DE3621601A1

DE3621601A1 - Stueckgut-beschickungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3621601A1
Application number: DE19863621601
Authority: DE
Inventors: Donald C Crawford; Jeffrey L Ross; James W Krueger
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: Sasib Packaging North America Inc
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1987-04-30
Anticipated expiration: 2006-06-28
Also published as: NL192830C; NL8601523A; DE3621601C2; US4921092A; CA1261368A; AU5880886A; ES2003426A6; GB2182299A; CH674350A5; GB8625743D0; FR2589136A1; FR2589136B1; NL192830B; GB2182299B; AU589425B2; JP2556680B2; IT1197925B; JPS62109726A; IT8622162A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Beschicken einer Stückgutbehandlungsmaschine mit Gegenständen und insbesondere eine Vorrichtung, welche die Lage regellos beabstandeter Gegenstände kontinuierlich korrigiert und sie im erforderlichen zeitlichen Abstand dem Aufnahmeförderer einer Horizontal-Verpackungsmaschine zuführt.

Horizontal-Verpackungsmaschinen umfassen im allgemeinen Förderer, die eine Reihe von in Längsrichtung beabstandeten Gegenständen einem Verpackungsbereich zuführen, wo ein oder mehrere Gegenstände in einem Behälter verpackt werden. Derartige Verpackungsmaschinen werden üblicherweise gemeinsam mit einer Aufnahmevorrichtung eingesetzt, die aneinanderstoßende Gegenstände von einem Aufgabeförderer übernimmt und sie in einem vorbestimmten zeitlichen bzw. räumlichen Abstand relativ zum Aufnahmeförderer der Verpackungsmaschine trennt. Die Aufgabe- bzw. Beschickungsvorrichtung weist im allgemeinen einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Sammelförderer auf, so daß sich an der Beschickungsstation das Stückgut aus dem Aufgabeförderer staut. Derartige Beschickungsvorrichtungen arbeiten nicht einwandfrei, wenn klebriges Stückgut auf dem Sammelförderer aufeinanderstößt, da die einzelnen Gegenstände sich beim Beschickungsvorgang nicht einwandfrei voneinander trennen lassen.

Die Erfindung schafft eine berührungsfreie Beschickungsvorrichtung, die nicht aneinanderstoßende, regellos beabstandete Gegenstände übernimmt und sie im richtigen räumlichen und zeitlichen Abstand an den Aufnahmeförderer einer Verpackungsmaschine abgibt. Die Anordnung gemäß Erfindung weist eine Reihe von Flachgurtförderern auf, die individuell von Servomotoren angetrieben werden. Diese Motoren werden selbtätig so angetrieben, daß sie den Abstand zwischen den Gegenständen in Bezug auf Aufnahmeförderer einer Verpackungsmaschine vergrößern bzw. verkleinern. Die Geschwindigkeit jedes einzelnen Gegenstandes kann dabei periodisch so eingestellt werden, daß sich ein vorbestimmter Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Gegenständen ergibt, und die Geschwindigkeit jedes Gegenstandes kann periodisch so eingestellt werden, daß der Gegenstand in Bezug auf den Aufnahmeförderer der Verpackungs- bzw. einer anderen Stückgutbehandlungsmaschine synchronisiert wird.

Da die Gegenstände nicht aneinanderstoßen, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung stark haftende, zum schindelartigen Versetzen oder Verkämmen in Ansammlungen neigende, durch Druck beschädigbare oder unregelmäßig geformte Gegenstände in dem erforderlichen zeitlichen und räumlichen Abstand der Verpackungsmaschine zuführen. Die Steuerung kann der Zuführung unterschiedlich langer Gegenstände angepaßt werden. Die Steuerung kann die Geschwindigkeit angegebener Gegenstände feststellen und dann die Geschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine so steuern, daß der Rückstau beabstandeter Gegenstände innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt; weiterhin kann sie ansprechend auf den Anfang und das Ende des Stückgutzuflusses selbsttätig anlaufen und abschalten. Gegenstände, die aneinanderstoßend regellos zugeführt werden, können ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung voneinander getrennt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Beschicken einer Horizontal- Verpackungsmaschine;

Fig. 2 eine isometrische Darstellung einer Beschickungsvorrichtung;

Fig. 3A, 3B Übergabeeinheiten, welche das Stückgut von einer Beschickungsvorrichtung auf eine Horizontal- bzw. andere Stückgutbehandlungsvorrichtung übergeben;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Beschickungsvorrichtung mit einer Anordnung von Motoren und Fördergurten, mit denen das Stückgut durch die Beschickungsvorrichtung transportiert wird;

Fig. 5 als Blockdiagramm eine Schaltung zur Funktionssteuerung der Beschickungsvorrichtung; und

Fig. 6-19 Flußdiagramme zur Funktionsweise der Steuerschaltung nach Fig. 5.

