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Zuführvorrichtung sowie Verfahren
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Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung und ein Zuführverfahren
für die Übergabe von Gegenständen,die in einer Linie und in Linie ausgerichtet mit
einer Maschineneinführung gefördert werden. Insbesondere befaßt sich die Erfindung
mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Übergabe einer Aufeinanderfolge von
Gegenständen aus einem Zug in End- zu Endanlage in der Zuführvorrichtung zu einem
sich schneller bewegenden Eingabförderer einer Maschine, welche mit einem Maschinentakt
arbeitet, um in einem Zyklus auf jeden Gegenstand einzuwirken, wobei die Übergabe
derart ist, daß die Übergabe aufeinanderfolgender Gegenstände aus der Zuführvorrichtung
zur Maschine taktgerecht mit dem zyklischen Betrieb der Maschine erfolgt. Die Erfindung
ist insbesondere anwendbar zur Übergabe von Gegenständen auf eine Verpackungsmaschine.
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Verpackungsmaschinen für Schokoladenriegel arbeiten bei hoher Geschwindigkeit
und erfordern eine gleichmäßige Übergabe der Riegel zu einem Beschickungsförderer
der Maschine. Die Zuführung der Riegel für eine solche Maschine ist kontinuierlich,
erfolgt jedoch nicht in einem zuverlässig konstanten Maß.
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Es ist üblich, daß als Zuführvorrichtung ein Zuteil- bzw.
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Dosierband verwendet wird, welches eine Folge dieser Riegel trägt,
die sich im allgemeinen in End- zu Endanlage befinden und mit einer Geschwindigkeit
entsprechend dem Taktzyklus der Verpackungsmaschine vorgerückt werden. Es ist ferner
üblich für eine solche Folge von Riegeln, daß sich diese stromaufwärts in einer
Säule von einer Steuerfläche erstrecken, welche den sich am Kopf der Säule befindlichen
Riegel kontaktiert. Die Säule erstreckt sich über die gesamte Länge des Zuteilbands
und auf ein sich schneller bewegendes Uberwachungsband, welches sich stromaufwärts
dieses Bands befindet.
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Die Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine wird verändert, um Anderungen
in der Länge der Säule Rechnung zu tragen, die durch Veränderungen in der Zufuhr
der Riegel bedingt sind. Im Falle der Zuführung längs einer einzelnen Linie und
Geschwindigkeiten über 200 Riegel pro Minute, muß eine große Anzahl von Riegeln
in End- zu Endanlage in der Säule gehalten werden, da ansonsten die erforderliche
Empfindlichkeit der Uberwachung der Änderungen in der Säulenlänge und die erforderliche
Geschwindigkeit für die Einstellung der Verpackungsmaschinengeschwindigkeit zu hoch
ist, um praktisch gewährleistet werden zu können.
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Bei Verwendung einer Steuerfläche am Kopf der Säule, um ein übermäßiges
Vorrücken nicht nur des Riegels am Kopf der Säule sondern auch einer Anzahl von
stromaufwärtigen Riegeln zu verhindern, mit denen sich der Riegel in End- zu Endanlage
befindet, kann an und in der Nähe des Kopfs der Säule zu einer Schädigung der Riegel
und einer vertikalen Verschiebung der Riegel führen. Eine derartige Steuerfläche
ist in der veröffentlichten Britischen Patentanmeldung 20 72 124 A dargestellt.
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Darin ist eine Möglichkeit beschrieben, Druck aus einer langen Säule
aus Gegenständen auf eine Steuerfläche abzubauen.
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Der Kopf der Säule wird auf einem kurzen und sich relativ schnell
bewegenden Förderer getragen und der Rest der Länge der Säule auf einem sich relativ
langsamer bewegenden Förderer, so daß zeitweilige Spalte zwischen aufeinanderfolgenden
Gegenständen bei der Übergabe aus dem Langsam- auf den Schnellförderer entstehen.
Die Größe der Spalte wird überwacht und die Geschwindigkeit des langsamen Bands
wird zwischen zwei Werten geschaltet, um die Größe der Spalte auf die gewünschte
Höhe zu halten. Das einzige Verhältnis zwischen dem Schalt- und dem Verpackungszyklus
ist ein willkürliches. Die Größe des Spalts verändert sich mit Veränderungen in
der Größe der Riegel und mit zufälligen Änderungen im Zug zwischen den Riegeln und
den Bändern, auf denen sie gefördert
werden. Dies bedingt Grenzen
für die Anpassung der Zuführvorw richtung auf die Anforderungen der stromabwärts
angeordneten Maschine.
