DE4024451C2 - Gerät zum Beschicken von Verpackungsmaschinen mit Stapeln aus geschichtetem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschicken von Verpackungsmaschi­ nen mit Stapeln aus geschichtetem Material, gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Zigarettenverpackungsmaschinen werden - wie bekannt - mit Stapeln von Karton­ zuschnitten beschickt, die den äußeren Behälter von Packungen bilden sollen.

Bei einer bekannten Lösung sind die Stapel von Kartonzuschnitten auf einem Bandförderer angeordnet, der sich schrittweise vorwärtsbewegt, um die Stapel zu einer Einrichtung zu fördern, die die einzelnen Kartonzuschnitte zu einer Verarbei­ tungsstraße der Maschine bringt. Die Stapel mit Zuschnitten werden dabei ma­ nuell auf dem Eingabeförderer der Verpackungsmaschine angeordnet.

Der Förderer wiederum beschickt einen Behälter oder ein Magazin, das ein Ab­ streifelement beschickt, das zum Trennen der einzelnen, zu der verarbeitenden Maschinenstraße zu übertragenden Zuschnitte geeignet ist.

Dieses Beschickungssystem ist kompliziert und begrenzt die Produktivität der Maschine, wobei es darüber hinaus beträchtliche Arbeitskosten verursacht.

Aus der DE 38 11 993 A1 ist eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, die zur Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile eine automatische Beschickung der Verpackungsmaschinen mit Stapeln von ge­ schichtetem Material erlaubt. Diese Schrift macht aber keine Angaben, auf welche Weise die leeren Trägersteigen entfernt werden könnten.

Aus der DE 37 18 601 A1 ist ferner eine Vorrichtung zum Abheben von Zuschnittstapeln von einer Trägersteige bekannt, bei der an einem Roboterarm ein Greiferkopf verstellbar angeordnet ist; welcher jeweils einen elastisch verformbaren Finger zum Untergreifen und ein vertikal verschiebbares Klemmelement zum Aufsetzen auf einen Stapel sowie Saugnäpfe für die Trägersteigen aufweist. Der Greiferkopf kann in einer ersten Stellung einen Stapel von der Trägersteige abheben und der Verpackungsmaschine zuführen und in einer zweiten Stellung mit Saugnäpfen die Trägersteige aufnehmen.

Nachteilig an dieser Lösung ist, daß sich die Aufnahme der Stapel und der Trägersteigen zeitlich ausschließen, d. h. nur nacheinander ausgeführt werden können.

Die DE 36 13 462 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Be- und Entladen eines Stapelliftes. Der Stapellift hat ein von einem Ständer getragenes höhenverstellbares Hubelement zur Aufnahme von durch Bretter getrennten Teilstapeln aus Papier oder anderem Schneidgut. Zwischen je zwei Brettern liegt dabei ein Stapel aus Papierbogen. Beim Entladen des Stapelliftes wird das Hubelement so weit angehoben, bis ein Brett mit einem Arbeitstisch fluchtet, wobei es durch Stützelemente in dieser Stellung abgestützt wird. Mit Hilfe eines Zangengreifers wird der Blattstapel an seinem Rand erfaßt und von dem Brett auf den Arbeitstisch herübergezogen. Das leere Brett wird mit Hilfe eines Saugkopfes erfaßt, von dem Stapellift abgehoben und in einem Brettmagazin abgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art anzugeben, die eine automatische Beschickung ermöglicht, konzeptionell einfach sowie zuverlässig und vielseitig verwendbar ist und bei der darüber hinaus die Beschickung der Verpackungsmaschine mit Stapeln während des Abnehmens der Trägersteigen nicht unterbrochen zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Beschicken von Verpackungsmaschinen;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung zum Entfernen der leeren Trägersteigen; und

Fig. 3 eine detaillierte perspektivische Ansicht des Greiferelements der Entnahme- und Transfer­ einheit.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung 1 gezeigt, mit der sich ein Magazin 3 automatisch mit Stapeln aus Kartonzu­ schnitten 2 beschicken läßt, wobei das Magazin 3 eine Station zum Beschicken einer herkömmlichen Verpackungs­ maschine mit den Zuschnitten bildet.

