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Beschreibung:
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine zum Zusammenfügen
von Einzelpackungen, insbesondere von Faltschachteln, zu einer Formation und vorzugsweise
auch zum Einbringen der Formation in eine Umverpackung, z.B.
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einen Karton, mit einem Zuführband zum Zuführen von Einzelpackungen,
einer an das Zuführband anschließenden Stapelvorrichtung für Einzelpackungen, bestehend
aus einem Heber mit einem Hubweg, der größer ist als die Höhe einer Einzelpackung,
und einer Stapelstütze, die beim Anheben einer Einzelpackung mittels des Hebers
aus dem.Bewegungsweg der Einzelpackung seitlich wegbewegbar ist.
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Maschinen dieser Art sollen eine möglichst hohe Arbeitsgeschwindigkeit
haben, da, um in rascher Folge ankommende Einzelpackungen zu einer größeren Sammelpackung
vereinigen zu können. Bei einer bekannten Verpackungsmaschine dieser Art hat der
Heber eine Hubplatte, die mittels eines Kurbelgetriebes vertikal bewegbar ist. Die
Hubplatte ist von einer unteren Stellung, in der sie unterhalb einer anzuhebenden
Einzelpackung liegt, in eine obere Stellung bewegbar, in der eine auf der Hubplatte
liegende Einzelpackung auf ein
Niveau angehoben ist, auf dem sie
von der Stapelstütze übernommen werden kann. Der Hubweg ist etwas größer als die
Dicke einer Einzelpackung, da ja unterhalb des Stapels Raum für das Einfahren der
nächsten Einzelpackung verbleiben muß, weshalb die Stapelstütze entsprechend hoch
angeordnet sein muß. Bei der bekannten Maschine kann eine weitere Einzelpackung
erst dann in den Heber eingeschoben werden, wenn die Hubplatte wieder ihre untere
Stellung rreicht hat, woraus sich eine verhältnismäßig lange Taktzeit ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verpackungsmaschine
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Einzelpackung in den Heber einfahren
kann, bevor das die Einzelpackung tragende Element des Hebers in seine untere Stellung
zurückgekehrt ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß Tragelemente
des Hebers in der angehobenen Stellung seitlich wegbewegbar sind und in der wegbewegten
Stellung im Bereich außerhalb einer in den Heber einzuschiebenden Einzelpackung
nach unten bewegbar sind und daß während der Abwärtsbewegung der Tragelemente eine
Einzelpackung in den Heber einschiebbar ist.
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Bei einer so ausgebildeten Verpackungsmaschine kann eine Einzelpackung
bereits dann in den Heber eingeschoben werden, wenn die vorhergehende Einzelpackung
so weit angehoben ist, daß sie den Weg für die neue Einzelpackung freigegeben hat.
Dies kann schon im Verlaufe derAufwärtsbewegung der vorangehenden Einzelpackung
der Fall sein, nämlich im oberen Bereich von deren Aufwärtsbewegung, ist aber auf
jeden Fall möglich, wenn sich die vorangehende Einzelpackung in ihrer höchsten Stellung
befindet. Die Taktzeit verkürzt sich deshalb mindestens um die Zeit, die
nötig
ist, um die Abwärtsbewegung der anhebenden Elemente des Hebers in die unterste Stellung
auszuführen.
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Die Leistung einer Maschine kann dadurch erheblich gesteigert werden.
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Die Anordnung der Tragelemente im Bereich von Kanten der Einzelpackungen
gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß die Einzelpackung dort unterstützt wird, wo
sie eine große Steifigkeit hat. Dies gestattet kurze Taktzeiten, da auch größere
Massenkräfte an den Unterstützungskanten der Einzelpackungen aufgenommen werden
können, ohne daß die Einzelpackungen unzulässig deformiert werden.
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Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführungsform des Hebers
ist in den Ansprüchen 3 bis 11 angegeben. Durch die Anordnung der Tragelemente an
schwenkbaren Stangen gemäß Anspruch 3 vermeidet man Gleitführungen, die im Prinzip
ebenfalls möglich wären, um die Tragelemente horizontal aus dem Bewegungsbereich
der Einzelpackungen herauszubewegen. Ein mechanischer Antrieb (Anspruch 4) ist besonders
einfach und zuverlässig und kann mit hoher Frequenz arbeiten. Im Prinzip sind aber
auch andere Antriebe möglich, z.B. solche mit Pneumatikzylindern oder Hydraulikzylindern
oder Elektromagneten.