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Aus der US-PS 4 197 935 geht hervor, einen.Zuführförderer intermittierend
in den Augenblicken anzutreiben, wenn aufeinanderfolgende Mitnehmer eines Mitnehmerförderers
so angeordnet sind, daß sie einen Gegenstand aufnehmen, wobei der Förderer zu jedem
anderen Zeitpunkt auf Stillstand abgebremst wird, wenn er sich nicht in einer seiner
intermittierenden Bewegungsperioden befindet. Daraus ergibt sich logischerweise
eine Begrenzung auf relativ geringe Leistungen und zwar eine Begrenzung auf etwa
200 Gegenstände pro Minute, also auf ein viel geringeresMaßals den hier betrachteten
Durchsatzbereich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des oben beschriebenen
Stands der Technik zu vermeiden oder zumindest zu mindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
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Für die Zuführvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 enthaltenen Maßnahmen gelöst.
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Vorzugsweise wird die Ermittlung bzw. das Abfühlen an einer Vorderkante
des in Aufeinanderfolge geförderten Produkts durchgeführt, wenn die Produkte auf
den Eingabeförderer überlaufen, wobei der Ort der Bewegung der Gegenstände eine
Diskontinuität an einem Punkt der Übergabe besitzt, die groß genug ist, um sicherzustellen,
daß ein Teil eines überführten Gegenstands vor seinem hinteren Rand beim Abfühlen
nicht für einen Teil eines gerade zu übergebenden Gegenstands hinter seiner Vorderkante
verwechselt werden kann
Die Diskontinuität kann dadurch erzeugt
werden, daß die Gegenstände auf ein niedrigeres Niveau bei der Übergabe sich bewegen,
so daß sie danach auf einem zu geringen Niveau placiert sind, um abgefühlt werden
zu können.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigen Fig. 1 eine p=rspeivischa Ansicht einer ersten Ausführungsform
der Zuführvorrichtung, Fig. 2 eine perspektivischc Ansieht einer zweiten Aus'EX
rungz>rlr. der Zuführvorrichtung, Fig. 3 eine Seitenansicht bestimmter Bauteile
der ersten Ausführungsform der Zuführvorrichtung, die eine bevorzugte Anordnung
dieser Ausführungsform darstellt, sowie Fig. 4 eine ähnliche Seitenansicht einer
weiteren Anordnung von Bauteilen, gleichfalls als bevorzugte Anordnung des Ausführungsbeispiels
von Fig. 1.
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Fig. 1 zeigt einen Mitnehmerförderer bzw. Mitnehmerband 10, welches
bei einer Geschwindigkeit von etwa 1,7 V läuft und die Beschickungseinrichtung für
eine nicht dargestellte Verpackungsmaschine von Schokoladenriegeln darstellt. Schokoladenriegel
11 werden von einem Zuteilband 12 auf einen Eingabeförderer zugemessen, der durch
Zwillings-Beschleunigungsbänder 13 gebildet ist, und dan in zeitlicher Abhängigkeit
auf den Beschickungsförderer 10 mit den einzelnen Mitnehmern 14 des Förderers 10.
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Eine Säule bzw. Kolonne aus Schokoladenriegeln in End- zu Endanlage
erstreckt sich stromaufwärts von einem Abführende 15 des Zuteilbands (welches das
stromabwärtige Ende der Zuführvorrichtung bildet), über das stromaufwärtige Ende
16 des
Bands und auf ein Uberwachungsband 17. Das Zuteilband fördert
bei einer Geschwindigkeit V und das Überwachungsband bei einer Geschwindigkeit von
1,3 V, so daß die Riegel am hinteren Ende der Säule, d.h. auf dem Uberwachungsband,
gegen die Riegel im vorderen Abschnitt der Säule, d.h. auf dem Zuteilband, gedrückt
werden. Die Länge des Zuteilbands und der Reibungskoeffizient zwischen diesem Band
und den Riegeln sind so gewählt, daß kein oder im wesentlichen kein Gleiten bzw.
Rutschen der Riegel 11 auf dem Zuteilband 12 nach vorne auftritt.
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Die Leistung, mit welcher die Vorrichtung verpackt, beträgt N Riegel/min.
Die durchschnittliche Länge eines jeden Riegels beträgt L cm. Geschwindigkeit V
ist normalerweise auf LN cm/ min eingestellt. Die Geschwindigkeit des Uberwachungsbands
beträgt 1,3 V, des Zuteilbands V und der Beschleunigungsbänder 1,5 V und alle diese
Förderer werden durch die Verpakkungsvorrichtung von einer Welle 20 angetrieben.
Die Geschwindigkeit des Mitnehmerförderers 10 beträgt etwa 1,7 V Konventionelle
Überwachungseinrichtungen 18 ergeben eine ausreichende Information hinsichtlich
der Länge der Riegelsäule, so daß die Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine so
eingestellt werden kann, um für Fluktuationen in der Zufuhr von Riegeln zum Uberwachungsband
17 zu sorgen.
