DE3621601C2

DE3621601C2 - Beschickungsvorrichtung zum Aufnehmen regellos beabstandet angelieferter Packstücke und zum geordneten Ablegen dieser Packstücke

Info

Publication number: DE3621601C2
Application number: DE3621601A
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: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2006-06-28
Also published as: FR2589136B1; NL192830C; CH674350A5; GB2182299A; JP2556680B2; GB2182299B; NL8601523A; ES2003426A6; CA1261368A; IT1197925B; FR2589136A1; AU589425B2; US4921092A; IT8622162A0; NL192830B; AU5880886A; DE3621601A1; JPS62109726A; GB8625743D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung zum Aufnehmen regellos beabstandet angelieferter Packstücke, gemäß Oberbe griff von Anspruch 1.

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 einge setzt, die aneinanderstoßende Gegenstände von einem Zufuhrförderer übernimmt und sie in einem vorbestimmten zeitlichen bzw. räumlichen Abstand relativ zum Aufnahmeförderer der Verpackungsmaschine trennt. Die Zufuhr- bzw. Beschickungsvorrichtung weist im allgemeinen einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Sammelförderer auf, so daß sich an der Beschickungsstation das Stückgut aus dem Zufuhr- bzw. Aufgabeför derer staut. Derartige Beschickungsvorrichtungen arbeiten nicht einwand frei, wenn klebriges Stückgut auf dem Sammelförderer aufeinanderstößt, da die einzelnen Gegenstände sich beim Beschickungsvorgang nicht einwandfrei voneinander trennen lassen.

In der DE 28 10 979 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abstimmung der Zeitfolge von aus einer Herstellungseinheit austretenden Gegenständen beschrieben, welche zu einer mit einem vorbestimmten Takt arbeitenden, diese Gegenstände aufnehmenden Maschine entspre chend dem Arbeitstakt dieser Maschine diese Gegenstände fördert. Die aus der Herstellungseinheit austretenden Gegenstände, welche auch Gegenstandsgruppen umfassen können, werden zwar entsprechend ausge richtet und aufeinanderfolgend der Maschine zugeführt, dies erfolgt jedoch in einem willkürlichen Abstand und bezüglich einer willkürlichen Phase auf dem endlosen Förderband. Das bedeutet, daß eine derartige, mit einem solchen Verfahren arbeitende Beschickungsvorrichtung vor allen Dingen immer dann Probleme bereitet, wenn die zu verpackenden Gegenstände dazu neigen, wegen ihrer Oberflächenbeschaffenheit zu sammenzukleben bzw. aneinander zu haften, wie z. B. Kuchen mit einer Eisschicht darauf oder ähnlichem. Wenn derartige Gegenstände erst einmal aneinanderhaften, können sie mit der bekannten Beschickungsein richtung nicht mehr getrennt werden.