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Eine genaue Synchronisierung und zugleich ein einfacher Aufbau wird
erreicht, wenn gemäß Anspruch 5 Steuerkurven für die horizontale und die vertikale
Bewegung der Tragelemente auf einer Welle sitzen. Die Zwischenschaltung eines zweiarmigen
Hebels für das Anheben der Stangen gemäß Anspruch-6 bringt den Vorteil, daß das
Übersetzungsverhältnis leicht geändert werden kann und so eine bequeme Anpassung
an andere Formate möglich ist. Die Halterung der dritten Schubstange mittels eines
Lenkers (An-
spruch 7) bringt den Vorteil, daß eine Geradführung
vermieden wird und so die Reibungskräfte gering gehalten werden.
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Die Ausbildung der Stapelstütze aus mehreren Tragfingern gemäß Anspruch
8 ermöglicht den Durchgriff der Tragelemente.
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Die Befestigung aller Tragfinger an einer schwenkbaren Leiste (Anspruch
9) ist konstruktiv vorteilhaft, da nicht für jeden einzelnen Tragfinger eine Schwenklagerung
vorgesehen werden muß.
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Zwischen den Tragfingern hindurchgreifende Tragelemente (Anspruch
10) sind vorteilhafterweise als Zähne eines Kammes ausgebildet (Anspruch 11). Bei
dieser Konstruktion können viele Tragelemente auf einfache Weise befestigt werden.
Die Tragelemente werden dann mittelbar über den Kammrücken mit den Stangen verbunden,
die nach außen schwenken können.
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In den Ansprüchen 12 und 13 ist eine vorteilhafte Ausbildung für eine
Trageinrichtung innerhalb des Hebers angegeben, die es gestattet, eine anzuhebende
Einzelpackung nur an ihren Seitenkanten zu unterstützen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Verpackungsmaschine entsprechend dem
Pfeil I in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Verpackungsmaschine in Richtung
des Pfeiles II in Fig. 1, Fig. 3 in perspektivischer Ansicht die Art und Weise einer
Formationsbildung,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine
Trageinrichtung für Einzelpackungen, Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Hebevorrichtung
für Einzelpackungen, in der aus Einzelpackungen ein Stapel gebildet wird, Fig. 6
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5 im Bereich des strichpunktierten Rahmens
VI in Fig. 5, Fig. 7 eine Seitenansicht entsprechend dem Pfeil VII in Fig. 5 und
Fig. 8 eine Draufsicht entsprechend dem Pfeil 8 in Fig. 7.
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Zunächst soll anhand der Fig. 3 der Vorgang der Formationsbildung
betrachtet werden. Einzelne Faltschachteln, die von einer Füll- und Verschließmaschine
kommen, werden in Richtung des Pfeiles 1 bewegt. In der weiter unten im einzelnen
beschriebenen Maschine wird aus den Faltschachteln F ein Teilstapel T gebildet.
Der in Fig. 3 dargestellte Teilstapel T besteht aus zwei Türmen aus Faltschachteln
F. Der Teilstapel T kann dadurch gebildet werden, daß immer gleichzeitig zwei Einzelpackungen
angesammelt und gleichzeitig angehoben werden.
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Wenn ein Teilstapel T die gewünschte Höhe hat, wird er entsprechend
dem Pfeil 2 verschoben und mit einem anderen Teilstapel T,der vorher gebildet wurde,
zusammengefügt, wodurch ein Gesamtstapel S gebildet wird. Dieser Gesamtstapel S
wird in einen Karton eingeschoben, dessen Öffnung seitlich liegt.
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Der gefüllte Karton wird dann entsprechend dem Pfeil III um 900 gekippt,
so daß er auf seinen Boden zu stehen kommt. Dieses Prinzip der Formationsbildung
ist an sich bekannt. Die Erfindung befaßt sich mit einer Einrichtung, die es gestattet,
Teilstapel
T möglichst rasch zu bilden, also mit hoher Taktzeit zu arbeiten.
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Die Verpackungsmaschine hat ein Zuführband 4 für Einzelpackungen,
ein Abführband 5 für mit Einzelpackungen gefüllte Kartons, eine Einrichtung 6 zur
Stapelbildung, eine Schiebeeinrichtung 7 zum Zusammenfügen von Teilstapeln zu einem
Gesamtstapel und zum Einschieben des Gesamtstapels in einen Karton und eine Aufsteckeinrichtung
8 für Kartons.