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Aufeinanderfolgende Riegel 11 werden vom Zuteilband 12 zu den Beschleunigungsbändern
13 überführt, wobei gesagt werden kann, daß dies in Phase mit dem zyklischen Betrieb
der Verpackungsmaschine erfolgt, wenn ein Riegel 11 aufgenommen und durch jeweils
einen der Mitnehmer 14 nach vorne geführt wird. Auf diese Weise ergibt sich ein
kleiner, jedoch bedeutsamer ereich von Positionen, in denen der Uberführungsriegel
27 für irgendeine gegebene Annäherungsstellung des Mitnehmers 14 angeordnet werden
kann, der diesen aufnimmt, wo der Riegel weich aufgenommen werden wird. Außerhalb
dieses Bereichs wird der Riegel nicht durch den Mitnehmer weich aufgenommen, so
daß der Riegel gewissermaßen "außerhalb der Phase" mit der Verpackungsmaschine
gefördert
wird. Die Zuführvorrichtung wird im Takt mit der Verpackungsmaschine wie folgt gehalten.
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Eine Antriebswelle 19 des Zuteilbands 12 istvdurch eine Differentialeinrichtung
21 mit der Welle 20 verbunden, welche mit der Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine
läuft. Ein Servomotor 22 kann betätigt werden, um die Einstellung des Differentials
zu bewirken. Lediglich dann, wenn der Servomotor dreht, besteht ein Unterschied
zwischen der Geschwindigkeit der Eingangswelle 23 und der Geschwindigkeit der Ausgangswelle
24 des Differentials. Die Betätigung des Differentials 21 bewirkt eine Einstellung
des Arbeitstakts durch eine Verschiebung der normalen Zuführgeschwindigkeit des
Bands 12 relativ zur Betriebsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine zur modifizierten
Zuführgeschwindigkeit.
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Eine Codiereinrichtung 25, welche eine logische Schaltung beinhaltet,
wird angetrieben, um eine zeitliche Abstimmung zwischen den Mitnehmern der Beschickungseinrichtung
10 für die Verpackungsmaschine und der Position des Riegels 27 am Kopf der Säule
auf dem Zuteilband aufrechtzuerhalten. Somit beginnt an einem spezifischen Punkt
im Zyklus der Verpackungsmaschine, der mitteis eines auf der Welle 20 montierten
induktiven Fühlers und einer Nocke (nicht dargestellt) identifiziert wird, die Codiereinrichtung
25 mit der Zählung einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen. Die Dauer der Zählperiode
ist so gewählt, daß am Ende der programmierten Zählung der vordere Rand des Riegels
27, falls dieser exakt positioniert ist, in einer Linie mit dem Fühler 26 (a) und
einem zugeordneten Lichtstrahlgenerator 26 (b) liegt. Der Fühler 26 (a) erzeugt
einen Ausgang, der die Inbetriebnahme des Servomotors 22 veranlaßt, falls Licht
vom Generator 26 (b) darauf geworfen wird, d.h. kein Hindernis zwischen dem Generator
26 (b) und dem Empfänger 26 (a) liegt, wenn das Zählprogramm beendet ist.
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Der Servomotor 22 betätigt das Differential für einen Abschnitt der
Zeit des Verpackungsmaschinenzyklus, wie durch
das Programm der
logischen Schaltung bestimmt, um das Zuteilband um einen kleinen Schritt über die
normale Geschwindigkeit V vorzurücken.
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Falls der Fühler 26 (a) kein Licht am Ende der programmierten Zählung
sieht, läuft das Zuteilband weiter mit seiner normalen Geschwindigkeit V und der
Zählzyklus beginnt erneut zur geeigneten Zeit im Verpackungsmaschinenzyklus und
die Folge fährt fort, bis der Fühler Licht empfängt. Die Geschwindigkeit V des Zuteilbands
ist nominal die der Verpackungsmaschine, aber tatsächlich eingestellt auf einen
"Unterlauf", d.h. auf einen sicherlich sehr leicht langsameren Wert, so daß regelmäßig
und zuverlässig erfolgt, daß das Differential 21 betätigt wird, um den Takt des
Zuteilbands relativ zum Verpackungsmaschinenzyklus um einen geringen Betrag vorzuschieben.