Die bekannten Verpackungseinrichtungen benötigen Hochgeschwindigkeits- Beschickungsvorrichtungen, um eine hohe Produktivität der Verpackungs einrichtung zu gewährleisten. Mehrteilige Fördersysteme zum Aufnehmen von Gegenständen aus einer Vorratszone fördern in einstellbarer Weise die Gegenstände über die multiplen Förderbeschickungsvorrichtungen, um einen vorbestimmten Abstand zwischen den Gegenständen zu erzielen, bevor diese zu den individuellen Bahnen des Verpackungsförderers übertragen werden. Die mehrteiligen Förderer synchronisieren den Gegenstandsfluß relativ zu dem Zufuhrförderer und der Verpackungsein richtung selbst, um die Zufuhr der Gegenstände zu der Verpackungsein richtung zu steuern. Es sind Sensoren bekannt, um den Ort eines Gegenstandes auf diesen Förderern zu erfassen, wobei die Förderer dann derart variiert werden können, daß die zu der Verpackungseinrichtung geleiteten Gegenstände in Phase mit der Verpackungseinrichtung sind. Bei den Systemen des Standes der Technik treten somit nicht nur Pro bleme auf, wenn die zu verpackenden Gegenstände dazu neigen, mit ihren Oberflächen aneinander zu haften, sondern auch wenn Gegenstände unterschiedlicher Längen zu einer Verpackungseinrichtung so befördert werden müssen, daß diese Gegenstände, unabhängig von der Länge der zu verpackenden Gegenstände, stets mit gleichem Abstand bezüglich der Führungskante der Gegenstände gefördert werden.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Beschickungsvorrichtung zum Aufnehmen regellos beabstandeter Gegenstände zu schaffen, die im richtigen räumlichen und zeitlichen Abstand an den Förderer einer Verpackungsmaschine so abgegeben werden, daß insbesondere zum Zusammenkleben neigende Gegenstände stets voneinander getrennt gefördert werden. Diese Aufgabe wird mit einer Beschickungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Anordnung gemäß der Erfindung weist eine Reihe von Flachgurtför derern auf, die individuell von Servomotoren angetrieben werden. Diese Motoren werden selbsttätig so angetrieben, daß sie den Abstand zwischen den Gegenständen in bezug auf Aufnahmeförderer einer Verpackungs maschine vergrößern bzw. verkleinern. Die Geschwindigkeit jedes einzel nen 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 Aufnahmeförde rer der Verpackungs- bzw. einer anderen Stückgutbehandlungsmaschine synchronisiert wird.

Da die Gegenstände nicht aneinanderstoßen, lassen sich mit der erfin dungsgemäßen Vorrichtung stark haftende, zum schindelartigen Versetzen oder Verkämmen neigende, durch Druck beschädigbare oder unregel mäßig geformte Gegenstände in dem erforderlichen zeitlichen und räumli chen 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 Gegen stände innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt; weiterhin kann sie an sprechend 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 zeigt

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.

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

Das Aufgabemodul 16 (Fig. 1, 2, 4) weist eine Abstandsänderungseinheit 22 und eine Phaseneinstelleinheit bzw. Synchronisiereinheit 23 auf, die in Reihe geschaltet sind. Die Einheiten 22, 23 umfassen eine Vielzahl von abstandändernden Förderern G1-G5, einen Meßförderer M, einen Beschleunigungsförderer A und einen Phaseneinstellförderer P. Die abstandändernden Förderer G5 bis G1 öffnen oder schließen die Zwischenräume zwischen den Gegenständen 11 fortwährend, während diese vom Aufgabeförderer 12 zugeführt werden, und zwar ansprechend auf die im Schrankteil 22a, 23a der Module 22, 23 angeordnete Elektronik.

Jeder der Förderer G1-G5, M, A, P (Fig. 1-4) weist einen breiten flachen Gurt 24a-24h 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 24a-24h selbsttätig relativ zu den Rollenenden zentriert werden. Da die Gegenstände 11 nicht auf Anschläge zu laufen brauchen, sind keine Niederhalteelemente oder seitliche Führungen erforderlich, um die Gegenstände 11 zu führen. Auf diese Weise sind Schäden bei empfindlichen Gegenständen 11 so weit wie möglich vermieden, und es lassen sich unregelmäßig gestaltete Gegenstände 11 leichter entlang der Gurte 24 transportieren. Die Rollen 28, 29 kontaktieren nur die Innenteile der Gurte 24a -24h, so daß Rückstände des Förderguts auf den Gurten sich nicht auf den Rollen 28, 29 ansammeln können. Auffangwannen können auf dem Boden unter den Förderern G1 bis G5, M, A, P angeordnet sein, um von den Gurten 24 fallende lockere Teilchen aufzunehmen. Die Gurte 24 lassen sich leicht zum Reinigen oder Auswechseln abnehmen. Ein Antriebsmotor 30 ist für jeden Gurt 24 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 G1-G5, 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 24 (Fig. 4, 5) so steuert, daß sich der gewünschte Abstand und zeitliche Durchlauf der Gegenstände 11 ergibt.

