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Verkürzung des Armes. Wenn der Arm an der Ausgleichsachse in Umlaufrichtung
vor- oder zurückgeschwenkt ist hat er eine weniger weite Ausladung, als wenn er
sich in einer Mittelstellung befindet. Dies kann für die Durchführung der Greifbewegung
ausgenutzt werden, indem die Steuerung so erfolgt, daß der Greifer beim Zugreifen
zum Objekt hin vorgestreckt wird, während er davor und/oder danach durch entsprechende
Schwenkung zurückgezogen wird. Dies erleichtert
das Greifen um quer
zur Umfangsrichtung liegende Objekte. Bei solchen Objekten, bei denen selbstverständlich
die Greiferrichtung mit der Längsrichtung der Objekte übereinstimmen muß, ordnet
man deshalb zweckmäßigerweise die Ausgleichsachse etwa parallel zur Greiferrichtung
bzw. Objektrichtung an. Wenn ein Ventilsack gegriffen werden soll, ist unter der
Objektrichtung die Längsrichtung des das Ventil bildenden Sackrandes zu verstehen.
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Bei derartigen Aufgaben steuert man den Arm zweckmäßigerweise in
solcher Weise, daß die Greiferöffnungsrichtung dem zu ergreifenden Teil während
der Annäherung ständig zugewendet ist. Dabei schiebt sich nämlich der Greifer schon
während der Annäherung allmählich über den zu ergreifenden Teil, so daß das Schließen
des Greifers ohne Hast in dem Bereich größter Annäherung erfolgen kann. In einem
solchen Fall ist es zweckmäßig, wenn der Arm bei Annäherung an das Magazin bzw.
an den zu greifenden Gegenstand zunächst in einem gegenüber der Radialebene, die
der maximalen Ausstreckung des Arms entspricht, vorlaufenden Winkel gehalten ist,
um sich bei weiterer Näherung allmählich in die gestreckte Richtung zu begeben.
Zu diesem Zweck ist der Arm zweckmäßigerweise durch eine nachgiebige Kraft im Sinne
einer vorlaufenden Schwenkung belastet. Diese Kraft kann von einer Feder, einem
ständig beaufschlagten Pneumatikzylinder, der Schwerkraft oder der Fliehkraft gebildet
sein.
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Die Ausgleichsachse kann am greiferfernen Ende des Arms in der Nähe
der Übergabeachse vorgesehen sein.
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In manchen Fällen ist es jedoch vorteilhafter, sie näher beim Greifer
anzuordnen. Je geringer die Distanz zwischen der Ausgleichsachse und dem Greifer
ist, umso kleiner kann der Umlaufbogen sein, auf welchem sich die Streck- und Rückzugbewegung
des Arms vollzieht.
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Umso kleiner sind auch die von der Ausgleichsbewegung betroffenen
Massen.
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Die Ausgleichsbewegung des Arms wird zweckmäßigerweise mittels einer
ortsfesten Führungskurve gesteuert. Diese Führungskurve kann in fester örtlicher
Beziehung zu dem Magazin stehen, so daß jeder Arm, der sich dem Magazin nähert,
zwangsweise die gleiche Ausgleichsbewegung durchführt. Auch werden Justierungsarbeiten
dadurch wesentlich vereinfacht, weil sie nur im stationären Magazinbereich und nicht
(in entsprechender Vielzahl) an den einzelnen Armen vorgenommen zu werden brauchen.
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Für die Bewegung des Armes in die Greifstellung beim Magazin und
im allgemeinen auch für die Bewegung des Arms im unmittelbaren Magazinbereich sieht
man zweckmäßigerweise eine Zwangssteuerung vor. Anschließend kann man den Arm jedoch
mehr oder weniger der freien Bewegung überlassen. Er schwingt dann unter der Wirkung
der beteiligten Massen und ggf.
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der unterstützenden Wirkung der oben erwähnten nachgiebigen Kraft
aus seiner während des Greifens gegenüber der Umlaufbewegung ein wenig zurückbleibenden
Stellung wieder vor. Diese freie Bewegung ist nicht nur deshalb vorteilhaft, weil
man dadurch besondere Einrichtungen für die Zwangsführung des Arms in dieser Bewegungsphase
einspart, sondern weil dann auch die geringsten Kräfte am Arm und an dem gegriffenen
Gegenstand auftreten.
