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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Vereinigen einer
palettierten Last mittels einer dehnbaren Material bahn und insbesondere auf eine
Einrichtung- zum Strecken der Materialbahn mit gleichförmiger Spannung vor dem Umwickeln
der Last, Es ist allgemein bekannt, gefüllte Kartons oder Beutel zum leichteren
Transport und zur leichteren Aufbewahrung auf Paletten zu stapeln. Eine Palette
ist ein Tray oder eine Plattform, die von Gabelstablern angehoben und bewegt werden
kann. Eine derartige palettierte Anordnung von Beuteln oder Kartons verlagert sich
bei Bewegung sehr leicht und muß daher stabilisiert werden, um das Herunterfallen
einzelner Elemente zu verhindern.
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Üblicherweise erfolgt das Stabilisieren einer palettierten Last durch
wendelförmiges Umwickeln der Last mit einer hochfesten, dehnbaren Kunststoffolie.
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Üblicherweise enthalten die Wickelvorrichtungen für palettierte Lasten
eine zur Aufnahme der Last bestimmte, horizontal angeordnete drehbare Plattform
bzw. einen Drehtisch, und die dehnbare Folie wird von einem senkrecht angeordneten
Kern benachbart zur Plattform
abgegeben. Dabei ist die Breite der
dehnbaren Folie geringer als die Höhe der zu umwickelnden Last, und der die Folienrolle
tragende Kern befindet sich auf einer Schlittenanordnung, die während des Umwickelns
angehoben und abgesenkt wird. Wenn sich die palettierte Last auf der Plattform dreht,
wird die Folienrolle in der Senkrechten nach oben und dann wieder abwärts bewegt,
wodurch die Last wendelförmig umwickelt wird. Es sind auch bereits Vorrichtungen
bekannt, mit denen eine einzige Bahn aus dehnbarem Folienmaterial bei Drehung der
palettierten Last um diese gewickelt wird.
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Bei diesen bekannten Umwickelverfahren wird die dehnbare Folienbahn
von einer Vorratsrolle abgegeben, die zumindest einige hundert Meter Material- trägt.
Die Folienbahn wird bei Drehung der palettierten Last durch diese von der Rolle
abgezogen, und die Folie kann Falten oder Welligkeiten aufweisen, die vor dem Umwickeln
geglåttet werden sollten. Ferner sollte die Folienbahn unter -Spannung aufgeb-racht
werden, damit sie sich stramm um die Palette und die Last legt.
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Es sind bereits unterschiedliche Einrichtungen bekannt, um glattes
Umwickelmaterial unter Spannung auf eine palettierte Last zu bringen. Dabei wird
auf den Kern, auf dem die Vorratsrolle befestigt ist, eine Bremskraft
ausgeübt,
oder auf das Umwickelmaterial wird beim Abrollen ein Druck aufgebracht, wozu eine
getrennte Rolle gegen die Vorratsrolle gepreßt wird. Bei diesen und anderen bekannten
Verfahren wird das Umwickelmaterial durch Drehung der palettierten Last von der
Vorratsrolle abgezogen. Die Vorratsrolle wird abgebremst, so daß die lineare Geschwindigkeit
des von der Vorratsrolle abgezogenen Materials geringfügig kleiner ist, als die
lineare Geschwindigkeit des Materials-, wenn es um die Palette gewickelt wird. Dadurch
ergibt sich eine Dehnung bzw. Streckung des Umwickelmaterials zwischen der Vorratsrolle
und der palettierten Last, so daß Falten aus dem Material herausgezogen und das
Material unter eine Spannung gebracht wird, durch die es sich fest um die palettierte
Last legt.
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Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß die Spannung
im Umwickelmaterial nicht konstant ist. Befüllte Paletten haben üblicherweise eine
ungleichmäßige Form und drehen sich infolge ungenauer Zentrierung auf einem Drehtisch
exzentrisch. Die Palette und die Folienrolle arbeiten in Abhängigkeit von der Drehung
des Drehtisches ähnlich zusammen, wie ein Riemenscheibensystem. Die Größe, die Form
sowie die Lage der Palette auf dem Drehtisch beeinträchtigen die Geschwindigkeit
der inneren Riemenscheibe (Folienrolle),
und infolgedessen wird
die Folienbahn mit sich während des Wickelvorgangs ändernden Geschwindigkeiten um
die palettierte Last gewickelt. Da das Umwickelmaterial durch Drehung der palettierten
Last von der Vorratsrolle abgezogen wird, bewirken diese Ungleichmäßigkeiten, Änderungen
in der Spannung des Umwickelmaterials. Somit hat die auf diese Weise umwickelte,
palettierte Last Bereiche mit stramm sitzender Folienbahn und Bereiche mit locker
sitzender Folienbahn.
