DE4309735A1

DE4309735A1 - Handling - Automat mit mehreren Verarbeitungsstationen

Info

Publication number: DE4309735A1
Application number: DE19934309735
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Miethe; Lothar Dipl Ing Franz
Original assignee: NAHRUNGSGUETERMASCHBAU GmbH
Current assignee: FOODLOGISTIK NEUBRANDENBURG GMBH, ANLAGENBAU, 1703
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-09-29

Description

Die Erfindung betrifft einen Handling-Automaten mit mehreren Verarbeitungsstationen, der in der verarbeitenden Industrie eingesetzt wird. Insbesondere sind es jene Industriezweige, bei denen Stückgüter bewegt und angesammelt bzw. verteilt werden müssen. Solche Stückgut-Handling-Prozesse sind beispielsweise das Palettieren, das Entpalettieren oder das Kommissionieren.

Einsatzfälle dahingehend sind zu finden in der Getränkeindustrie, bei allen Herstellern von Nahrungs- und Genußmitteln, bei Produzenten von Heimelektronik und Spielwaren sowie in der chemisch-pharmazeutischen Industrie. (Die Häufigkeit der Anwendungsfälle für Stückgut-Handlingsprozesse weist steigende Tendenz auf).

Bekannt sind Handling-Automaten bzw. Palettiermaschinen, deren Funktionsweise sich unterscheiden läßt nach zwei grundsätzlichen Wirkprinzipien:

a) Lineare Hubbewegung
Lineare Querbewegung
b) Lineare Hubbewegung
Querbewegung als Drehung um vertikale Maschinenachse.

Die Hub- und Querbewegungen können natürlich beliebig zeitlich überlagert werden, so daß harmonische ebene bzw. räumliche Bewegungsabläufe entstehen. Dadurch ändert sich jedoch nichts an der grundsätzlichen Art der Einleitung der Bewegung entsprechend a und b.

Die Maschinen, die nach dem Prinzip a arbeiten, werden größtenteils eingesetzt für Verarbeitungsaufgaben im mittleren- und Hochleistungsbereich. Sie weisen im allgemeinen eine geringe Projektvariabilität auf, da pro Maschine nur zwei Verarbeitungsplätze vorhanden sind. Einerseits ist das der Platz für das Gruppieren/Vereinzeln der Stückgüter und andererseits der Platz für das Beladen/Entladen der Paletten.

Die Maschinen, die nach dem Prinzip b arbeiten, werden größtenteils eingesetzt für Verarbeitungsaufgaben im niedrigen bis mittleren Leistungsbereich. Sie weisen dabei allerdings eine hohe Projektvariabilität auf.

Durch das Vorhandensein der Drehbewegung um eine vertikale Achse ist es möglich, mehrere Verarbeitungsplätze kreisförmig um die Maschine herum anzuordnen. Je nach Größe des jeweiligen Verarbeitungsplatzes lassen sich auf diese Weise erfahrungsgemäß 3 bis 6 Plätze auf dem Umfang eines Vollkreises anordnen.

Entsprechend Bedarf kann nun dieser oder jener Verarbeitungsplatz in beliebiger Folge angelaufen werden. Dabei wird das Arbeitsregime der Maschine in Abhängigkeit vom peripheren Verarbeitungsprozeß gesteuert (Ein- und Auslauf von Stückgütern und Paletten).

Trotz Vorhandensein einer solchen Prozeßsteuerung ist es nicht möglich, den zeitlichen Ablauf der Verarbeitungsaufgabe optimal zu gestalten. Das bedeutet, daß Leistungsreserven vorhanden sind.

Die Ursache für diesen Defekt ist die Verwendung von Energieführungsketten für das Mitführen der Kabel und Luftschläuche während der Drehbewegung. Energieführungsketten gestatten es nicht, Drehwinkel einer Größenordnung von ϕ = ± n · 360° zu realisieren. In den meisten Fällen der Praxis ist es zudem so, daß nur geringer Bauraum vorhanden ist, so daß der mögliche Drehwinkel bei ϕ < 360° liegt.