Ein in Fig. 1 gezeigtes automatisches Verpackungssystem weist einen Aufgabeförderer 12 auf, der regellos beabstandete Gegenstände 12 einem Aufgabemodul 16, das den Abstand zwischen den Gegenständen vereinheitlicht, und dann einer Verpackungsmaschine 17 mit einer Geschwindigkeit gleich der des Aufnahmeförderers zuführt. Ein Übergabeförderer 18 (Fig. 1, 3A, 3B) ermöglicht, die Gegenstände 11 an den Aufnahmeförderer der Verpackungsmaschine 17 (Fig. 3B), der mit dem Aufgabemodul 16 ausgerichtet ist, oder an einen Verpackungsaufnahmeförderer (Fig. 3A) zu übergeben, der unter einem stumpfen Winkel zum Aufgabemodul 16 angeordnet ist. Ein ähnlicher Übergabeförderer (nicht gezeigt) kann vorgesehen sein, um Gegenstände an den Verpackungsförderer rechtwinklig zum Aufgabemodul zu übergeben. Mehrere andere Arten von Übergabemechaniken können zwischen den Verpackungsförderer und das Aufgabemodul 16 geschaltet werden.

Das Aufgabemodul 16 (Fig. 1, 2, 4) weist eine Abstandsänderungseinheit 22 und eine Phaseneinstelleinheit 23 auf, die in Reihe geschaltet sind. Die Einheiten 22, 23 umfassen eine Vielzahl von abstandändernden Förderern G 1-G 5, einen Meßförderer M, einen Beschleunigungsförderer A und einen Phaseneinstellförderer P. Die abstandändernden Förderer G 5 bis G 1 öffnen oder schließen die Zwischenräume zwischen den Gegenständen 11 fortwährend, während diese vom Aufgabeförderer 12 zugeführt werden, und zwar ansprechend auf die im Schrankteil 22 a, 23 a der Module 22, 23 angeordnete Elektronik.

Jeder der Förderer G 1-G 5, M, A, P (Fig. 1-4) weist einen breiten flachen Gurt 24 a-24 h auf, der auf einer Vielzahl von Rollen 28 (Fig. 4) läuft und von einer Antriebsrolle 29 beschleunigt wird, die von einem Motor 30 über einen Riemen 31 angetrieben wird. Die Drehstellung jedes Motors 30 wird von einem zugehörigen Kodierer E, die Motordrehzahl von einem Tachogenerator T (Fig. 4, 5) überwacht. Die Rollen 28 und die Antriebsrollen 29 sind leicht ballig zu den Enden hin verjüngt ausgeführt, so daß die Gurte 24 a-24 h selbsttätig relativ zu den Rollenenden zentriert werden. Da die Gegenstände nicht auf Anschläge zu laufen brauchen, sind keine Niederhalteelemente oder seitliche Führungen erforderlich, um die Gegenstände zu führen. Auf diese Weise sind Schäden bei empfindlichen Gegenständen so weit wie möglich vermieden, und es lassen sich unregelmäßig gestaltete Gegenstände leichter entlang der Gurte transportieren. Die Rollen 28, 29 kontaktieren nur die Innenteile der Gurte 24 a -24 h, so daß Rückstände des Förderguts auf den Gurten sich nicht auf den Rollen ansammeln können. Auffangwannen können auf dem Boden unter den Förderern angeordnet sein, um von den Gurten fallende lockere Teilchen aufzunehmen. Die Gurte lassen sich leicht zum Reinigen oder Auswechseln abnehmen. Ein Servoantriebsmotor ist für jeden Gurt individuell vorgesehen, so daß man für jede Fördereinheit eine individuell unabhängige Steuerungsmöglichkeit erhält. Das Vorhandensein oder Fehlen von Gegenständen 11 wird von einer Photozelle 35 erfaßt, die über jedem der Förderer G 1-G 5, M, A, P (Fig. 2, 4, 5) angeordnet ist. Die Signale aus den Photozellen 35 gehen auf eine Steuerschaltung 36 (Fig. 5), welche die Geschwindigkeit der einzelnen Motoren 30 und der Fördergurte (Fig. 4, 5) so steuert, daß sich der gewünschte Abstand und zeitliche Durchlauf der Gegenstände 11 ergibt.

Die abstandändernden Förderer G 5-G 1 werden stetig geschwindigkeitsgeregelt, um die Gegenstände 11 umzusetzen und auf diese Weise verhältnismäßig kleine und gleichmäßige Abstände zwischen ihnen zu erreichen. Der Förderer M ist stetig geschwindigkeitsgeregelt, um jeden der nun engbeabstandeten Gegenstände mit den Gliedern bzw. Mitnehmern ("flights") des Aufnahmeförderers 17 (Fig. 1) der Horizontal-Verpackungsmaschine zu synchronisieren. Diese Korrektur erfolgt dabei so, daß, nachdem die einzelnen Gegenstände vom Förderer A (Fig. 1, 2, 4) auf die Geschwindigkeit des Aufnahmeförderers der Verpackungsmaschine beschleunigt werden, sie mit dessen Gliedern synchron laufen. Der Förderer A beschleunigt die Gegenstände, korrigiert aber ihre Positionen nicht. Der Förderer P führt eine abschließende Korrektur durch, um durch Reibung verursachte Fehler auszugleichen, die durch beschleunigte Übergabe vom Förderer M zum Förderer A verursacht werden können. Die Beschickungsanlage wendet also zwei Korrekturen der Zeitlage der Gegenstände relativ zur Verpackungsmaschine an. Der Übergang zwischen dem Förderer A und dem Förderer P ist schrittweise positionierbar, um dem Förderer P die für die jeweilige Länge der Gegenstände erforderliche Ausdehnung zu erteilen, so daß jeder Gegenstand individuell geschwindigkeitskorrigiert werden kann, ohne die Geschwindigkeiten/Positionen der stromauf- bzw. abwärts nächstliegenden Gegenstände zu beeinflussen.