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Da das Umwickelmaterial durch die palettierte Last direkt von der
Vorratsrolle abgezogen wird, sind die auf die Bahn zum Abrollen und zur Dehnung
mit einer Spannung ausgeübten Kräfte erheblich. Die palettierte Last kann aus verhältnismäßig
leichten Gegenständen bestehen, die durch ungleichmäßige'Zugkräfte leicht verlagert
werden können. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, haben einige Vorrichtungen
dieser Art ein bewegbares Element, das üblicherweise als Niederhalter bezeichnet
wird und das in Eingriff mit dem oberen Teil der -palettierten Last gebracht wird.
Dieser Niederhalter hält die Last in ihrer Lage, während das Umwickelmaterial aufgebracht
wird. Trotzdem können sehr leichte Lasten durch den vom Umwickelmaterial ausgeübten
Druck umgekippt werden, und der Niederhalter kann bei zerbrechlichen oder ungleichmäßig
geformten Lasten gar nicht eingesetzt werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der
au-F die Folienbahn vor Umwickeln einer palettierten Last eine gleichmäßige Spannung
aufgebracht werden kann, so daß auch ungleichmäßig geformte oder nicht mittig angeordnete
sowie verhältnismäßig leichte Lasten mit hoher Geschwindigkeit und ohne Einsatz
eines Niederhalters umwickelt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine . Vorspanneinrichtung mit einer
Antriebsrolle, um. die das Umwickelmaterial nach Verlassen der Vorratsrolle und
vor Umwickeln der palettierten Last geführt wird. Die Antriebsrolle wird von einem
Elektromotor mit veränderbarer Geschwindigkeit angetrieben, dessen Geschwindigkeit
mittels einer Steuerschaltung geregelt wird. Die Drehgeschwindigkeit der Vorratsrolle
wird durch eine veränderbare Bremse begrenzt. Die Bremse hält automatisch einen
vorgegebenen Widerstand bzw. eine vorgegebene Bremskraft an der Vorratsrolle aufrecht.
Ein mit der Bremse gekoppelter Sensor erzeugt ein Analog-Signal proportional zur
abgegebenen Bremsenergie, das ein Eingangssignal für die Steuerschaltung bildet,
die die Geschwindigkeit des Elektromotors vergrößert, wenn die abgegebene Bremsenergie,
entsprechend einem größeren Zug auf die Folienbahn, zunimmt, und die die Geschwindigkeit
des Elektromotors bei Abnahme der Bremsenergie, entsprechend einer
Abnahme
des Zuges auf die Folienbahn, verringert, wödurch eine im wesentlichen konstante
Spannung in der Folienbahn zwischen Vorratsrolle und Antriebsrolle aufrechterhalten
bleibt, während die Folienbahn synchron mit der Anforderung abgezogen-wird.
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Dadurch ergibt sich eine augenblickliche Anpassung an geänderte Betriebsverhältnisse,
d.h. in der Praxis wird eine ungleichmäßig geformte Last theoretisch auf der Palette
"zentriert", und die Folienbahn wird abgezogen und aufgebracht, als befände sich
auf dem Drehtisch in zentrierter Lage ein genau zylind.risch geformter Gegenstand.
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Die Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle kann geringfügig kleiner
gehalten werden, als die Drehgeschwindigkeit des Drehtisches für die palettierte
Last, so daß die Folienbahn ein zweites Strecken erfährt, wenn sie von der sich
drehenden, palettierten Last von der Antriebsrolle abgezogen wird.
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Um die Menge des zum Umwickeln einer palettierten Last erforderlichen
Materials möglichst gering zu halten, kann die Geschwindigkeit der Antriebsrolle
bezüglich der Bremskraft der Vorratsrolle so eingestellt werden, daß das Umwickelmaterial
sehr stark gedehnt wird. Dabei
ermöglicht das Umwickelmaterial
typischerweise eine Dehnung bis zum Zweifachen der ungedehnten Länge, ohne daß ein
Reißen des Materials eintritt. Wenn das Umwickelmaterial bis nahe an seine Elastizitätsgrenze
gedehnt wird, ist selbstverständlich weniger Folie erforderlich, um eine palettierte
Last zu umwickeln ? als wenn ungedehntes oder nur geringfügig gedehntes Material
verwendet wird. Auf diese Weise lassen sich durch die Erfindung erhebliche Einsparungen
an Umwickelmaterial erzielen.