Die Kartonzuschnitte 2 haben eine im wesentlichen recht­ eckige Form, die an ihren Enden jeweils eine Zunge 2a und einen trapezförmigen Ausschnitt 2b hat; die Zu­ schnitte 2 haben darüber hinaus geeignete Faltungen und Trennlinien, womit sie geeignet sind für die darauffol­ genden Verpackungsoperationen.

Die Zuschnitte 2 werden in Stapeln 4 zugeführt, die auf eine geordnete Art und Weise auf einer palettenartigen Trägereinrichtung 5 angeordnet sind.

Genauer gesagt sind die Stapel wechselseitig Seite an Seite entlang ihrer längeren Seiten angeordnet, so daß sie parallele Reihen bilden; die Reihen wiederum sind entlang der kürzeren Seiten der Stapel benachbart.

Die Stapel 4 sind darüberhinaus so angeordnet, daß sie übereinanderliegende Lagen 6 bilden, die voneinander mittels geeignet geformter Trägersteigen 7 getrennt sind. Die Trägersteigen 7 haben auf ihrer Oberfläche erhaben vorstehende Abschnitte, die durch eine Vielzahl von parallelen Rippen 7a gebildet und geeignet sind, gegenüberliegende Enden der Kartonzuschnitte 2 abzustüt­ zen.

Die Stapel 4 sind daher gegenüber der Oberfläche der Trägersteigen 7 leicht erhöht und 7b zeigt die Durch­ gangsöffnung oder den Raum, der seitlich durch zwei benachbarte Rippen 7a, nach oben durch die Unterseite jedes Stapels 4 und nach unten durch die Trägersteige 7, begrenzt ist.

Es ist anzumerken, daß die Oberfläche der Palette 5 eine ähnliche Konfiguration mit Rippen 7a hat.

Die Vorrichtung 1 hat einen feststehenden Rahmen, der durch zwei Paare von Säulenständern 8 bestimmt ist, die symmetrisch entlang der Vertikalen eines Rahmenwerks angeordnet sind; die Säulenständer 8 haben an ihren oberen Enden ein Paar von Trägern 9, die horizontal und parallel angeordnet sind. Eine Einheit zum Entnehmen und Transferieren der Stapel 4 von Kartonzuschnitten, allge­ mein durch das Bezugszeichen 10 gezeigt, ist horizontal auf den Trägern 9 bewegbar.

Die Entnahme- und Transfereinheit 10 hat einen Kopf 11, der an der Unterseite eines Vertikalträgers 12 montiert ist. Die Träger 9 tragen gleitbar jeweilige Gleitstücke 13, die miteinander durch ein Querelement 14 verbunden sind und mittels geeigneter Stellglieder (nicht darge­ stellt) betätigt werden können.

Das Querelement 14 trägt gleitbar eine Buchse 15, die durch ein geeignetes Stellglied (nicht gezeigt) betätigt werden kann; eine weitere Buchse 16 ist starr mit der Buchse 15 und senkrecht zu dieser verbunden; der Verti­ kalträger 12, der von einem ähnlichen Stellglied (nicht dargestellt) betätigbar ist, ist gleitbar darin ange­ ordnet.

Der Entnahmekopf 11 hat ein Greiferelement 17, das im wesentlichen bügelförmig und im Detail in Fig. 3 darge­ stellt ist.

Das Greiferelement 17 hat einen gabelähnlichen Aufbau 18, der mit zwei Zinken oder Spitzen 18' versehen ist, die sich von dem Kopf 11 nach unten erstrecken.

Die Zinken 18', die in rechten Winkeln abgebogen sind, sind derart dimensioniert und voneinander beabstandet, daß ihre jeweiligen, im wesentlichen horizontal liegen­ den freien Enden in den Raum 7b unterhalb des zu entfer­ nenden Stapels 4 einführbar sind.

Die Enden der Zinken 18' haben darüber hinaus vorzugs­ weise jeweilige optische Leerraumsensoren 19, die ein Signal liefern sollen, was das Einführen eines Greifer­ elementes 17 unter den Stapel 4 ermöglicht, wie es nachstehend noch verdeutlicht wird.

Ein Andruckelement 20 ist ausgelegt, mit der Gabel 18 zusammenzuwirken, und so angebracht, daß es sich zwi­ schen einer oberen und im wesentlichen einer mittleren Position bezüglich der Zinken 18' hin- und herbewegen läßt.