Falls ansonsten das Zuteilband eingestellt wurde, um mit derselben Geschwindigkeit
oder mit einer größeren Geschwindigkeit als die Verpackungsmaschine zu fördern,
würde es notwendig sein, eine Einrichtung vorzusehen, um den Über-Vorschub der Gegenstände
auf dem Zuteilband zu ermitteln und das Differential zu betätigen, um den Takt des
Zuteilbands relativ zur Verpackungsmaschine zurückzustellen. Es ergibt sich, daß
vor dem Stattfinden einer Verpackung der Riegel 27 am Kopf des Zuteilbands so angeordnet
werden muß, daß er mit dem Ende der programmierten Impuls zählung zusammenfällt,
und daß die Mitnehmer der Verpackungsmaschine so positioniert werden müssen, daß
sie den Riegel zur Weiterförderung annehmen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Zwillings-Beschleunigungsbänder
13 der Fig. 1 ersetzt durch ein schräg nach oben gerichtetes Eingabeband 30, das
sich mit einer Geschwindigkeit von 1,1 V bewegt, und durch einen Steuerfinger 31,
wobei jedoch andere Bauteile so sind wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, so
daß sie dieselben Bezugszeichen tragen. Eine Beschreibung der Betriebsweise des
Steuerfingers ergibt sich aus der Britischen Patentanmeldung Nr. 20 72 124A.
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Die Codiereinrichtung 25 arbeitet wie zuvor beschrieben, jedoch in
diesem Fall sichert ihre Phasenabgleichkorrektur, daß Gegenstände zum Eingabeband
30 übergeben werden innerhalb einer geregelten Positionsfehlergrenze bezogen auf
ein festes Beispiel im Zyklus der Verpackungsmaschine und damit dem Zuteilband.
Da das Eingabeband 30 sich mit 1,1 V bewegt, wird ständig ein Spalt zwischen dem
Gegenstand 27 am Einführende des Zuteilbands und dem Gegenstand 28 am Eingabeende
des Förderers 30 aufrechterhalten. Endgültige Positionierung und präzises Freigabetiming
eines jeden Artikels in den Mitnehmerförderer 10 der Verpackungsmaschine erfolgt
durch den Steuerfinger 31, wie in der veröffentlichten Britischen Patentanmeldung
20 72 124 A beschrieben. Um einen starken Kontakt des Gegenstands durch die Mitnehmerstange
14 zu vermeiden, wird der Gegenstand, sobald er den Steuerfinger 31 verläßt, durch
Zwillings-Beschleunigungsbänder 32 mit einer Geschwindigkeit größer als die Einführgeschwindigkeit,
jedoch geringfügig kleiner als die Geschwindigkeit des Mitnehmerförderers 10 gefördert.
Da der schräg geneigte Eingabeförderer 30 lediglich einige Gegenstände trägt und
diese von der Säule auf dem Zuteilband 1 2 getrennt sind, ist der End- zu End-Druck
gegen den Steuerfinger sehr klein, wodurch irgendeine mögliche Beschädigung und
eine vertikale Verschiebung der Gegenstände ausgeschlossen werden Wie oben angegeben,
wird das Prinzip eines Unterlauf bzw.
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einer Unterförderung (under-feeding) in den dargestellten Ausführungsbeisplelen
verwendet. Jeder vom Zuteilband 1 2 freigegebener fortlaufender Riegel wird um einen
inkrementellen Betrag weiter stromaufwarts angeordnet werden als der vorhergehende
Riegel bezüglich dem Augenblick der Abtastung (welches ein fixer Punkt im Maschinenzyklus
ist), so daß somit eine reale Möglichkeit dafür besteht, daß schließlich die hintere
Fäche des gerade freigegebenen Riegels den Strahl im Augenblick der Abtastung abdecken
wird, wenn Licht auf den Fühler fallen sollte.
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Diese Situation wird verschlechtert durch ein sich veränderndes Maß
an Zug zwischen den Riegeln und dem synchronisierenden Band.
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Dadurch ergibt sich ein Verzögerungseffekt für die Schaltung auf einen
korrigierenden Überlaufbetrieb auf mehrere spätere Zyklen, was eine permanente Fehlanpassung
zwischen Zuführrate und Verpackungsrate zur Folge hat.
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Die Abänderungen in den Fig. 3 und 4 zeigen, wie diese Schwierigkeit
behoben wird, indem die individuell freigegebenen Riegel aus der Abtastebene entfernt
werden,so daß sich eine Diskontinuität im Ort der Bewegung der Gegenstände ergibt,
wenn sie aus dem Zug zum Eingabeförderer gelangen, wobei die Diskontinuität groß
genug ist, um sicherzustellen, daß ein Abschnitt eines übergebenen Gegenstands vor
seinem hinteren Rand nicht für einen Abschnitt eines zu fühlenden Gegenstands hinter
seinem vorderen Rand verwechselt werden kann. Der Abtaster (scanner) ist angeordnet,
um ausschließlich das Ende der aufgereihten Zuführung zu überwachen, wobei die Deckfläche
der freigegebenen Riegel unterhalb der Abtastlinie und außerhalb seines Einflusses
sind. In dieser Hinsicht kann die progressive Stromaufwärtsbewegung der Riegel relativ
zum Abtastpunkt keinen Einfluß auf das Abtastverfahren haben, wodurch mögliche unerwünschte
Signale ausgeschlossen werden.
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