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Dieser Grundaufbau einer Verpackungsmaschine ist an sich be kannt.
Neu ist die Einrichtung 6 zur Stapelbildung, die nachfolgend anhand der Fig. 4 bis
8 beschrieben wird.
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Die Einrichtung 6 zur Stapelbildung hat eine insgesamt mit 9 bezeichnete
Auflage für Einzelpackungen F. Wie schon anhand der Betrachtung der Fig. 3 beschrieben
wurde, können auch mehr als eine Einzelpackung gleichzeitig in die Hebevorrichtung
eingebracht werden. Wenn nachfolgend zur Vereinfachung immer nur von einer Einzelpackung
F gesprochen wird, so schließt dies nicht aus, daß auch zwei und eventuell noch
mehr Einzelpackungen gleichzeitig angehoben werden sollen. Diese allgemeine Betrachtung
gilt;:auch für die Patentansprüche und den einleitenden Teil der Beschreibung, wo
jeweils von einer Einzelpackung gesprochen wird, obwohl selbstverständlich auch
z.B. zwei Einzelpackungen gleichzeitig angehoben werden können.
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Die Auflage 9 hat zwei parallele Schienen 10 und 11 (siehe dazu auch
Fig. 4). An jeder Schiene 10 ist ein Blech 12 befestigt. Das Blech 12 hat einen
die zugeordnete Schiene übergreifenden Teil 12a, einen nach unten abgekröpften Teil
12b und vertikale Teile 12c. Die horizontale Auflage für Einzelpackungen F ist gegenüber
den Seitenflächen 13, 14 der Faltschachteln F nach innen versetzt. Durch die Abkröpfung
12b sind die Faltschachteln F von unten her erfaßbar. Tragelemente für
das
Anheben können durch Spalte 15 hindurchgreifen, die sich zwischen den vertikalen
Teilen 12c befinden. Die vertikalen Teile 12b haben Bereiche 12'c, die parallel
zu den Seitenwänden 13, 14 verlaufen und schräg orientierte Bereiche 12"c, die ausgehend
von den parallelen Teilen 12'c von den Seitenflächen 13, 14 abragen. Bei der durch
den Pfeil 16 angegebenen Bewegungsrichtung wirken die Bereiche 12"c ausrichtend,
d.h. sie richten die Faltschachtel F auch bei anfänglicher seitlicher Versetzung
quer zu den Schienen 10, 11 genau aus.
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Ein insgesamt mit 17 bezeichneter Heber dient zum rasch aufeinanderfolgenden
Anheben von Einzelpackungen F, um daraus einen Teilstapel T zu bilden. Der Heber
27 hat Tragelemente 18 für jede Seitenkante der Faltschachtel F. Alle Tragelemente
18 für die Unterstützung einer Unterstützungskante 19 der Faltschachtel sind zu
einem Kamm zusammengefaßt (siehe Fig. 8).
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Jeder Kamm 20 wird von zwei parallelen Stange 21 und 22 getragen.
Die Stangenpaare 21/22 sind über horizontale Gelenkbolzen 23 mit einem Hubbalken
24 verbunden. Vom Hubbalken 24 ragen zwei Führungsstangen 25 ab, die in einer Doppelfthrung
26 geführt snd.
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Die Führungsstangen 25 sind über ein Zwischenglied 27 mit einem zweiarmigen
Hebel 28 verbunden. Das Zwischenglied 27 ist über ein Gelenk 29 mit den Führungsstangen
und über ein Gelenk 30 mit dem zweiarmigen Hebel 28 verbunden. Der Hebel 28 ist
an einem gehäusefesten Gelenkpunkt 31 gelagert. Am Hebelarm 28a ist mittels eines
Gelenkes 32 eine Schubstange 33 angelenkt. Der Anlenkungspunkt 32 kann längs des
Hebelsarmes 28a verschoben werden, wodurch sich der Hub des Hubbalkens 24 ändert.
Dies ermöglicht eine Anpassung an verschieden hohe Einzelpackungen F.