Das Andruckelement 20 wird an dem Ende eines Arms 22, der sich radial von einer Buchse 23 erstreckt, mittels einer elastischen Einrichtung getragen, die von einer schraubenartigen Feder 21 gebildet ist.

Die Buchse 23 ist so angebracht, daß sie bei Betätigung eines geeigneten Stellgliedes (nicht gezeigt) um einen Schaft 24 drehbar ist, der quer bezüglich der Gabel 18 angeordnet ist.

Der Arm 22 wird elastisch von einer schraubenförmigen Feder 25 zurückgehalten, die an einer oberen Kopplung 26 festgelegt und geeignet ist, gegen die Sicherungswirkung des Andruckelements 20 zu wirken.

Eine Einrichtung 27 dient zum Entfernen der leeren Trä­ gersteigen 7, was sich aus Fig. 2 deutlich ergibt, und ist an einer Seite des feststehenden Rahmens der Vor­ richtung angeordnet. Die Entnahmeeinrichtung 27 hat einen vertikalen Rahmen, der durch ein Paar von Säulen 28 bestimmt ist, auf denen jeweilige Buchsen gleiten können, die durch eine Querstrebe 30 verbunden sind.

Ein weiteres Paar von Buchsen 31 ist rotierbar an der Strebe 30 angebracht, die einen sich hin- und herbewe­ genden Rahmen 32 tragen, der an einer seiner Flächen eine Saugeinrichtung hat, die durch eine Vielzahl von Saugelementen 33 gebildet ist, die mit einer geeigneten, in der Figur nicht dargestellten Ansaugeinrichtung ver­ bindbar ist.

Der Rahmen 32 vollzieht eine kombinierte Bewegung, d. h. eine Gleitbewegung entlang der Säulen 28 und eine Dreh­ bewegung um die Welle 30.

Der Rahmen 32 ist demzufolge in der Lage, sich zwischen einer unteren Position, in der er horizontal über der zu entfernenden Trägersteige 7 angeordnet ist, und einer zweiten oberen Position zu bewegen, die durch gestri­ chelte Linien 32a gezeigt ist, und in der er eine Posi­ tion einnimmt, die im wesentlichen vertikal und parallel zu der Ebene der Säulen 28 ist.

In der zweiten Position wird die entnommene Trägersteige 7 von den Saugelementen 33 freigegeben, so daß sie über eine Rutsche 34 in einen Behälter 35 fällt.

Die Saugelemente 33 sind in der ersten Position des Rahmens 32 offensichtlich nach unten gerichtet, um die Steige 7 anzusaugen.

Das vertikale Gleiten des Rahmens 32 entlang der Säulen 28 tritt bei Betätigung eines umkehrbaren Stellglieds 29' auf, wohingegen das Schwenken um die Achse 30 durch ein umkehrbares Stellglied 36 bewirkt wird.

Der Betrieb der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:
Die Palette 5, die die Stapel 4 von zu der Verpackungs­ machine zu transferierenden Zuschnitten in einer geord­ neten Anordnung trägt, wird an der Basis der Vorrichtung zwischen den zwei Paaren von Säulenständern 8 einge­ führt.

In dieser Position ist die Palette 5 unterhalb der Entnahme- und Transfereinheit 10 angeordnet, die entlang der Träger 9 bewegbar ist.

Der Entnahmekopf 11 ist entlang dreier orthogonaler Achsen bewegbar und kann daher exakt bei dem ersten zu übertragenden Stapel 4 angeordnet und darauffolgend vor dem Stapel abgesenkt werden.

Die Bewegungen des Kopfes 11 werden von einer (nicht dargestellten) geeigneten elektronischen Steuerung be­ quem gesteuert, die bekannt und kommerziell erhältlich ist und normalerweise bei Dreiachsen-Meßgeräten verwen­ det wird.

Die Gabel 18 wird dann nach vorne bewegt, so daß ihre Zinken 18' in den Bereich 7b, der zwischen den Rippen 7a der Trägersteige 7 besteht, unter den Stapel 4 einge­ führt werden.