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Bei dieser freien Bewegung erreicht der Arm nach einer gewissen Zeit,
die konstruktiv ohne weiteres festlegbar ist, die der Aufsteckrichtung entsprechende
Lage. Zweckmäßigerweise sind Arretierungsvorrichtungen vorgesehen, die ihn in dieser
Lage festhalten, damit er bei der anschließenden Übergabebewegung den Füllstutzen
richtig trifft Wenn der Greifer losläßt, kann auch die Arretierung wieder gelöst
werden, damit der Arm in diejenige, vorzugsweise vorlaufende, Stellung gebracht
werden kann, in der er für den nächsten Greifvorgang bereitsteht.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Ausgleichsachse im wesentlichen horizontal
angeordnet ist Das bedeutet nämlich, daß die mit der Ausgleichsbewegung verbundene
Streckung und Zurückziehung des Arms im wesentlichen vertikal erfolgt, so daß der
Greifer von oben auf einen liegenden Gegenstand, beispielsweise auf den in horizontaler
Lage angebotenen Ventilrand eines Ventilsacks, herabgreifen kann. Jedoch ist selbstverständlich
auch eine vertikale oder schräge Anordnung der Ausgleichsachse denkbar, wenn der
zu greifende Gegenstand in anderer Lage angeboten werden kann.
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Häufig wünscht man, daß der Ventilteil des Sacks sowohl beim Greifen
als auch beim Aufstecken auf den Füllstutzen im wesentlichen horizontal ist. Man
verwendet dann einen Arm mit Parallelführungseinrichtung, beispielsweise einer Parallelogrammführung
oder einem anderen Parallelführungsgetriebe. In einem solchen Fall gliedert sich
der gesamte Arm zweckmäßigerweise in einen greiferfernen Parallelführungsteil und
einen greifernahen Greiferteil, wobei das Ausgleichsgelenk zwischen diesen beiden
Armteilen angeordnet ist.
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Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von dem Magazin gesprochen
wird, so ist damit, genauer gesagt, derjenige dem Magazin zugeordnete Teil gemeint,
der den zu greifenden Sack mit ggf. vorgeöffnetem Ventil bereithält Die Erfindung
wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die vorteilhafte
Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Darin zeigen F i g. 1 u. 2 zwei senkrecht
zueinander gesehene Seitenansichten einer ersten Ausführungsform, F i g. 3 eine
der F i g. 1 entsprechende Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform, F i g. 4
eine schematische Draufsicht auf die Kurvensteuerung für die Ausgleichsbewegung,
F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Seitenansicht des Arms während der Ausgleichsbewegung
und F i g. 6 eine schematische Ansicht eines Arms und einer zugehörigen Arretierungseinrichtung.
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Der um die vertikale Achse 1 umlaufende Teil 2,3 der Füllmaschine
kann von bekannter Natur sein. Er trägt eine gleichmäßig am Umfang verteilte Anzahl
(beispielsweise 6, 8 oder 12) von Füllstutzen. Dei Mittellinie 4 eines Füllstutzens
erscheint in den Fig 1 und 3 als strichpunktierte Linie und in F i g. 2 als Punkt.
Die übrigen Füllstutzen werden in der Zeichnung der Einfachheit halber weggelassen.
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Dem Füllstutzen zugeordnet ist an dem rotierenden Maschinenteil 2
an einer starren Halterung 5 drehbar um die horizontale Achse 6 der allgemein mit
7 bezeichnete Übergabearm angeordnet. Da die Verschwenkung des Arms um die Achse
6 der Übergabebewegung aus der in F i g. 1 rechts erscheinenden Greifstellung und
der links dargestellten Aufsteckstellung dient, wird sie als Übergabeachse bezeichnet
Der Arm 7 ist aus zwei Abschnitten zusammengesetzt, nämlich aus einem Parallelführungsteil
8, der in dem zu sich selbst parallel geführten Block 9 endet, und dem
Greiferteil
10, der mittels des Ausgleichsgelenks 11 mit Drehachse 12 an dem Block 9 befestigt
ist und den Greifer 13 trägt, dessen Greiferrichtung durch die Füllstutzenrichtung
4 bzw. durch die Richtung des Ventilrands 14 des Ventilsacks 15 bezeichnet werden
kann. Der Greifer besteht beispielsweise aus zwei Greiferklauen 16 (Fig. 6), die
um die zur Greiferrichtung parallele Achse des Greifergelenks 17 schwenkbar sind.