Die für einen gegebenen Anwendungsfall erforderliche Anzahl der abstandändernden Förderer hängt von (1) der Gleichmäßigkeit der Abstände zwischen den der Beschickungseinrichtung zugeführten Gegenständen, (2) der ohne Schlupf zwischen den Gegenständen und der Fördereinrichtung möglichen Beschleunigung und (3) der Grundgeschwindigkeit der Zufuhr der Gegenstände ab. Die Anzahl der abstandändernden Förderer läßt sich nach den im Einzelfall vorliegenden Erfordernissen erhöhen oder verringern. Zahlreiche andere Arten von Förderern lassen auf die beschriebene Art sich einsetzen und steuern.

Die Steuerschaltung 36 (Fig. 5) für die Beschickungsanordnung weist ein Schaltungsmodul 37 zur Funktionssteuerung des abstandändernden Modules 22 (Fig. 1, 2, 4) sowie ein Schaltungsmodul 38 zur Funktionssteuerung des Phaseneinstellmoduls 23 auf. Beide Module 37, 38 enthalten jeweils eine programmierbare Hauptschaltlogikeinheit (Rechner) 42 a, 42 b zur Funktionssteuerung der Motoren 30 des jeweiligen Moduls 22 oder 23, ansprechend auf Signale aus der Verpackungsmaschine 17 und den Photozellen 35. Eine solche Hauptschaltlogikeinheit, die erfindungsgemäß eingesetzt werden kann, ist das von mehreren Firmen hergestellte Modell 8088. Die Hauptschaltlogikeinheiten 42 a, 42 b tauschen Steuer- bzw. Meldesignale mit einer Vielzahl von Achsbewegungssteuereinheiten 43 aus, die ihrerseits Drehzahl- und Lagesignale von Wellenkodierern E erhalten. Die Bewegungssteuereinheiten 43 liefern jeweils Steuersignale an eine Servomotorsteuerung 44, welche die zum Antrieb des entsprechenden Servomotors 30 benötigte Leistung liefert. Ein Bewegungssteuerbaustein 43, der hier einsetzbar ist, ist der Mikroprozessor Z-80A, der ebenfalls von mehreren Herstellern angeboten wird. Eine Servomotorsteuerung 44, die hier Einsatz finden kann, ist eine impulsbreitenmodulierte Ausführung, wie sie von zahlreichen Lieferern angeboten wird. Ein geeigneter Wellenkodierer E ist das Modell 80/80EM der Fa. Motion Control Devices, Inc., Lowell, Massachusetts, V.St.A.

Ein Signal aus der Hauptschaltlogikeinheit 42 a (Fig. 5) kann mit einer Leitung 48 zu weiteren abstandverändernden Modulen gegeben werden, falls sie benötigt werden, um einen einwandfreien Abstand zwischen den Gegenständen zu gewährleisten. Alternativ kann die Anzahl der abstandändernden Förderer auf der Abstandänderungseinheit 22 (Fig. 1, 2, 4) abhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall größer oder niedriger als vier sein.

Die Leitung 48 a stellt eine Signalübertragungsstrecke zwischen den Schaltlogikeinheiten 42 a, 42 b dar. Die Leitung 49 a führt die Zustandssignale der Verpackungsmaschine der Schaltlogikeinheit 42 b zu, die auch auf der Leitung 49 b Drehzahl- und Lagesignale von Hauptkodierer E 1 auf einer 1:1-Welle der Verpackungsmaschine 17 übernimmt. Die Hauptschaltlogikeinheit 42 b verarbeitet diese Signale kontinuierlich und sendet kontinuierlich Ausgangssteuersignale an die Bewegungssteuerungseinheiten der M-, A- und P-Förderer und synchronisiert sie auf diese Weise mit der Verpackungsmaschine 17. Weiterhin verarbeitet die Hauptschaltlogikeinheit 42 b kontinuierlich Zustandssignale aus den Fühlern 35 und sendet kontinuierlich ein Ausgangssignal auf der Leitung, um die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine 17 selbsttätig zu steuern und auf diese Weise den Rückstau beabstandeter Gegenstände 11 selbsttätig innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten. Auf der Leitung 49 c geht ein Signal aus der Hauptschaltlogikeinheit 42 b an eine Vorrichtung, die fehlphasige Gegenstände, wie sie bei vorübergehenden Störungen wie Notabschaltungen, Schnellstarts usw. gelegentlich anfallen können, auswirft. Hierzu werden fehlphasige Gegenstände mit einem Luftstoß aus einer Düse 53 (Fig. 1-3B) vom Übergabeförderer 18 abgeblasen.