Die abstandändernden Förderer G5-G1 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 11 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 11 vom Förderer A (Fig. 1, 2, 4) auf die Geschwindigkeit des Aufnahmeförderers 17 der Verpackungsmaschine beschleunigt werden, sie mit dessen Gliedern synchron laufen. Der Förderer A beschleunigt die Gegenstände 11, 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 11 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 11 erforderliche Ausdehnung zu erteilen, so daß jeder Gegenstand 11 individuell geschwindigkeitskorrigiert werden kann, ohne die Geschwindigkeiten/Positionen der stromauf- bzw. abwärts nächstliegenden Gegenstände 11 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 11, (2) von der ohne Schlupf zwischen den Gegenständen 11 und der Fördereinrichtung möglichen Beschleunigung und (3) von der Grundgeschwindigkeit der Zufuhr der Gegenstände 11 ab. Die Anzahl der abstandändernden Förderer G 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) bzw. einen Hauptsteuerrechner 42a, 42b zur Funktionssteuerung der Motoren 30 des jeweiligen Moduls 22 oder 23, ansprechend auf Signale aus der Verpackungsmaschine und den Photozellen 35.

Die Hauptschaltlogikeinheiten 42a, 42b 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 Antriebsmotorsteuerung 44, welche die zum Antrieb des entsprechenden Antriebsmotors 30 benötigte Leistung liefert. Eine Antriebsmotorsteuerung 44, die hier Einsatz finden kann, ist eine impulsbreitenmodulierte Ausführung.

Ein Signal aus der Hauptschaltlogikeinheit 42a (Fig. 5) kann mit einer Leitung 48 zu weiteren abstandverändernden Modulen gegeben werden, falls sie benötigt werden, um einen einwandfreien Abstand zwischen den Gegenständen 11 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 48a stellt eine Signalübertragungsstrecke zwischen den Schaltlogikeinheiten 42a, 42b dar. Die Leitung 49a führt die Zustandssignale der Verpackungsmaschine der Schaltlogikeinheit 42b zu, die auch auf der Leitung 49b Drehzahl- und Lagesignale von Hauptkodierer E1 auf einer 1:1-Welle der Verpackungsmaschine übernimmt. Die Hauptschaltlogikeinheit 42b verarbeitet diese Signale kontinuierlich und sendet kontinuierlich Ausgangssteuersignale an die Bewegungssteuerungseinheiten 43 der M-, A- und P-Förderer und synchronisiert sie auf diese Weise mit der Verpackungsmaschine. Weiterhin verarbeitet die Hauptschaltlogikeinheit 42b kontinuierlich Zustandssignale aus den Fühlern 35 und sendet kontinuierlich ein Ausgangssignal auf der Leitung 49, um die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine selbsttätig zu steuern und auf diese Weise den Rückstau beabstandeter Gegenstände 11 selbsttätig innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten. Auf der Leitung 49c geht ein Signal aus der Hauptschaltlogikeinheit 42b an eine Vorrichtung, die fehlphasige Gegenstände 11, wie sie bei vorübergehenden Störungen wie Notabschaltungen, Schnellstarts usw. gelegentlich anfallen können, auswirft. Hierzu werden fehlphasige Gegenstände mit einem Luftstoß aus einer Auswurfeinrichtung bzw. Düse 53 (Fig. 1-3B) vom Übergabeförderer 18 abgeblasen.