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Die Übergabeachse 6 ist im wesentlichen tangential zu den drehenden
Teilen angeordnet und senkrecht zur Stutzenrichtung 4. Im dargestellten Fall ist
die Ebene, in welcher sich die Übergabebewegung des Arms 7 vollzieht, nicht genau
radial sondern ein wenig gegenüber der Radialebene in Umlaufrichtung (Pfeil 18)
versetzt. Die Endstellungen, die der Parallelführungsteil 8 des Arms 7 einnehmen
kann und die der Greifstellung bzw. der Aufsteckstellung zugeordnet sind, sind durch
nicht dargestellte konstruktive Mittel genau festgelegt.
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Für die Übergabebewegung sind geeignete Antriebsmittel vorgesehen,
die in F i g. 1 und 2 beispielsweise als strichpunktierte Linien 19 zur Andeutung
einer Kolbenzylindereinrichtung angegeben sind.
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Die in F i g. 1 und 3 dargestellten Greif- und Aufsteckstellungen
des Arms 7 gehören selbstverständlich unterschiedlichen Umlaufbereichen der Maschine
an.
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In der Greifstellung wirkt der Arm mit einem ortsfesten Magazin zusammen,
das in F i g. 1 als Einrichtung 20 angedeutet ist, die den zu greifenden Ventilsack
15 in einer vorbestimmten Lage bereithält.
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Dieses Magazin ist über eine Strebe 21 fest verbunden mit einer Steuerkurve
22. An dem Block 9 ist ein Steuerhebel 23 angeordnet, dessen Endrolle 24 mit der
Steuerkurve 22 zusammenwirkt. Der Hebel 23 wirkt auf ein in dem Block 9 untergebrachtes
Getriebe, welches seinerseits die Winkelstellung des Greiferteils 10 des Arms in
Bezug auf das Gelenk 11 bestimmt.
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In F i g. 2 erkennt man, daß der Greiferteil 10 des Arms 7, der in
durchgezogenen Linien in der Aufsteckstellung dargestellt ist, gemäß den strichpunktierten
Darstellungen verschwenkbar ist, wobei er in der Stellung 10' gegenüber der mittleren
Stellung in Umlaufrichtung 18 vorläuft, während er in der Stellung 10" zurückbleibt.
Er ist durch eine nicht gezeigte Feder in die vorlaufende Stellung 10' gedrängt.
Durch die Kurvensteuerung 22 kann er gegenüber der vorlaufenden Stellung 10' zurückgehalten
werden. Wie dies bei Annäherung an das Magazin und an die Greifstellung vor sich
geht, zeigen die F i g. 4 und 5. Unter der Voraussetzung, daß der Arm 7 zuvor weitest
möglich nach außen geschwenkt wurde, verläuft der Schwenkpunkt, um den der Steuerhebel
23 schwenkbar an dem Block 9 angeordnet ist, auf dem Kreisbogen 25. Dabei durchläuft
er verschiedene Stellungen I bis V, in denen der Steuerhebel 23 und seine Endrolle
24 die dargestellten unterschiedlichen Stellungen einnehmen.
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Auf die Darstellung der übrigen Konstruktionsteile wurde verzichtet.
Lediglich in der letzten Stellung V, die die Greifstellung ist, ist der Greifer
13 mit dem gegriffenen Ventilrand 14 eines Ventilsacks angedeutet.
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Man erkennt, daß der Winkel des Hebels 23 gegenüber dem Radius mit
fortschreitender Annäherung an die Greifstellung V vergrößert wird.
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Den in F i g. 4 dargestellten Stellungen des Steuerhebels 23 entsprechen
die in F i g. 5 in Radialansicht als Abwicklung dargestellten aufeinanderfolgenden
Stellungen des Greiferteils 10 des Arms 7. Dabei stellt die strichpunktierte Linie
26 die Abwicklung der Kreisbahn dar, auf welcher sich die Ausgleichsachse 12 des
Greiferteils 10 bewegt.