Das Signal aus dem Kodierer E 1 (Fig. 5) auf der Verpackungsmaschine gewährleistet eine Steuerung der Zufuhreinrichtung 16 synchron zur Verpackungsmaschine, und Signale aus den Kodierern E liefern genaue Meßwerte für die Bewegung jedes der Fördergurte. Die beiden Leitungen 54, 55 aus den Kodierern E und den Tachogeneratoren T erlauben einen Betrieb der Rechner 43 und der Motorsteuerungen 44 in einem geschlossenen Regelkreis zur Bestimmung der Beschleunigungen der Fördergurte und zur Gewährleistung bestmöglicher Arbeitsleistung ohne Schlupfprobleme. Die Kodierer E liefern bis zu 100 Zählsignale pro Umdrehung, so daß sich eine sehr präzise Zeitsteuerung ergibt, wie sie insbesondere für niedrige Verpackungsgeschwindigkeiten auf der Aufgabeeinrichtung zweckmäßig sind.

Die Steuerung (Fig. 5) kann so programmiert werden, daß die Gegenstände gegliederten oder ungegliederten bzw. mit Mitnehmern versehenen oder ohne solche ausgeführten Aufnahmeförderern in Verpackungs- oder anderen Stückgut-Behandlungsmaschinen in "Gruppen" zugeführt werden. "Gruppen" von je zwei Gegenständen würde man beispielsweise erhalten, wenn man die Hauptschaltlogikeinheit 42 a so programmiert, daß sich die Geschwindigkeit der abstandändernden Förderer so einstellt, daß sich zwischen den Gegenständen eines Paars ein kleiner oder überhaupt kein Abstand, zwischen "Gruppen" von zwei Gegenständen aber ein größerer Abstand ergibt. Bei einer solchen Gruppierung würde man die Hauptlogikschalteinheit 42 b programmieren, daß die "Gruppen" der Gegenstände so gemessen und gephast werden, daß sich eine einwandfreie zeitliche Übergabe an den gegliederten oder ungegliederten bzw. mit oder ohne Mitnehmern ausgeführten Aufnahmeförderer in der Verpackungsmaschine ergibt. Bei dieser Gruppierung bewirkt das Steuerprogramm eine Übergabe der Gegenstände vom Förderer M zum Förderer A bei einem nur kleinen oder keinem Geschwindigkeitszuwachs, so daß der Abstand zwischen den Gegenständen einer "Gruppe" verhältnismäßig klein bleibt.

Die Rechner 42 a, 42 b verwenden die Geschwindigkeit eines Gegenstands innerhalb eines Zeitraums zur Berechnung der Beschleunigung des Gegenstandes und können die Beschleunigung ohne Schlupf- oder Kippprobleme steuern. Die Rechner verwenden dabei Aufsuchtabellen, um eine Geschwindigkeitsänderung des Gurts zu erzeugen, die proportional derjenigen Geschwindigkeit ist, mit welcher die Verpackungsmaschine läuft und welche die Übergabe von Gegenständen bei nicht aneinander angepaßten Förderergeschwindigkeiten möglichst selten macht. Wird beispielsweise der Förderer G 1 schneller geschaltet, müssen auch alle anderen Förderer G 5-G 2 schneller laufen, um die Lage der Gegenstände so zu korrigieren, daß die Übergabe bei angeglichener Geschwindigkeit erfolgen kann.

Vorgebene Programme können in die Rechner 4 qa, 42 b eingegeben und mit entweder einem Wahlschalter oder über eine Verbindungsstrecke zu einem abgesetzten Rechner - beispielsweise einem Arbeitsplatz- bzw. Kleinrechner ("personal computer") - angewählt werden, so daß eine Bedienungsperson eine zweckmäßige Geschwindigkeit, Verpackungsgröße und die Gruppierungen ohne Schwierigkeiten wählen kann. Da die Zufuhr- Vorrichtung und die Verpackungsmaschine miteinander verbunden sind, werden die Maschinen geeignet synchronisiert. Da die Verpackungsmaschine aus dem Kodierer E 1 ein Zeitsteuersignal an die Zufuhrvorrichtung liefert, sind keine aufgedruckten Markierungen auf den Förderern oder auf den Verpackungen erforderlich, um die beiden Maschinen zu synchronisieren. Die Vorderkanten der Gegenstände 11 werden ermittelt, und eine Zeitsteuerschaltung kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob der jeweilige Fördergurt beschleunigt oder verlangsamt werden soll. Die Beschickungsvorrichtung kann den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gegenständen verbreitern; sie kann auch zwischen Gegenständen, die regellos und unmittelbar aneinanderstoßend angeliefert werden, den richtigen Abstand herstellen.

Die Beschickungsvorrichtung benutzt die Rechner 42 a, 42 b, um die Bewegungssteuereinheiten 43 und die Motorsteuerungen 44 so zu steuern, daß die Geschwindigkeit der übergebenen Gegenstände derjenigen des Förderers entspricht, an den sie übergeben werden, und hält so Schaden an den Gegenständen und die Ansammlung von Rückständen der Gegenstände auf den Gurten so gering wie möglich.