Das Signal aus dem Kodierer E1 (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 24. 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 36 (Fig. 5) kann so programmiert werden, daß die Gegenstände 11 gegliederten oder ungegliederten bzw. mit Mitnehmern versehenen oder ohne solche ausgeführten Aufnahmeförderern 17 in Verpackungs- oder anderen Stückgut-Behandlungsmaschinen in "Gruppen" zugeführt werden. "Gruppen" von je zwei Gegenständen 11 würde man beispielsweise erhalten, wenn man die Hauptschaltlogikeinheit 42a so programmiert, daß sich die Geschwindigkeit der abstandändernden Förderer (G1 bis G5) so einstellt, daß sich zwischen den Gegenständen 11 eines Paars ein kleiner oder überhaupt kein Abstand, zwischen "Gruppen" von zwei Gegenständen 11 aber ein größerer Abstand ergibt. Bei einer solchen Gruppierung würde man die Hauptlogikschalteinheit 42b programmieren, daß die "Gruppen" der Gegenstände 11 so gemessen und gephast werden, daß sich eine einwandfreie zeitliche Übergabe an den gegliederten oder ungegliederten bzw. mit oder ohne Mitnehmern ausgeführten Aufnahmeförderer 17 in der Verpackungsmaschine ergibt. Bei dieser Gruppierung bewirkt das Steuerprogramm eine Übergabe der Gegenstände 11 vom Förderer M zum Förderer A bei einem nur kleinen oder keinem Geschwindigkeitszuwachs, so daß der Abstand zwischen den Gegenständen 11 einer "Gruppe" verhältnismäßig klein bleibt.

Die Rechner 42a, 42b verwenden die Geschwindigkeit eines Gegenstands 11 innerhalb eines Zeitraums zur Berechnung der Beschleunigung des Gegenstandes 11 und können die Beschleunigung ohne Schlupf- oder Kippprobleme steuern. Die Rechner verwenden dabei Aufsuchtabellen, um eine Geschwindigkeitsänderung des Gurts 24 zu erzeugen, die proportional derjenigen Geschwindigkeit ist, mit welcher die Verpackungsmaschine läuft und welche die Übergabe von Gegenständen 11 bei nicht aneinander angepaßten Förderergeschwindigkeiten möglichst selten macht. Wird beispielsweise der Förderer G1 schneller geschaltet, müssen auch alle anderen Förderer G5-G2 schneller laufen, um die Lage der Gegenstände 11 so zu korrigieren, daß die Übergabe bei angeglichener Geschwindigkeit erfolgen kann.

Vorgebene Programme können in die Rechner 42a, 42b 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 E1 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 24 beschleunigt oder verlangsamt werden soll. Die Beschickungsvorrichtung kann den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gegenständen 11 verbreitern; sie kann auch zwischen Gegenständen 11, die regellos und unmittelbar aneinanderstoßend angeliefert werden, den richtigen Abstand herstellen.

Die Beschickungsvorrichtung benutzt die Rechner 42a, 42b, um die Bewegungssteuereinheiten 43 und die Motorsteuerungen 44 so zu steuern, daß die Geschwindigkeit der übergebenen Gegenstände 11 derjenigen des Förderers entspricht, an den sie übergeben werden, und hält so Schaden an den Gegenständen 11 und die Ansammlung von Rückständen der Gegenstände 11 auf den Gurten 24 so gering wie möglich.

Die Beschickungsvorrichtung folgt innerhalb voreingestellter Grenzen der Aufgabegeschwindigkeit der ankommenden Gegenstände 11 zum am weitesten stromaufwärts liegenden abstandändernden Gurt 24. 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 11 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 11 wieder normal ist. Liegen die sich rückstauenden, einander nicht berührenden Gegenstände 11 zu weit auseinander, senkt die Beschickungsvorrichtung das Geschwindigkeitssteuersignal an die Verpackungsmaschine um einen vorbestimmten Betrag, bis der Abstand zwischen den Gegenständen 11 wieder normal ist.

Die abstandändernden Förderer (G1 bis G5) werden dazu eingesetzt, gleichmäßige Abstände zwischen gleich langen Gegenständen 11 herzustellen. Sind die Gegenstände 11 nicht gleich lang, ist der Abstand zwischen ihnen ebenfalls ungleich, aber die Abstände von der Vorderkante eines Gegenstandes 11 zu der des nächsten Gegenstandes 11 bleiben gleich.