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Das Umwickelmaterial kann auch soweit gestreckt werden, daß es sein
Rückstellverhalten verliert. Folie, die nicht vollständig gestreckt wurde, kann
durch eine zusätzlich aufgebrachte Kraft weitergestreckt werden, und dieses Strecken
kann durch eine Verschiebung der Last erfolgen. Dies ist unerwünscht, da die Last
nicht fest in ihrer Lage gehalten wird. Erfindungsgemäß kann die Antriebsrolle so
gesteuert werden, daß sie das Umwickelmaterial vollständig streckt, bevor es um
die- palettierte Last gelegt wird. Durch die Fähigkeit Geschwindigkeitsänderungen
infolge unregelmäßig geformter Lasten oder nicht mittig angeordneter Paletten zu
ermitteln und die Fähigkeit, diese zu kompensieren, kann die vollständig gestreckte
Folienbahn um die Last gewickelt werden, ohne daß sie dabei bis zum Zerreißwert
gedehnt wird.
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Die Antriebsrolle und die Vorratsrolle können derart gesteuert werden,
daß das Umwickelmaterial gedehnt, jedoch nicht soweit gedehnt wird, daß beschädigte
Kanten zerreißen. Infolge ber Einstellbarkeit der Spannung kann auch Folie geringerer
Qualität zum Umwickeln von Paletten eingesetzt werden. Auch in diesem Fall wird
die Antriebsrolle so gesteuert, daß auf das jeweils verwendete Umwickelmaterial
die genau richtige Spannung aufgebracht wird.
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Durch die Erfindung wird auch der Einsatz eines Niederhalters vermieden,
da praktisch die gesamte Dehnung der Folie zwischen der Vorratsrolle und der Anstriebsrolle
stattfindet und nur durch das Aufbringen des Umwickelmaterials während des zweiten
Dehnungsschrittes eine minimale Kraft auf die palettierte Last ausgeübt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Umwickelmaterial
von der Antriebsrolle zurück um die Vorratsrolle und dann ein zweites Mal um die
Antriebsrolle geführt werden, und die so erhaltene zusätzliche Schleife des Umwickelmaterials
ergibt eine zusätzliche Dehnung, bevor die Folie die Antriebsrolle in Richtung auf
eine Abtastrolle verläßt. Ferner wird dadurch die während des zweiten Schrittes
erfolgende Dehnung verringert und damit eine geringere Zugkraft auf eine leichte,
palettierte Last au-sgeübt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
zeigenden Figuren näher erläutert.
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Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine automatische
Umwickelstation mit einer Vorspanneinrichtung.
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Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorspanneinrichtung.
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Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine anders ausgebildete Vorspanneinrichtung.
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Figur 4 zeigt in einem Blockschaltbild die Steueranordnung für die
Vorspanneinrichtung.
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Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von vorn die Vorspanneinrichtung
aus Figur 1.
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Figur 6 zeigt eine Ansicht der Vorratsrollen- und Bremseinrichtung.
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In Figur 1 ist eine Einrichtung 10 zum Vorspannen von elastischem
Umwickelmaterial dargestellt, die zum Umhüllen von beladenen Paletten eingesetzt
wird. Die palet-
tierte Last 14 ist auf einem Drehtisch 12 üblicher
Bauart angeordnet, und die zugehörigen Einrichtungen zum Bewegen des Drehtisches
12 und zur Handhabung der palettierten Last 14 sind nicht dargestellt. Im Betrieb
dreht sich der Drehtisch 12 im Uhrzeigersinn, wie dies durch den Pfeil 15 angedeutet
ist.
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Die palettierte Last 14 wird durch mindestens eine Schicht von Umhüllungsmaterial
16 wendelförmig umwikkelt, wobei das Umhüllungsmaterial 16 vorzugsweise aus dehnbarer
Kunststoffolie besteht, wie sie üblicherweise für diesen Zweck eingesetzt wird.-Auf
dem Boden benachbart zum Drehtisch 12 befindet sich eine Grundplatte 18, mit der
ein Stützturm 20 verbunden ist und sich senkrecht nach oben erstreckt. Im Inneren
des Stützturms 20 steht eine endlose Kette 22 in Eingriff mit einem oberen Ketten
rad 24 und einem unteren Kettenrad 26. Mit dem unteren Kettenrad 26 ist ein in seiner
Drehrichtung umkehrbarer Elektromotor 28 bekoppelt.