Mit den optischen Sensoren 19 läßt sich prüfen, ob der Raum oder die Öffnung 7b tatsächlich vor den jeweiligen Zinken 18' liegt, wobei sie, wenn dies der Fall ist, ein Freigabesignal für das Einführen der Gabel 18 geben.

Zum gleichen Zweck ist es alternativ möglich, eine her­ kömmliche Lichtleitfaser-Sensoreinrichtung zu verwenden, die mit einer Fernsehkamera verbunden werden kann, mit der sich eine Vergleichsablesung mit geeigneten Refe­ renzwerten machen läßt.

Nach dem Einführen der Zinken 18' des Greiferelements in den Raum 7b senkt sich das Andruckelement 20 bei Betäti­ gung des betreffenden Stellglieds bis zur Berührung mit der oberen Fläche des Stapels ab, um den Stapel 4 in einer unteren Position zu halten, in der der Stapel gegen die Zinkenenden gedrückt ist.

Der zwischen der Gabel 18 und dem Andruckelement 20 festgelegte Stapel 4 wird dann über die betroffene Lage 6 angehoben, wie durch die gestrichelten Linien bei 37 gezeigt, und dann in Transferrichtung A, die parallel zu den Trägern 9 verläuft, bewegt, bis er über dem Be­ schickungsmagazin 3 ist.

Der Stapel 4 wird darauf in das Magazin 3 eingeführt und nach dem Abheben des Andruckelements 20 von dem Greifer­ element 17 freigegeben.

Es ist anzumerken, daß der Stapel 4 während des Trans­ ferschritts so angeordnet ist, daß die längeren Seiten der Zuschnitte 2 horizontal senkrecht zur Richtung A sind.

Das Magazin 3 wird üblicherweise durch eine Vielzahl von Winkelprofilelementen 38 gebildet, die vertikal gemäß den Seitenkanten eines Rechtecks angeordnet und geeignet sind, den Stapel 4 zu führen; die winklig geformten Elemente 38 erstrecken sich von einem Rahmen 38', der den Stapel 4 trägt und über einem an sich bekannten Abstreifelement angeordnet ist, das geeignet zum Trennen der einzelnen Zuschnitte 2 des Stapels ist, die in die Verarbeitungsstraße der Verpackungsmaschine zu transfe­ rieren sind.

Eine Entnahme von der Palette 5 und der Transfer zu dem Beschickungsmagazin 3 der anderen Stapel 4 von Zuschnit­ ten, die die Lage 6 bilden, werden darauffolgend auf ähnliche Weise ausgeführt.

Sobald der Transfer der gesamten Lage 6 von Stapeln beendet ist, wird der Schwenkrahmen 32 betätigt, so daß er von seiner oberen vertikalen Position in die untere horizontale Position bewegt wird, um die Trägersteige 7 zu entfernen.

Bei der ersten horizontalen Position des Rahmens 32 greifen die Saugelemente 33 die Trägersteige 7, die dann angehoben und geschwenkt und, so bald die zweite Posi­ tion erreicht worden ist, letztendlich in den Container 35 fallen gelassen wird.

Es ist anzumerken, daß das Eingreifen der Stellglieder 29' und 36 derart eingestellt ist, daß jede Art von Gleiten oder Verschieben der Trägersteigen 7 auf den Stapeln 4 vermieden wird.

Insbesondere wird der Rahmen 32 bei den letzten Stufen des Annäherns des Rahmens 32 an die Trägersteige 7 als auch bei den ersten Schritten der Entnahme der Träger­ steige 7 von der darunter liegenden Lage von Stapeln 4 in einer perfekt horizontalen Position ausgerichtet und ausschließlich von dem Stellglied 29' bewegt.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die beschriebene Vorrichtung die Beschickung von Verpackungsmaschinen mit Stapeln von Kartonzuschnitten auf eine vollständig auto­ matische Art und Weise ermöglicht.

Es ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, daß das Beschickungsmagazin 3 der Ver­ packungsmaschine mit offensichtlichen Vorteilen hin­ sichtlich der konstruktiven und operativen Einfachheit im Vergleich zu bekannten Einrichtungen direkt beschickt wird, bei denen das Beschicken über vermittelnde Riemen­ förderer geschieht.