Die Beschickungsvorrichtung folgt innerhalb voreingestellter Grenzen der Aufgabegeschwindigkeit der ankommenden Gegenstände zum am weitesten stromaufwärts liegenden abstandändernden Gurt. Nimmt diese Aufgabegeschwindigkeit zu, läuft auch die Beschickungsvorrichtung schneller; sinkt sie, läuft auch die Beschickungsvorrichtung langsamer.

Die Beschickungsvorrichtung sendet ein Geschwindigkeitssteuersignal an die Verpackungsmaschine und befiehlt ihr damit, mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Beschickungsvorrichtung zu arbeiten. Falls sich ergibt, daß die sich rückstauenden, einander nicht berührenden Gegenstände auf der Beschickungsvorrichtung zu eng beabstandet sind, erhöht die Beschickungsvorrichtung das Geschwindigkeitssignal an die Verpackungsmaschine um einen vorbestimmten Betrag, bis der Abstand zwischen den Gegenständen wieder normal ist. Liegen die sich rückstauenden, einander nicht berührenden Gegenstände zu weit auseinander, senkt die Beschickungsvorrichtung das Geschwindigkeitssteuersignal an die Verpackungsmaschine um einen vorbestimmten Betrag, bis der Abstand zwischen den Gegenständen wieder normal ist.

Die abstandändernden Förderer werden dazu eingesetzt, gleichmäßige Abstände zwischen gleich langen Gegenständen herzustellen. Sind die Gegenstände nicht gleich lang, ist der Abstand zwischen ihnen ebenfalls ungleich, aber die Abstände von der Vorderkante eines Gegenstandes zu der des nächsten Gegenstandes bleiben gleich.

Die abstandändernden Förderer arbeiten in drei Betriebsarten:

a) Folgebetrieb
In dieser Betriebsart folgt der Gurt des abstandändernden Förderers der Geschwindigkeit des stromabwärtigen Förderguts. In dieser Betriebsart erfolgen keine Korrekturen am Gegenstand auf dem abstandändernden Gurt. Der Rechner befiehlt den Folgebetrieb, wenn ein am Fühler des jeweiligen abstandändernden Gurts vorbeilaufender Gegenstand den richtigen Abstand hat oder das Produkt gerade auf den nächsten laufabwärtigen Fördergurt übergeht.

b) Abstandverringernde Korrektur
Der Rechner befiehlt diese Betriebsart, wenn von den jeweiligen Fühlern ein zu großer Abstand ermittelt worden ist. Dem abstandändernden Förderer wird dann befohlen, mit einer vom Rechner gewählten Vorwärtskorrektur-Geschwindigkeit zu arbeiten. Diese Vorwärtskorrektur-Geschwindigkeit kann wahlweise auch mit einem Rechneralgorithmus bestimmt werden, welcher die Maximalgeschwindigkeit ermittelt, von der aus die Zufuhrgeschwindigkeit mit einer vorgewählten Verlangsamung während des Laufs über eine halbe Länge des Gegenstandes auf den Grundwert (entsprechend der Verpackungsrate) beschleunigt werden kann.

Der abstandändernde Förderer arbeitet mit der Korrekturgeschwindigkeit weiter, bis der jeweilige Abtaster die Vorderkante des nächstfolgenden Gegenstandes erfaßt oder bis eine maximale Korrekturdauer abgelaufen ist. Dann verlangsamt der Fördergurt wieder auf die Geschwindigkeit bzw. das Geschwindigkeitsverhältnis des bzw. zum laufabwärtigen Fördergurt und geht dann in den Folgebetrieb über.

c) Abstandsvergrößernde Korrektur
Der Rechner befiehlt diesen Betrieb, wenn der Abtaster des jeweiligen Förderers einen unzureichenden Abstand ermittelt hat. Dem abstandähndernden Förderer wird dann befohlen, mit einer Geschwindigkeit gleich der Ist-Geschwindigkeit des Fördergurts minus der für die Rückwärtskorrektur ("reverse correction") erforderlichen Geschwindigkeitsdifferenz zu laufen, die für eine vorbestimmte Gurtlaufstrecke oder ein vorbestimmtes Zeitintervall erforderlich ist. Der Rechner wählt selbsttätig entweder den Gurtlauf oder die Zeit als bestimmenden Faktor für die Rückwärtskorrektur aus. In einigen Betriebszuständen erhält man eine bessere Korrektur durch Verwendung eines anderen Abschlußfaktors. Ist eine Rückwärtskorrektur abgeschlossen, beschleunigt der Fördergurt, um sich der Geschwindigkeit des laufabwärtigen Fördergurts abzupassen bzw. ein bestimmtes Geschwindigkeitsverhältnis zu ihm herzustellen. Dann wird wieder in den Folgebetrieb eingetreten.