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Mit der endlosen Kette 22 ist eine Abgabeeinrichtung 30 verbunden,
die verschiebbar an der Außenseite des Stützturms 20 befestigt ist und die vom Elektromotor
28 am Stützturm aufwärts und abwärts bewegt wird.
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Auf der oberen Fläche der Abgabeeinrichtung 30 ist drehbar ein Dorn
32 befestigt, und auf dessen Achse 36 ist eine Vorratsrolle 34 angebracht. Diese
Vorratsrolle ist mittels einer nicht gezeigten, auf der Kernachse 36 vorgesehenen
Kernverriegelung starr am Kern 32 befestigt. Um einen vorgegebenen Widerstand auf
die Vorratsrolle 34 auszuüben, arbeitet der Kern 32 mit einer üblichen Bremse 38
(Figur 6) veränderbaren Widerstandes zusammen. Der Widerstandswert wird entsprechend
der Folienart, der Drehzahl des Drehtisches und der ge-wünschten Streckung voreingestellt.
Die Bremse 38 vergrößert und verringert automatisch die angelegte Bremskraft, um
den gewünschten Widerstand aufrechtzuerhalten.
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Nach dem Abziehen von der Vorratsrolle 34 kommt das Material 16 in
Rollenberührung mit einer Leerlaufrolle 40 und einer Antriebsrolle 42. Die Betriebsweise
der Rollen 40, 42 ergibt sich deutlicher aus Figur 2.
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Die Vorratsrolle 34 dreht sich beim Abwickeln des Materials 16 im
Gegenuhrzeigersinn, und die sich freidrehende Rolle 40 führt das Material 16 auf
die Antriebsrolle 42. Diese ist mit einem nicht gleitenden Material, etwa Kautschuk
beschichtet und wird von einem Elektromotor 44 mit veränderbarer Geschwindigkeit
angetrieben.
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Nach dem Verlassen der Antriebsrolle 42 wird das Material 16 direkt
auf die palettierte Last 14 aufgebracht und entlang einer wendelförmigen Bahn um
die Last gewickelt.
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Die Bahn 16 wird beim Abziehen von der Vorratsrolle 34 durch die Leerlaufrolle
40 geglättet und beim Abziehen von der Vorratsrolle 34 durch die Antriebsrolle 42
einer ersten Streckung unterzogen. Es ist wichtig, daß die Drehgeschwindigkeit der
Antriebsrolle 42 mit der Abziehgeschwindigkeit der Folie 16 koordiniert wird, um
eine im wesentlichen konstante Spannung in der Bahn 16 zwischen der Vorratsrolle
und der Antriebsrolle 62 aufrechtzuerhalten, während die Folienbahn synchron mit
der sich infolge Drehung der palettierten Last 14 ändernden, benötigten Menge abgezogen
wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Drehzahl der die Vorspannung
bewirkenden Antriebsrolle 42 in Abhängigkeit von der der Vorratsrolle 34 durch die
Bremse 38 zugeführten Bremsenergie verändert wird, um eine gleichförmige Streckung
der Bahn zu erhalten, selbst wenn die durch die sich drehende, palettierte Last
14 erzeugte Abzugskraft wegen der ungenauen Zentrierung des Drehtisches oder wegen
ungleichmäßiger Lastformen zunimmt oder abnimmt.
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Die Bremse 38 (Figuren 4, 5 und 6) wird zur Ausübung des gewünschten
Widerstandes gegen die Drehung der Vorratsrolle 34 voreingestellt, und sie erhöht
und verringert automatisch die zugeführte Bremskraft, um den gewünschten Widerstand
aufrechtzuerhalten. Man erkennt, daß bei Zunahme der Zugkraft durch die palettierte
Last 14 die von der Bremse 38 abgegebene Bremsenergie in Abhängigkeit von der Zugkraft
ebenfalls zunimmt. Die zunehmende Bremsenergie wird durch Ermittlung der Drehgeschwindigkeit
der Kernachse 36 ermittelt. Nimmt diese Drehgeschwindigkeit zu, nimmt auch die von
der Bremse 38 zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Widerstandes aufgewendete Energie
zu. Diese Änderung wird von einem Sensor 46 ermittelt, der mit der Bremse 38 gekoppelt
ist.