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In der Stellung I befindet sich der Greiferteil 10 in derjenigen
gegenüber der Umlaufrichtung 18 voreilenden Winkellage, in die er durch die nachgiebige
Kraft 27 gedrängt ist. Dieser Stellung entspricht die in F i g. 4, Position I dargestellte
Lage des Steuerhebels 23. - In Stellung 11 hat sich diese Winkellage praktisch noch
nicht verändert, da die Endrolle 24 des Steuerhebels 23 erst soeben mit der Führungskurve
24 in Kontakt getreten ist.Jedoch erkennt man, daß in Stellung 111 der Voreilungswinkel
des Greiferteils 10 sich verringert hat, und zwar in solcher Weise, daß die Greiferöffnungsrichtung,
die in Position II durch Pfeil 28 angedeutet ist, auf das zu ergreifende Objekt
gerichtet bleibt, das bei 14 stationär am Magazin gehalten ist. Dabei beschreibt
die Greifermitte die Kurve 29. - Man erkennt, daß in Position IV der Greifer sich
dem Objekt 14 stark angenähert hat und dieses teilweise schon umfaßt. Dabei senkt
er sich gemäß dem Verlauf der Kurve 29 von oben auf das Objekt herab. Er streckt
sich somit - von der Linie 26 gesehen - zunehmend zu dem Objekt hin vor.
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- Schließlich hat in Position V, in der Greifstellung der Greifer
das Objekt 14 vollkommen umfaßt. Durch bekannte, und deshalb nicht näher zu erläuternde
Einrichtungen wird er in dieser Stellung geschlossen, so daß er den Ventilsack 14,15
festhält.
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Man erkennt, daß die Linie 29 sich der Greifstellung in der letzten
Bewegungsphase nahezu vertikal nähert, d. h. mit verschwindender Horizontalkomponente
der Greifergeschwindigkeit. Mit anderen Worten ist die Führungskurve 22 derart ausgelegt,
daß die Relativgeschwindigkeit des Greifers zum Magazin in der Greifposition sehr
klein, möglichst null, wird. So zeigt die Fig.5 sehr anschaulich, daß die Erfindung
zwei vorteilhafte Ziele gleichzeitig erreicht, nämlich erstens die Verzögerung des
Greifers gegenüber der Rotationsgeschwindigkeit, um das Objekt genau und schonend
erfassen zu können, und zweitens die Annäherung des Greifers an das zu erfassende
Objekt quer zur Umlaufrichtung, so daß ein einfacher, symmetrisch ausgebildeter
Zangengreifer verwendet werden kann.
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Wenn der Arm die Greifposition V verläßt, verläßt auch die Endrolle
24 des Steuerhebels 23 die Führungskurve 22. Der Greiferteil 10 des Arms ist daher
nun frei in seiner Bewegung. Er bleibt zunächst in Position VI noch ein wenig zurück,
weil der Greifer mit dem gegriffenen Objekt beschleunigt werden muß und schwingt
dann auf Grund der Gesamtheit der auf ihn wirkenden Kräfte, insbesondere auf Grund
der nachgiebigen Kraft 27, wieder vor, bis er die Position VII erreicht hat, in
der er im wesentlichen vertikal steht. In dieser Stellung wird er verriegelt, um
die korrekte Lage für das Aufstecken des Sacks auf den Füllstutzen 4 zu behalten.
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Abweichend von der dargestellten Funktionsweise wäre es auch denkbar,
den Armteil 10 schon in Position V zu verriegeln. Dies hätte aber den Nachteil,
daß die Verriegelung hohe Kräfte aufzunehmen hätte, weil der die Geschwindigkeit
null innehabende Greifer schlagartig auf die Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt
werden müßte. Diese Kräfte werden auf ein Minimum reduziert, indem man den Armteil
zwischen den Positionen V und VII der freien Nachschwingbewegung überläßt.
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Eine solche Arretierungseinrichtung ist in F i g. 6 veranschaulicht.