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Am Ende der Schubstange 33 sitzt eine Tastrolle 34, die in eine Kulisse
35 eingreift, die sich an einer Kurvenscheibe 36
befindet. Die
Kurven scheibe 36 sitzt auf einer Welle 37, die in gehäusefesten Lagern gelagert
ist. Um eine Geradführung für die Schubstange 33 zu vermeiden, ist diese über einen
Lenker 38 gehalten, der einerseits an einem gehäuse festen Gelenk 39 und andererseits
im Bereich der Tastrolle 38 an der Schubstange 33 angelenkt ist.
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Die Stangen 21, 22 sind von Kugelbüchsen 40 umgeben. Die Kugelbüchsen
40 eines Stangenpaares 21/22 sind über eine Traverse 41 starr miteinander verbunden
(siehe Fig. 7).
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An der Traverse 41 greift eine Schubstange 42 an. Die Kugelbüchsen
40 sind in vertikaler Richtung nicht beweglich, jedoch in horizontaler Richtung,und-zwar
auf Führungen 43.
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Die Schubstangen 42 führen zu einem zweiarmigen Hebel 44, der an einem
gehäusefesten Gelenk 45 schwenkbar gelagert ist. An jedem Hebelarm des Hebels 44
greift eine Schubstange 42 über ein Gelenk 46 an. Am Hebelarm 44a des Hebels 44
greift außerdem eine Schubstange 47 über ein Gelenk 48 an.
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Das linke Ende der Schubstange 47 ist über ein Gelenk 49 mit einem
Kipphebel 50 verbunden. Der Kipphebel 50 ist an einem gehäusefesten Gelenk 51 schwenkbar
gelagert. Am Kipphebel 50 ist eine Tastrolle 52 drehbar gelagert, die am Außenumfang
36a der Kurvenscheibe 36 anliegt.
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Zur Unterstützung des Teilstapels T dienen Stützelemente 53. Längs
jeder Unterstützungskante 19 für einen Teilstapel T erstreckt sich eine Reihe aus
Unterstützungselementen (siehe dazu auch Fig. 7 und 8).
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Jedes Unterstützungselement 53 hat (siehe dazu auch Fig. 6) einen
Kopf 53a, einen vertikalen Teil 53b und einen horizontalen Befestigungsteil 53c.
Der Kopfteil 53a hat eine obere Stützfläche 53'a und eine Anlauffläche 53 "a, die
von innen oben nach unten außen verläuft.
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Der Befestigungsteil 53c jedes Unterstützungselementes 53 ist an einer
Leiste 54 befestigt. Die Leiste 54 ist um eine horizontale Achse 55 schwenkbar,
die in Fig. 6 durch ein Kreuz symbolisiert ist. Im Abstand vom Drehpunkt 55 greift
an der Leiste 54 eine Feder 56 an, die die Leiste in Fig. 6 gesehen entgegen zum
Uhrzeigersinn zu schwenken versucht. Die Schwenkbewegung wird durch Anlage der Leiste
an einem Anschlag 57 begrenzt. Diese Grenzlage ist in der Zeichnung dargestellt.
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Oberhalb der Auflage 9 befinden sich Führungswände 58, die in ihrem
unteren Teil 58a divergieren, so daß beim Anheben von Einzelpackungen F, die ein
wenig seitlich versetzt sind, eine Ausrichtung auf die darüber liegenden Einzelpackungen
F erfolgt.
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Die Verpackungsmaschine arbeitet wie folgt. Einzelpackungen F kommen
auf dem Zuführband an und werden kurz vor dem Eintritt in die Vorrichtung 6 zur
Stapelbildung unter einem Oberband 59 hindurchgeleitet. Das Oberband 59 bewirkt
einen gewissen Andruck an das Zuführband, so daß die Einzelpackungen F mit der nötigen
Kraft und Sicherheit in dier Vorrichtung eingeschoben werden. Es sei angenommen,
daß die Auflage 9 zur Zeit nicht belegt ist. Eine vorgeschobene Faltschachtel F
gelangt dann auf die Auflage 9, wie es in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist.
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Alsbald nach dem Einlaufen einer Faltschachtel F wird diese angehoben.
Gezeichnet ist die Stellung, in der sich die Tragelemente 18 bereits in einer für
das Anheben geeigneten Stellung befinden. Bei weiterer Drehung der Kurvenscheibe
36 wird die Schubstange 33 nach unten bewegt und schwenkt dabei den Hebel 28 entgegen
zum Uhrzeigersinn, wodurch der Hubbalken 24 und damit die Stangenpaare 21/22 angehoben
werden. Die Tragelemente 18 kommen mit der anzuhebenden Faltschachtel in Berührung
und drücken diese nach oben.