Die Zufuhrvorrichtung überwacht einen Kodierer oder einen andersartigen Lage/-Geschwindigkeitswandler, der auf der Verpackungsmaschine angebracht ist. Die Wandlerinformation wird mit den Lagedetektoren des Meßförderers M und des Phaseneinstellförderer P zusammen verwendet, um den jeweiligen Lagefehler zwischen der Ist- und der Sollage des Gegenstandes zu bestimmen. Ein dem gemessenen Fehler proportionales Korrektursignal für den Förderantrieb wird erzeugt, wobei die Geschwindigkeit des betroffenen Fördergurts für ein vom Rechner berechnetes Maschinenzeit- oder Echtzeit-Intervall geändert wird. Auf diese Weise wird die Position des Gegenstandes korrigiert, und der jeweilige Positionsfehler sinkt unter einen voreingestellten Wert.

Die oben beschriebene Korrektur der Zeitsteuerung der Gegenstände wird zunächst vom Meßförderer M durchgeführt; nachdem die Gegenstände vom Beschleunigungsförderer A beschleunigt worden sind, korrigiert der Phaseneinstellförderer P die Zeitsteuerung der Gegenstände endgültig.

Der Beschleunigungsförderer A der Beschickungsvorrichtung dient nur zum Beschleunigen der den Meßförderer M verlassenden Gegenstände. Die Gegenstände werden dabei auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die der des Aufnahmeförderers in der Verpackungsmaschine angepaßt ist. Der Beschleunigungsförderer führt keine Zeitkorrektur der Gegenstände durch.

Die Erfindung sieht weiterhin einen automatischen Startbetrieb vor, der nur benutzt werden kann, wenn die zugehörige Verpackungsmaschine mit automatischem Startbetrieb arbeiten kann. Ist die Verpackungsmaschine in den automatischen Startbetrieb geschaltet, wird die Beschickungseinrichtung selbsttätig bereitgeschaltet. Falls sich Gegenstände auf der Beschickungsvorrichtung befinden, wie im Speicher der Rechner 42 a, 42 b vermerkt, sendet die Beschickungsvorrichtung ein Startsignal an die Verpackungsmaschine und löst folgende Vorgänge aus:

1. Die Verpackungsmaschine gibt ein akustisches Warnsignal ab und beginnt nach einer geeigneten Verzögerung, mit der von der Beschickungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit zu arbeiten.

2. Die Beschickungseinrichtung überwacht den Drehzahl/ Positionsfühler, wie beispielsweise den Kodierer E 1 auf der Verpackungsmaschine und folgt dieser Maschine bei zunehmender Geschwindigkeit.

3. Die Zufuhr von Gegenständen zum am weitesten laufaufwärts liegenden abstandändernden Förderer wird von dem zugehörigen Fühler überwacht. Diese Information wird benutzt, um die Grundgeschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine einzustellen.

Falls, wie sich aus dem Speicherinhalt ergibt, keine Gegenstände auf der Beschickungsvorrichtung sich befinden, arbeitet sie wie folgt:

1. Die Gurte beginnen, mit einer voreingestellten Anlaufgeschwindigkeit zu arbeiten.

2. Der Fühler des am weitesten laufaufwärts liegenden abstandändernden Förderers überwacht die Geschwindigkeit der ankommenden Gegenstände und bestimmt, wann ein brauchbarer Vorrat von Gegenständen mit angenähert konstanter Geschwindigkeit ankommt. Nicht in diesen Bereich fallende Gegenstände werden vom Übergabeförderer abgeworfen.

3. Ist ein brauchbarer Vorrat an Gegenständen erfaßt worden, befiehlt die Beschickungsvorrichtung der Verpackungsmaschine den Start an einem solchen Echtzeitpunkt, daß die Beschickungsvorrichtung einen Gegenstand in das erste gewünschte Glied des Aufnahmeförderers der Verpackungsmaschine einbringt, so daß keine leere Verpackung erzeugt werden kann.

4. Der Zulauf der Gegenstände zum am weitesten laufaufwärts liegenden abstandändernden Förderer wird vom zugehörigen Abtaster bzw. Fühler überwacht. Diese Information dient dazu, die laufende Grundgeschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine einzustellen.

Falls der Zulauf des Verpackungsguts abreißt oder für die Weiterbehandlung zu sporadisch wird, reagiert die Beschickungsvorrichtung wie folgt:

1. Der Verpackungsmaschine wird befohlen, zu verlangsamen und anzuhalten.

2. Die Beschickungsvorrichtung kehrt zum On-Line-Betrieb im Automatikstartbetrieb zurück. Während dieses automatischen Start- und Stopbetriebs werden fehlphasige Gegenstände selbsttätig vom Übergabeförderer abgeworfen.

Die Programme für den Betrieb der Verpackungsmaschine und der Beschickungsvorrichtung können in den Rechnern 42 a, 42 b abgespeichert und das gewünschte Programm von einem abgesetzten Rechner über eine Übertragungsstrecke angewählt werden; die Programme können auch mit einem optimalen Wahlschalter auf dem Steuerschrank der Beschickungsvorrichtung ausgewählt werden.

Die Programmdaten sind u. a. die Länge des Produkts, der gewünschte Abstand zwischen den Gegenständen und die Soll-Beschleunigung.