Geeigneterweise ist es möglich, eine angemessene Anzahl von Stapeln auf einer feststehenden Ablage 39 zu spei­ chern, von der es möglich ist, während des Entnahme­ schritts der leeren Paletten 5 Stapel abzunehmen, so daß der Betrieb der Maschine nicht unterbrochen wird. Die Ablage 39 erstreckt sich unterhalb eines Trägers 9 längs zur Transferrichtung A.

Die Ablage 39 hat auch longitudinale Rippen, um die Enden der Stapel abzustützen und um das Einführen der Gabel 18 des Greiferelementes 17 unter die Stapel zu ermöglichen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Beschicken von Verpackungsmaschinen mit Stapeln von geschichtetem Material (2) mit einer Einheit (10) für die Entnahme und den Transfer von Stapeln (4) des geschichteten Materials (2), wobei die Stapel wechselseitig Seite an Seite auf einer Trägereinrichtung (5) derart angeordnet sind, daß sie übereinander angeordnete Lagen (6) bilden, die durch Trägersteigen (7) getrennt sind, die auf ihrer Oberfläche vorstehende Abschnitte (7a) haben, die zumindest einen Raum (7b) unterhalb jedes Stapels (4) bestimmen, und wobei die Entnahme- und Transfereinheit (10) einen an einem Rahmen (8, 9) vertikal und horizontal bewegbaren Kopf (11) und ein von dem Kopf (11) getragenes Greiferelement (17) für einen Stapel (4) hat, das in den Raum (7b) einführbar ist, um den Stapel (4) zu greifen und darauffolgend zu einer Beschickungsstation (3) der Verpackungsmaschine zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Entnehmen der leeren Trägersteigen (7) bestimmte Einrichtung (27) an dem Rahmen (8, 9) getrennt von der Entnahme- und Transfereinheit (10) angeordnet und unabhängig von dieser betätigbar ist, daß das Greiferelement (17) eine Gabel (18) mit Zinken (18') hat, die sich von dem Kopf (11) zunächst nach unten erstrecken und im wesentlichen horizontal verlaufende freie Endabschnitte haben, die in den Raum (7b) unterhalb eines zu entfernenden Stapels (4) einführbar sind, und daß das Greiferelement (17) ein Andruckelement (20) hat, das mit der Gabel (18) zusammenwirkt und schwenkbar über den freien Endabschnitten der Zinken (18') angebracht ist, um den zu entfernenden Stapel (4) auf den freien Endabschnitten der Zinken (18') festzulegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (11) an der Unterseite eines vertikalen Trägers (12) angebracht ist, der in einer Buchse (16) gleitend verschiebbar ist, die starr mit einer weiteren Buchse (15) senkrecht dazu verbunden und auf einem Querelement (14) gleitend verschiebbar ist, das an seinen Enden mittels jeweiliger Gleitstücke (13) an einem Paar von horizontalen parallelen Trägern (9) des Rahmens (8, 9) getragen ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinken (18') an ihren Enden jeweilige Sensoreinrichtungen (19) zum Erfassen der Räume (7b) und zum Liefern eines Freigabesignals bei der Erfassung eines Raums (7b) haben, das das Einführen der Gabel (18) unter den zu entfernenden Stapel (4) ermöglicht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Abschnitte durch eine Vielzahl von parallelen Rippen (7a) gebildet sind, die ausgelegt sind, gegenüberliegende Enden des Stapels abzustützen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entnehmen der leeren Trägersteigen (7) einen Rahmen (32) mit einer Saugeinrichtung (33) hat, der zwischen einer ersten unteren Position, die im wesentlichen horizontal über der zu entfernenden Steige (7) ausgerichtet ist, und einer zweiten oberen Position hin- und herbewegbar ist, die sich an einer Behältereinrichtung (35) für die leeren Trägersteigen (7) befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsstation (3) durch ein Eingabemagazin einer Zigaretten­ verpackungsmaschine gebildet ist, wobei das Magazin durch eine Vielzahl von winkelig geformten Elementen (38) geformt ist, die vertikal entlang der Seitenkanten eines Rechtecks angeordnet und ausgelegt sind, den Stapel (4) auf einen Rahmen (38') zu führen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine feststehende Ablage (39) zum Speichern von Reservestapeln (4) hat, die während des Entfernens der leeren Trägersteigen entnommen werden können.