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Schon kurz nach dem Anheben kommen die oberen Seitenkanten der Faltschachtel
F mit den Snlaufflächen 53"a der Unterstützungselemente 53 in Berührung und drücken
diese nach außen, wobei die Federn 56 gespannt werden. Der Hebevorgang wird so lange
fortge-I setzt, bis die Unterfläche 61 der angehobenen Faltschachtel ein wenig höher
liegt als das Niveau der Auflageflächen 53'a der Unterstützungselemente. Bereits
oberhalb der Unterstützungselemente befindliche Faltschachteln werden dabei mit
angehoben. Die konvergenten Bereiche 58a der Führungswand 58 bewirken dabei eine
genaue Auswichtung der angehobenen Faltschachtel F auf die bereits gestapelten Faltschachteln.
Sobald die angehobene Faltschachtel die Unterstützungselemente 53 passiert hat,
werden diese durch die Rückstellfedern 56 wieder in die gezeichnete Lage gebracht.
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Bevor die Tragelemente 18 abgesenkt werden, werden sie entsprechend
der strichpunktierten Linie 62 nach außen bewegt.
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Diese Auswärtsbewegung wird von der Steuerkurve 36a bewirkt.
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Die Auswärtsbewegung wird eingeleitet, wenn die.Tastrolle 52 auf den
Anstieg 63a aufläuft, der zur Erhebung 63 der Steuerkurve 36a führt. Aus der Betrachtung
von Fig. 5 ist klar, daß dann die Schubstange 47 nach rechts gestoßen wird und den
zweiarmigen Hebel 44 verschwenkt, wodurch die Kugelbüchsen 40 mittels der Schubstangen
42 nach außen gestoßen werden, wobei sie auf den Führungen 43 entlanggleiten.
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Die Stangenpaare 21/22 werden so lange in ihrer ausgeschwenkten Stellung
gehalten, bis sich die Tragelemente 18 in ihrer untersten Stellung befinden. Der
Teil 62a, längs dem sich die Tragelemente 18 nach unten bewegen, liegt außerhalb
des Bereiches, in dem sich eine auf die Auflage 9 aufgeschobene Faltschachtel F
befindet. Eine neue Faltschachtel F wird eingeschoben, während sich die Unterstützungselemente
18 noch auf ihrem Abwärtsweg befinden. Das Einschieben kann sogar schon
stattinden,
wenn der letzte Teil des Aufwärtsweges der Faltschachtel F durchlaufen wird. Wenn
die Tragelemente 18 ihre tiefste Stellung erreicht haben, werden die Stangenpaare
21/22 wieder in ihre vertikale Stellung gebracht, die in Fig. 5 dargestellt ist.
Bei dieser Einwärts schwenkung läuft die Tastrolle 52 über den Abstieg 63b der Erhebung
63. Es kann dann ein weiterer Anhebevorgang, wie er bereits beschrieben wurde, beginnen.
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Durch die Vereinigung der Steuerkurven 35 und 36a an einem Bauteil
36 werden die Auf- und Abbewegungen des Hubbalkens 24 auf einfache Weise genau auf
die Auswärts-und Einwärtsbewegung der'Stangenpaare 21/22 abgestimmt.
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Wenn ein Teilstapel T die gewünschte Höhe erreicht hat, tritt ein
Schieber 64 in Aktion, der den Teilstapel T nach rechts schiebt (siehe Fig. 5).
port stößt der Teilstapel T an einen bereits abgeschobenen weiteren Teilstapel T
an und bewegt dabei diesen letzteren Teilstapel T weiter.
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Die Gesamtformation aus beiden Teilstapeln T wird dabei in einen Umkarton
geschoben. Die Laschen 65 des Umkartons sind dabei aufgeklappt. Eine Kartonlasche
65 ist dargestellt. Der gefüllte Karton wird dann abgekippt und durch einen leeren
Karton ersetzt. Beim Abschieben eines Teilstapels T bleibt jeweils die unterste
Faltschachtel F liegen. Sie bildet die oberste Faltschachtel des nunmehr zu bildenden
Teilstapels T.
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