Die abstandändernden Förderer (G1 bis G5) arbeiten in drei Betriebsarten:

a) Folgebetrieb
In dieser Betriebsart folgt der Gurt des abstandändernden Förderers (G1 bis G5) der Geschwindigkeit des stromabwärtigen Fördergurts 24. In dieser Betriebsart erfolgen keine Korrekturen am Gegenstand 11 auf dem abstandändernden Gurt 24. Der Rechner befiehlt den Folgebetrieb, wenn ein am Fühler 35 des jeweiligen abstandändernden Gurts vorbeilaufender Gegenstand 11 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 35 ein zu großer Abstand ermittelt worden ist. Dem abstandändernden Förderer (G1 bis G5) 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 11 auf den Grundwert (entsprechend der Verpackungsrate) beschleunigt werden kann.

Der abstandändernde Förderer (G1 bis G5) arbeitet mit der Korrekturgeschwindigkeit weiter, bis der jeweilige Abtaster 35 die Vorderkante des nächstfolgenden Gegenstandes 11 erfaßt oder bis eine maximale Korrekturdauer abgelaufen ist. Dann verlangsamt der Fördergurt 24 wieder auf die Geschwindigkeit bzw. das Geschwindigkeitsverhältnis des bzw. zum laufabwärtigen Fördergurt 24 und geht dann in den Folgebetrieb über.

c) Abstandsvergrößernde Korrektur
Der Rechner befiehlt diesen Betrieb, wenn der Abtaster 35 des jeweiligen Förderers G1 bis G5 einen unzureichenden Abstand ermittelt hat. Dem abstandändernden Förderer (G1 bis G5) wird dann befohlen, mit einer Geschwindigkeit gleich der Ist-Geschwindigkeit des Fördergurts 24 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 24, um sich der Geschwindigkeit des laufabwärtigen Fördergurts 24 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 11 zu bestimmen. Ein dem gemessenen Fehler proportionales Korrektursignal für den Förderantrieb wird erzeugt, wobei die Geschwindigkeit des betroffenen Fördergurts 24 für ein vom Rechner berechnetes Maschinenzeit- oder Echtzeit-Intervall geändert wird. Auf diese Weise wird die Position des Gegenstandes 11 korrigiert, und der jeweilige Positionsfehler sinkt unter einen voreingestellten Wert.

Die oben beschriebene Korrektur der Zeitsteuerung der Gegenstände 11 wird zunächst vom Meßförderer M durchgeführt; nachdem die Gegenstände 11 vom Beschleunigungsförderer A beschleunigt worden sind, korrigiert der Phaseneinstellförderer P die Zeitsteuerung der Gegenstände 11 endgültig.

Der Beschleunigungsförderer A der Beschickungsvorrichtung dient nur zum Beschleunigen der den Meßförderer M verlassenden Gegenstände 11. Die Gegenstände 11 werden dabei auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die der des Aufnahmeförderers 17 in der Verpackungsmaschine angepaßt ist. Der Beschleunigungsförderer A führt keine Zeitkorrektur der Gegenstände 11 durch.

Es ist weiterhin ein automatischer Startbetrieb vorgesehen, 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 11 auf der Beschickungsvorrichtung befinden, wie im Speicher der Rechner 42a, 42b 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 E1 auf der Verpackungsmaschine und folgt dieser Maschine bei zunehmender Geschwindigkeit.
3. Die Zufuhr von Gegenständen 11 zum am weitesten laufaufwärts liegenden abstandändernden Förderer wird von dem zugehörigen Fühler 35 überwacht. Diese Information wird benutzt, um die Grundgeschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine einzustellen.