Der Greiferteil 10 des Arms ist im
Bereich des Gelenks 12 mit einer
Schwinge 30 verbunden, die bei 31 einen Riegelausschnitt aufweist, der mit einem
Riegelstift 32 zusammenwirkt, der an dem Block 9 in seiner Längsrichtung, also parallel
zur Gelenkachse 12, derart verschiebbar ist, daß er sich wahlweise innerhalb des
Bewegungsbereichs der Schwinge 30 oder außerhalb derselben befindet. Er wird durch
Federkraft in den Bewegungsbereich der Schwinge gedrückt. Die Schwinge ist so breit
ausgebildet, daß sie auch noch in der gestrichelt angedeuteten, weitest vorlaufenden
Stellung des Armteils 10 den Stift 32 abdeckt, so daß dieser erst dann unter der
Federkraft vorspringen kann, wenn der Armteil in die senkrechte Lage, die mit durchgezogenen
Linien dargestellt ist, oder eine weiter zurückliegende Lage, wie sie punktiert
angedeutet ist, zurückgeholt worden ist.
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Die punktierte Stellung ist diejenige, die der Armteil 10 in Position
VI gemäß Fig. 5 einnimmt. Schwingt der Armteil 10 unter der ihn beaufschlagenden
Kraft in Pfeilrichtung, so wird seine Bewegung in der senkrechten Stellung durch
den Stift 32 aufgehalten und er somit in dieser Stellung arretiert. Wenn der Greifer
nach dem Aufstecken geöffnet wird, wird auch der Stift 32 zurückgezogen, so daß
die Anordnung freigegeben wird und der Greifer in die strichpunktierte Stellung
vorlaufen kann. Sofort anschließend kann der Stift 32 von der ihn zurückziehenden
Kraft wieder befreit werden, so daß er unter Federkraft in den Bewegungsbereich
der Schwinge 30 gedrängt wird. Er kann seine Verriegelungswirkung aber dann wieder
ausüben, wenn diese während der folgenden Greiffunktion zumindest die senkrechte
Stellung wieder erreicht hat, ohne das freie Nachschwingen zwischen den Positionen
V und VII der F i g. 5 zu hindern.
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Die Ausführungsform gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von derjenigen
gemäß F i g. 1 und 2 dadurch, daß der Teil 8' des Arms 7 nicht parallelführend ausgebildet
ist. Der Greiferteil 10 des Arms 7 teilt also die Winkelbewegung des Armteils 8'
während der Übergabebewegung. Das bedeutet, daß die Greiferrichtung, die in der
Aufsteckstellung (linke, unter Darstellung des Arms) mit der Stutzenrichtung 4 übereinstimmt,
bei einer Übergabeschwenkung von 90" in der Greifstellung vertikal ist und daß somit
auch die Ventilsäcke 15 in entsprechender Lage zugeführt werden müssen. Der parallelführungsfreie
Arm ist einfacher im Aufbau, zumal ein besonderes Getriebe zwischen dem Steuerhebel
23 und dem Greiferteil 10 des Arms entfallen kann, weil die Bewegungsrichtung und
Schwenkachse dieser Elemente übereinstimmt.
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Will man bei dieser vereinfachten Armform die Säcke nicht vertikal,
sondern mit horizontaler Ventilanordnung zuführen, so kann man den Greifer um die
Längsachse 33 des Armteils 10 um 90" drehen.
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Es hat Vorteile, wenn lediglich der äußere Abschnitt 10 des Arms
7 zum Ausgleich der Relativbewegung in Umfangsrichtung verschwenkbar ist. Jedoch
wird in manchen Fällen eine Vereinfachung dadurch erzielt, daß das Ausgleichsgelenk
zum Greifer-fernen Ende des Arms verlegt wird, weil dann die Gelenke 11 und 6 mehr
oder weniger eine konstruktive Einheit darstellen können. Beispielsweise könnte
bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 das Gelenk 12 dadurch ersetzt sein, daß die
Armhalterung 5 drehfest um eine Achse 34 an den rotierenden Maschinenteilen 2 befestigt
ist. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 könnte ein entsprechendes Gelenk an
der Armhalterung 5 vorgesehen werden, das dann mit einer vertikalen Ausgleichsachse
zu versehen ist.