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In einem Ausführungsbeispiel besteht der Sensor 46 aus einem tachometerartigen
Generator, der mit der Welle 36 gekoppelt ist und ein Analog-Signal 48 proportional
zu seiner Drehgeschwindigkeit erzeugt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist
der Sensor ein einen Stromteiler bildendes Widerstandsnetzwerk, das mit der Steuerschaltung
der Bremse 38 gekoppelt ist und ein analoges Stromsignal erzeugt, das proportional
dem in der Bremse fließenden Strom und damit proportional der von der Bremse aufgewendeten
Energie ist.
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In jeder Detektoreinrichtung bildet das Analog-Signal 48 ein Eingangssig-nal
für eine Steuerschaltung 50, die in Abhängigkeit vom Analog-Signal 48 mittels eines
Ausgangs-Antriebssignals 52 die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 44 steuert. Nimmt
daher die Bremsenergie entsprechend der Zunahme der auf die Bahn wirkenden Zugkraft
zu, so vergrößert die Steuerschaltung 50 die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors
44, und sie verringert die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 44, wenn die Bremsenergie
abnimmt, wenn sich also der Zug in der Bahn verringert. Mittels dieser Anordnung
wird in der Bahn 16 zwischen der Vorratsrolle und der die Vorspannung erzeugenden
Antriebsrolle eine im wesentlichen konstante Spannung aufrechterhalten, während
die Bahn synchron mit der Anforderung abgezogen wird.
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In Abhängigkeit von der angelegten Spannung wird die Bahn 16 einem
ersten Streckvorgang unterworfen. Vorzugsweise wird die Bahn dabei bis nahe an ihre
Elastizitätsgrenze gestreckt, wobei eine vollständige Verlängerung während eines
zweiten Streckvorganges erfolgt, wenn die Bahn 16 durch Drehung der palettierten
Last 14 von der Antriebsrolle 42 abgezogen wird. Somit wird die Drehgeschwindigkeit
des Drehtisches\ 12' von einem Detektor 54 ermittelt und bewirkt ein Analog-Signal
56 proportional zur Drehgeschwindigkeit des Drehtisches, welches ein
zweites
Eingangssignal für die Steuerschaltung 50 darstellt. Die Steuerschaltung 50 begrenzt
in Abhängigkeit vom Analog-Signal 56 den oberen Bereich der Drehgeschwindigkeit
des Antriebsmotors 44, wodurch die Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 42 geringfügig
kleiner gehalten wird, als die Drehgeschwindigkeit des Drehtisches, was zu einem^zWeiten
Dehnungsschritt für die Bahn 16 führt, wenn diese durch die sich drehende, palettierte
Last von der die Vorspannung erzeugenden Antriebsrolle abgezogen wird.
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Bei einer anderen Anordnung wird die Folienbahn i6 bei einem ersten
Durchlauf um die Antriebsrolle 42, dann zurück um die Vorratsrolle 34 und ein zweites
Mal um die Antriebsrolle gewickelt, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Durch die
so erhaltene zusätzliche Schleife ergibt sich während des ersten Schrittes eine
zusätzliche Streckung. Darüber hinaus verringert diese Anordnung den Umfang der
Streckung, die während des zweiten Schrittes stattfindet, wodurch die auf eine relativ
leichte, palettierte Last ausgeübte Zugkraft verringert wird.
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Vorzugsweise findet der größte Teil der Streckung der Folienbahn 16
im ersten Schritt zwischen Vorratsrolle 34 und Antriebsrolle 42 statt, so daß im
zweiten
Schritt von der Folienbahn 16 nur noch eine geringe Kraft
auf die palettierte Last 14 ausgeübt wird, wenn die Bahn infolge Drehung des Drehtisches
abgezogen wird. Auf diese Weise werden verhältnismäßig leichte, palettierte Lasten
oder verhältnismäßig leicht auf der Palette verschiebbare Lasten durch die Abzugskraft
der Folienbahn 16 nicht beeinträchtigt, und die Lasten brauchen daher nicht mittels
eines Niederhalters auf der Palette gehalten zu werden.
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Im Betrieb wird die Folienbahn 16 bei Drehung des Drehtisches 12 entlang
einer wendelförmigen Bahn um die palettierte Last 14 gewickelt, und die Abgabeeinrichtung
30 wird gleichzeitig vom Elektromotor 28 aufwärts und abwärts bewegt. Infolge der
Kompensationswirkung der Bremse 38 und der Vorspann rolle 42 wird die Folie 16 um
die palettierte Last gewickelt, nachdem sie unter gleichförmiger Spannung über ihre
Streckgrenze bzw.
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Rückstellgrenze gedehnt worden ist, und zwar unabhängig von der Form
der palettierten Last 14 und der Lage auf dem Drehtisch 12.
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