Falls, wie sich aus dem Speicherinhalt ergibt, keine Gegenstände 11 auf der Beschickungsvorrichtung sich befinden, arbeitet sie wie folgt:

1. Die Gurte 24 beginnen, mit einer voreingestellten Anlaufgeschwindigkeit zu arbeiten.
2. Der Fühler 35 des am weitesten laufaufwärts liegenden abstandändernden Förderers G1 bis G5 überwacht die Geschwindigkeit der ankommenden Gegenstände 11 und bestimmt, wann ein brauchbarer Vorrat von Gegenständen 11 mit angenähert konstanter Geschwindigkeit ankommt. Nicht in diesen Bereich fallende Gegenstände 11 werden vom Übergabeförderer 18 abgeworfen.
3. Ist ein brauchbarer Vorrat an Gegenständen 11 erfaßt worden, befiehlt die Beschickungsvorrichtung der Verpackungsmaschine den Start an einem solchen Echtzeitpunkt, daß die Beschickungsvorrichtung einen Gegenstand 11 in das erste gewünschte Glied des Aufnahmeförderers 17 der Verpackungsmaschine einbringt, so daß keine leere Verpackung erzeugt werden kann.
4. Der Zulauf der Gegenstände 11 zum am weitesten laufaufwärts liegenden abstandändernden Förderer G1 bis G5 wird vom zugehörigen Abtaster bzw. Fühler 35 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 11 selbsttätig vom Übergabeförderer 18 abgeworfen.

Die Programme für den Betrieb der Verpackungsmaschine und der Beschickungsvorrichtung können in den Rechnern 42a, 42b 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 11 und die Soll-Beschleunigung.

Die Beschickungsvorrichtung ist in der Lage, halbautomatisch alle für den jeweiligen Artikel 11 spezifischen Betriebseinstellwerte - außer der Position der Fühler 35 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 18 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 ihren Förderern, mit 0,127 m/s (5 in./sec.) zu arbeiten.
(g) Ein Gegenstand 11 wird von Hand auf den obersten (am weitesten laufaufwärts liegenden) abstandändernden Gurt 24 gesetzt und läuft dann auf allen Förderern G1 bis G5, M, A, P an den zugehörigen Stückfühlern 35 vorbei; diese dienen zur Bestimmung der Länge des Gegenstandes 11.
(h) Nachdem alle Förderer G1 bis G5, M, A, P den Gegenstand 11 erfaßt haben, schalten alle von ihnen - mit Ausnahme des obersten - ab.
(i) Die gemessene Länge des Gegenstandes 11 wird zum selbsttätigen Umkonfigurieren des Abstand- und Fehlerfühlalgorithmus für den neuen Gegenstand 11 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 11 ist, umso geringer ist der zulässige Bereich der Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine.
(j) Ein Gegenstand 11 wird auf den obersten abstandändernden Förderer G1 bis G5 gelegt und läuft mit 0,127 m/s (5 in./sec.) zum zugehörigen Stückfühler 35. Durch dieses Ereignis werden alle anderen laufabwärtigen Förderer G1 bis G5, M, A, P gestartet, welche mit 0,127 m/s (5 in./sec.) arbeiten. Erfaßt der Stückfühler 35 auf dem nächsten Förderer G1 bis G5, M, A, P die Führungskante des Gegenstandes 11, werden alle Fördergurte mit 1 G linear auf 0,635 m/s (25 in./sec.) beschleunigt. Erkennt der nächste Stückfühler 35 den Gegenstand 11, werden alle Fördergurte 24 linear fallend mit 1 G auf 0,127 m/s (5 inc./sec) verlangsamt. Sämtliche Förderer G1 bis G5, M, A, P werden auf diese Weise weiter beschleunigt und verlangsamt, bis der Stückfühler 35 des letzten der Förderer G1 bis G5, M, A, P die Vorderkante des Gegenstandes 11 erfaßt. Der Rechner mißt nun die Zeit, innerhalb welcher der Gegenstand vom Fühler 35 des obersten abstandändernden Förderers bis zum Positionsfühler 35 des laufabwärtigen Phaseneinstellförderers P 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 11 von Hand auf den obersten abstandändernden Gurt 24 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 24 angehalten.
(k) Der im Schritt (j) bestimmte Beschleunigungswert ist der für den jeweiligen Gegenstand 11 höchste Wert, mit dem man während des Beschickungsvorgangs einen minimalen Schlupf erreicht. Dieser automatisierte Vorgang erfaßt im Prinzip den Reibungskoeffizienten des Gegenstandes 11 und/oder dessen Rollneigung, welche die höchstmögliche Beschleunigung beeinflussen.
(l) Der Betriebsartenschalter wird in die Stellung "Betrieb" gebracht.
(m) Die zugehörige Verpackungsmaschine wird stillgesetzt.