Die Beschickungsvorrichtung ist in der Lage, halbautomatisch alle für den jeweiligen Artikel spezifischen Betriebseinstellwerte - außer der Position der Fühler und der Länge des Phaseneinstellförderers P - zu ändern. Der Einrichtvorgang läuft dabei wie folgt ab:

(a) Der Betriebsarteneinrichtschalter wird in die Stellung "Einrichten" geschaltet.

(b) Die zugehörige Verpackungsmaschine wird auf "Startautomatik" geschaltet.

(c) Die Beschickungsvorrichtung befiehlt nun der Verpackungsmaschine, anzulaufen und mit vorgewählter Geschwindigkeit zu arbeiten. Die Verpackungsmaschine gibt ein akustisches Warnsignal ab und startet dann.

(d) Die Beschickungsmaschine überwacht den Drehzahl/Positionswandler wie beispielsweise einen Kodierer am Aufnahmeförderer der Verpackungsmaschine oder an einer Zufuhrmechanik für das Verpackungsmaterial. Die Beschickungsvorrichtung bestimmt die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Verpackungsmaschine. Die Geschwindigkeit dient zur Identifikation der eingestellten Grundgeschwindigkeitsverhältnisse für den Meßgurt M, den Beschleunigungsgurt A und den Phaseneinstellgurt P. Die gemessene Beschleunigung dient dazu, die Anlauf- und die Stillsetzparameter der Beschickungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine einander anzupassen.

(3) Die Verpackungsmaschine erhält einen Stop-Befehl.

(f) Die Beschickungsvorrichtung befiehlt allen Beschickungsförderern, mit 0,127 m/s (5 in./sec.) zu arbeiten.

(g) Ein Gegenstand wird von Hand auf den obersten (am weitesten laufaufwärts liegenden) abstandändernden Gurt gesetzt und läuft dann auf allen Förderern an den zugehörigen Stückfühlern 35 vorbei; diese dienen zur Bestimmung der Länge des Gegenstandes.

(h) Nachdem alle Förderer den Gegenstand erfaßt haben, schalten alle von ihnen - mit Ausnahme des obersten - ab.

(i) Die gemessene Länge des Gegenstandes wird zum selbsttätigen Umkonfigurieren des Abstand- und Fehlerfühlalgorithmus für den neuen Gegenstand verwendet. Weiterhin dient die gemessene Länge dazu, den maximalen Bereich des Geschwindigkeits- Steuersignals für die Verpackungsmaschine, das der Rechner der Beschickungsvorrichtung erzeugt, selbsttätig zu begrenzen. Je länger der Gegenstand ist, umso geringer ist der zulässige Bereich der Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine.

(j) Ein Gegenstand wird auf den obersten abstandändernden Förderer gelegt und läuft mit 0,127 m/s (5 in./sec.) zum zugehörigen Stückfühler. Durch dieses Ereignis werden alle anderen laufabwärtigen Förderer gestartet, welche mit 0,127 m/s (5 in./sec.) arbeiten. Erfaßt der Stückfühler auf dem nächsten Förderer die Führungskante des Gegenstandes, werden alle Fördergurte mit 1 G linear auf 0,635 m/s (25 in./sec.) beschleunigt. Erkennt der nächste Stückfühler den Gegenstand, werden alle Fördergurte linear fallend mit 1 G auf 0,127 m/s (5 inc./sec) verlangsamt. Sämtliche Förderer werden auf diese Weise weiter beschleunigt und verlangsamt, bis der Stückfühler des letzten Förderers die Vorderkante des Gegenstandes erfaßt. Der Rechner mißt nun die Zeit, innerhalb welcher der Gegenstand vom Fühler des obersten abstandändernden Förderers bis zum Positionsfühler P des laufabwärtigen Phaseneinstellförderers gelaufen ist und vergleicht die Ist- mit der Idealzeit. Unterscheiden sich beide Zeiten um mehr als einen Vorgabewert, wird die Gurtbeschleunigung um 0,1 G verringert, dann ein weiterer Gegenstand von Hand auf den obersten abstandändernden Gurt gesetzt und die Folge wiederholt, bis sich die Ist-Zeit und die berechnete Idealzeit innerhalb vorgegebener Grenzen befinden; der endgültige Beschleunigungswert wird selbsttätig im Rechner abgespeichert. Dann werden alle Gurte angehalten.

(k) Der im Schritt (j) bestimmte Beschleunigungswert ist der für den jeweiligen Gegenstand höchste Wert, mit dem man während des Beschickungsvorgangs einen minimalen Schlupf erreicht. Dieser automatisierte Vorgang erfaßt im Prinzip den Reibungskoeffizienten des Gegenstandes und/oder dessen Rollneigung, welche die höchstmögliche Beschleunigung beeinflussen.

(l) Der Betriebsartenschalter wird in die Stellung "Betrieb" gebracht.

(m) Die zugehörige Verpackungsmaschine wird stillgesetzt.

