5 voll ausgezogene und auch in Fig. 4 gezeigte Lage eingenomuen
hat. Dadurch wird die Säule 8 um 900 gedreht,
so daß sich nun der
Greiferkopf genau über der Palette 6 auf der Palettenstation 4 befindet. In der
in Fig. 5 gezeigten Lage ist der Anschlag auf der Pleuelstange 23 gegen den Endausschalter
angelaufen und hat damit den Motor zum Drehen der Welle 20 stillgesetzt. Nun wird
wiederum selbsttätig der Ausleger 14 soweit nach unten gefahren, daß die von ihm
getragene Flaschenkastenlage auf die oberste Flaschenkastenlage auf der Palette
6 aufsetzt.
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Nun öffnen die Greifer des Greiferkopfes, der Greiferkopf kann wieder
ein kurzes Stück nach oben gefahren und unter umgekehrten Ablauf der Bewegung des
Geradschubkurbelmechanismus in die Lage über dem Tisch 2 gebracht werden, wo inzwischen
eine neue Lage gebildet wurde. Das Spiel kann nun wiederholt werden, bis die Palette
voll beladen ist. Da die Pleuelstange 23 einmal im Uhrzeigersinn und einmal gegen
den Uhrzeigersinn schwenken muß (während sie bei der Bewegung vom Tisch zur Palettenstation
gegen den Uhrzeigersinn schwenkt, schwenkt sie bei der Rückbewegung von der Palettenstation
über den Tisch im Uhrzeigersinn, C'&e dies durch Pfeile 30 in Fig. 5 angedeutet
) ist der Elektromotor 21 vorteilhaft ein umsteuerbarer Motor, so daß die unterschiedliche
Drehrichtung durch entsprechende Umpolung des Motors bewirkt werden kann.
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Die Erfindung soll auch die kinematische Umkehr der im Kennzeichen
des Anspruches 1 umrissenen Erfindung umfassen.
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Bei dieser Umkehr wird die Kurbel im Sinne der Getriebelehre vom Maschinensockel
1 gebildet, während das Gestell oder der Sockel im Sinne der Cetriebelehre von der
Säule 8 gebildet wird, von welcher starr radial die Schieberführung abragt, und
zwar vorteilhaft in der gleichen Ebene durch die Säulenachse, in welcher auch der
Ausleger liegt. Auf der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Endstellungen der
Schieberführung ist dann die Pleuelstange in einem Abstand von der Drehachse der
Säule gelagert, der gleich dem V-fachen der Länge der Pleuelstange ist, so daß die
Pleuelstange in den beiden Endlagen der Hin- und Herdrehbewegung der Säule jeweils
senkrecht zur Schieberführung verläuft. Der an der Pleuelstange feste Kurbelzapfen
erstreckt sich dann durch den Maschinensockel 1, welcher zweckmässig dann an seiner
Unterseite einen Antrieb trägt, der die Pleuelstange jeweils aus der einen Endlage
um 270° in die andere Endlage und umgekehrt drehen kann. Eine derartige Ausführung
benötigt allerdings mehr Raum als die Ausführung gemäß der Definition des Anspruchs
1, bei welch letzterer auch die Zugänglichkeit des Antriebs für die Drehbewegung
der Säule besser ist.
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Beiden Ausführungen ist jedoch gemeinsam, daß die Kurbelachse mit
der Drehachse der Säule zusammenfällt, daß der Antrieb für die Bewegung der Geradschubkurbel
ein die Pleuelstange um den Kurbelzapfen drehender Drehantrieb
ist,
daß die Pleuelstange in den beiden Endlagen der Kurbel auf der Geraden senkrecht
steht, längs welcher die Schieberführung den Schieber führt, daß eines der beiden
Elemente Schieberführung und Kurbel an der Säule fest ist, während das andere am
Sockel fest ist und daß ein Ende der Kurbel sich auf der Winkelhalbierenden zwischen
den beiden Endstellungen des säulenfesten Gliedes (Schieberführung oder Kurbel)
ständig befindet. Bei beiden Ausführungen wird es bevorzugt, daß in der mittleren
Position zwischen den beiden Endlagen des säulenfesten Gliedes die Pleuelstange
die Kurbel verlängert.
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