Claims

1. Beschickungsvorrichtung zum Aufnehmen regellos beabstandet ange lieferter Packstücke (11) und zum geordneten Ablegen dieser Pack stücke (11) auf einen einen Aufnahmeförderer (17) einer Verpackungs maschine bedienenden Übergabeförderer (18) mit einer Aus wurfeinrichtung (53), die jedes nicht-phasensynchrone Packstück (11) in Förderrichtung stromaufwärts von dem Aufnahmeförderer (17) auswirft, wobei die Beschickungsvorrichtung aufweist:

a) eine Abstandsänderungseinheit (22) zur Erzeugung einer Reihe gleichmäßig beabstandeter Packstücke (11);
b) eine dieser Abstandsänderungseinheit (22) nachgeschaltete Syn chronisiereinheit (23) zur Herstellung der gleichen Phasenlage der Packstücke, zur daran anschließenden Beschleunigung der Packstücke (11) auf die Geschwindigkeit des Aufnahmeförderers (17) und zur darauffolgenden nochmaligen Korrektur der Pha senlage der Packstücke (11);
- - wobei die Abstandsänderungseinheit (22) eine Mehrzahl von einzeln angetriebenen abstandsändernden Bandförderern (G1 bis G5) und die Synchronisiereinheit (23) eine Mehrzahl von einzeln angetriebenen phaseneinstellenden Bandförde rern (M, A, P) mit Tachometern (T) jeweils in beiden Einheiten (22, 23) zur Erzeugung jeweils eines Geschwindig keitssignals und mit Drehwinkelgebern (E) jeweils in beiden Einheiten (22, 23) zur Erzeugung eines Positionssignals für eine Steuerung (36) aufweist, und wobei eine Mehrzahl von optischen Fühlern (35), die jeweils auf die Vorderkante eines Packstückes (11) ansprechen und jeweils ein Signal an die Steuerung (36) abgeben, sowohl in der Abstandsände rungseinheit (22) als auch in der Synchronisiereinheit (23) vorgesehen sind;
c) die Steuerung (36), die einen ersten der Steuerung der Antriebe der Abstandsänderungseinheit (22) dienenden Hauptsteuerrechner (42a) zum Steuern des individuellen Erhöhens, Verminderns oder Konstanthaltens der Bandförderer-(G1 bis G5)-Geschwindig keit und einen zweiten der Steuerung der Antriebe der Syn chronisiereinheit (23) dienenden Hauptsteuerrechner (42b) zum Steuern des Ablegens der Packstücke (11) mit richtiger Phasen lage und Geschwindigkeit vor den Mitnehmern des Aufnahmeför derers (17) und zum Auslösen der Auswurfeinrichtung (53) bei nicht erreichter Phasensynchronisierung aufweist,
- - wobei der erste Hauptsteuerrechner (42a) zusätzlich in Abhängigkeit von der Packstück-Eingangsrate ein Signal an die Verpackungsmaschine abgibt, durch das die Betriebs geschwindigkeit der Verpackungsmaschine erhöht oder ver mindert oder die Verpackungsmaschine aus- oder einge schaltet wird;
d) einen weiteren Drehwinkelgeber (E1), der an die Verpackungs maschine angeschlossen ist und deren Betriebszustand erfaßt und an den zweiten Hauptsteuerrechner (42b) meldet.

2. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Synchronisier einheit (23) einen ersten Bandförderer (M) zur Herstellung der richtigen Phasenlage, einen nachgeschalteten Bandförderer (A) zur Beschleunigung der Packstücke (11) auf die Geschwindigkeit des Aufnahmeförderers (17) der Verpackungsmaschine und einen nach geschalteten weiteren Bandförderer (P) zur nochmaligen Korrektur der Phasenlage der Packstücke (11) aufweist.

3. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Bandförderer (G1 bis G5) der Abstandsänderungseinheit (22) im wesentlichen gleichartig sind.

4. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der jeder Banndförderer (G1 bis G5, M, A, P) einen gesonderten Antriebs motor (30) hat, und jeder Antriebsmotor (30) einen Tachometer (T) aufweist zur Erzeugung eines Signals an die elektronische Steuerung (36), das die Bandförderergeschwindigkeit angibt, und einen Drehwin kelgeber (E) zur Erzeugung eines Signals, das die Bandfördererposi tion angibt, daß die Steuerung (36) einen abstandsändernden Ab stands-Schaltmodul (37) und einen phasensteuernden Phasen-Schalt modul (38) aufweist, wobei jeder Schalltmodul (37, 38) eine program mierbare logische Steuereinheit beinhaltet zur Steuerung der Ge schwindigkeit der einzelnen Bandförderer (G1 bis G5, M, A, P), und daß der erste Hauptsteuerrechner (42a) mit einem ersten elektroni schen Schaltkreis zur Steuerung des Betriebs der abstandsändernden Bandförderer (G1 bis G5) und der zweite Hauptsteuerrechner (42b) mit einem zweiten elektronischen Schaltkreis zur Steuerung des Betriebs der Phaseneinstellförderer (M, A, P) verbunden ist.

5. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der der erste und der zweite elektronische Schaltkreis jeweils aufweist:
eine Bewegungssteuereinheit (43) für jeden Antriebsmotor (30) in Verbindung mit dem jeweiligen Hauptsteuerrechner (42a, 42b),
eine Antriebsmotor-Steuereinheit (44) für jeden Antriebsmotor (30), der mit dieser verbunden ist, um Signale von den jeweiligen Bewegungs steuereinheiten (43) zu empfangen und um Antriebssignale zum Betrieb der jeweiligen Antriebsmotoren (30) zu erzeugen,
einen Rückkopplungsschaltkreis (54) zwischen jedem Tachometer (T) und der jeweiligen Antriebsmotor-Steuereinheit (44),
einen weiteren Rückkopplungsschaltkreis (55 ) zwischen jedem Dreh winkelgeber (E) und der jeweiligen Bewegungssteuereinheit (43), und
eine Datenverbindung (48a) zum Austausch von Daten zwischen den zwei Hauptsteuerrechnern (42a, 42b).

6. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die optischen Fühler (35) hintereinander geschaltet und über jeder der Reihen von abstandsändernden und phaseneinstellenden Bandförderern (G1 bis G5, M, A, P) angebracht sind, wobei die optischen Fühler (35) Signale erzeugen, wenn die vorderen Kanten der Packstücke (11) sich unter ihnen vorbeibewegen, daß die Hauptsteuerrechner (42a, 42b) die Signale von diesen optischen Fühlern (35) empfangen zur Kontrolle des individuellen Betriebs jedes Bandförderers (G1 bis G5, M, A, P).

7. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Bandförderer (G1 bis G5, M, A, P) der Reihe flache Riemenförderer (24e bis 24h) umfassen, die individuell durch Antriebsmotoren (30) angetrie ben sind.