Die Flußdiagramme nach Fig. 7-19 zeigen ausführlicher die oben beschriebene Schrittfolge des Betriebs der Beschickungsvorrichtung und kann zum Programmieren der Rechner der Beschickungsvorrichtung dienen. Eine Übersicht des Programms zum Betrieb der Beschickungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine ist in Fig. 6 gezeigt; Fig. 7-19 zeigen jeweils Einzelheiten der Arbeitsweise eines der Blöcke in Fig. 6. Beispielsweise zeigt die Fig. 7 das Grundprogramm, mit dem das Programm in den Prozessor geladen und die Nullstellung des Kodierers geprüft wird; die Schritte für das selbsttätige Einrichten der Beschickungsvorrichtung sind in Fig. 8 gezeigt.

Die beschriebene Vorrichtung ist in der Lage, aneinanderhaftende Gegenstände, unregelmäßig beabstandete Gegenstände, empfindliche Gegenstände, Gegenstände, die sich schindelartig auseinanderziehen, und solche, die zu gegenseitiger Verkämmung neigen, der Verpackungsmaschine einwandfrei zuzuführen; bisher war es sehr schwierig, derartiges Stückgut Verpackungs- und anderen Arten von Stückgutbehandlungsmaschinen zuzuführen.

Claims

1. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung zur Übernahme regellos beabstandeter Gegenstände von einem Aufgabeförderer und zur Übergabe derselben an den Förderer einer Verpackungsmaschine mit einer Geschwindigkeit und einem Abstand entsprechend dem Gliederförderer der Verpackungsmaschine, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Förderern zur Aufnahme von Gegenständen vom Aufgabeförderer,
eine Vielzahl optischer Fühler,
eine Einrichtung zum Anordnen eines jeden der Fühler neben einem zugehörigen Förderer, um das Vorhandensein eines Gegenstandes auf diesem Förderer zu erfassen,
eine Einrichtung, welche die Ausgangssignale der Fühler auswertet, um den Abstand zwischen den Gegenständen während des Durchlaufs derselben auf den Förderern einzustellen, und durch
eine Einrichtung, welche die Ausgangssignale der Fühler verwendet, um die Geschwindigkeit und die Position der Gegenstände der Bewegung des Gliederförderers der Verpackungsmaschine anzupassen.

2. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Förderer einen auf einer Vielzahl von Rollen angeordneten flachen Gurt und eine Einrichtung aufweist, welche die Kanten des Gurtes anhebt und so die Gegenstände in eine Lage neben der Mittellinie des Gurtes bringt, um die Notwendigkeit von Führungsschienen entlang des Gurtes zu umgehen.

3. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rechnereinrichtung, welche Signale von den Fühlern aufnimmt und sie zur Steuerung der Förderergeschwindigkeit verwendet.

4. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Kodierern zur genauen Messung der Bewegung der Fördergurte, durch eine Einrichtung, welche die Kodierer mit jeweils einem der Fördergurte koppelt, und durch eine Einrichtung, welche jeden der Kodierer mit der die Signale auswertenden Einrichtung verbindet, wobei die die Signale auswertende Einrichtung die Geschwindigkeit jedes der Fördergurte ansprechend auf die Signale aus den Kodierern und den optischen Fühlern einstellt.

5. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche die Rollen jeweils innerhalb des Gurtes lagert, ohne daß die Rollen die die Gegenstände tragende Fläche des Gurtes berühren.

6. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung zur Übernahme regellos beabstandeter Gegenstände von einem Aufgabeförderer und zur Abgabe der Gegenstände an den Förderer einer Verpackungsmaschine mit einer Geschwindigkeit und einem Abstand entsprechend einem Gliederförderer der Verpackungsmaschine, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von in Reihe geschalteten abstandändernden Förderern zur Übernahme von Gegenständen vom Aufgabeförderer;
eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Phaseneinstellförderern, welche Gegenstände von den abstandändernden Förderern übernehmen und sie an den Förderer der Verpackungsmaschine übergeben;
eine Vielzahl optischer Fühler;
eine Einrichtung zum Anordnen eines jeden der Fühler an einem zugeordneten der abstandändernden und der Phaseneinstellförderer, um das Vorhandensein eines Gegenstandes auf dem jeweiligen Förderer zu erfassen;
eine Einrichtung, welche die Ausgangssignale der Fühler an den abstandändernden Förderern zur Einstellung des Abstands zwischen den Gegenständen benutzt; und
eine Einrichtung, welche die Ausgangssignale der Fühler neben den Phaseneinstellförderern zum Anpassen der Geschwindigkeit und Lage der Gegenstände an die Bewegung des Gliederförderers der Verpackungsmaschine verwendet.

7. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderer jeweils einen auf einer Vielzahl von Rollen gelagerten flachen Gurt sowie eine Einrichtung aufweisen, welche die Kanten des Gurtes anhebt, so daß die Gegenstände in eine Lage nahe der Mittellinie des Gurtes geführt werden, um die Notwendigkeit von Führungsschienen entlang des Gurtes zu umgehen.

8. Berührungsfreie Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Rechnereinrichtung, welche Signale von den Fühlern aufnimmt und sie verwendet, um die Geschwindigkeit der Förderer zu steuern.