Auf diese Weise kommt es beim Verarbeitungsprozeß regelmäßig zu dem Fall, daß die Maschine nicht in der Lage ist, den kürzesten Weg bis zum nächsten Verarbeitungsplatz zu realisieren. Statt dessen sind weite Wege für das Rückdrehen der Maschine bis zu dem definierten Platz erforderlich. Das bedeutet, daß hierbei grundsätzlich Zeit verloren geht, welche für den eigentlichen Prozeß nicht genutzt werden kann.

Es ist daher dringend erforderlich, diese Verlustzeiten durch geeignete technische Maßnahmen zu beseitigen. Im Ergebnis dessen erreicht man eine Optimierung des zeitlichen Ablaufes und damit die angestrebte effektive Erhöhung der Leistung des Verarbeitungsprozesses.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine technische Verbesserung von Handling- Automaten bzw. Palettiermaschinen zu erreichen, welche nach dem Prinzip der Drehung um eine vertikale Achse arbeiten.

Durch geeignete technische Mittel soll der zeitliche Arbeitsablauf solcher Maschinen optimiert werden, um resultierend daraus eine deutliche Leistungssteigerung zu erreichen. In diesem Zusammenhang wird die ohnehin schon vorhandene Projektfreundlichkeit sowie die Möglichkeit des multivalenten Einsatzes der genannten Maschinenarten noch lukrativer und dadurch einem noch breiteren Anwenderkreis zugänglich gemacht.

Erfindungsgemäß wurde das Problem gelöst durch den Einsatz von Drehdurchführungen (Rotary Unions).

Die konstruktive Einbindung einer solchen Drehdurchführung erfolgt an der Schnittstelle von feststehenden und drehenden Gestellelementen. Ihre technische Aufgabe besteht darin, gasförmige und/oder flüssige Medien sowie elektrische Ströme zu- und abzuführen. Dabei gestattet der innere Aufbau einer Drehdurchführung die verlustfreie Übertragung der Medien und Ströme bei beliebiger Drehung des mit den drehenden Gestellelementen in Verbindung stehenden Teiles. Auf diese Weise wird es möglich, Drehwinkel aller Größenordnungen zu realisieren, bis hin zum Extremwert mit ϕ = ± n · 360°. Unter diesen Voraussetzungen können Palettiermaschinen bzw. Handling-Automaten steuerungstechnisch so ausgelegt werden, daß der jeweils kürzeste Weg von einem Verarbeitungsplatz zum nächsten zurückgelegt wird. Verlustzeiten werden dadurch ausgeschaltet und die Leistung der Maschinen wird effektiv gesteigert.

Ausführungsbeispiel wird erläutert anhand zweier Zeichnungen. Dabei zeigt

Fig. 1 die konstruktiv-technische Einbindung einer Drehdurchführung innerhalb eines Handling-Automaten/einer Palettiermaschine

Fig. 2 die vorteilhafte Wirkungsweise einer Drehdurchführung für den Arbeits ablauf von Handling-Automaten/Palettiermaschinen.

Entsprechend Fig. 1 erfolgt die konstruktive Einbindung einer Drehdurchführung 1 an der Schnittstelle zwischen feststehenden Gestellelementen 2 und drehenden Gestell- und Arbeitselementen 3, 4, 5. Als Verbindungsglied von den feststehenden zu den drehenden Elementen fungiert ein Großwälzlager 6. Damit wird eine Drehung der Elemente 3, 4, 5 überhaupt erst ermöglicht. Als Antrieb wirkt dabei der Getriebemotor 7.

Der untere, starre Teil S der Drehdurchführung 1 wird fest verbunden mit den Gestellelementen 2. Der obere, drehbare Teil R bleibt frei beweglich für die Realisierung beliebiger Drehwinkel ϕ. Diesem drehbaren Teil R werden die Hauptluftleitung 8, ein oder mehrere Starkstromkabel 9 sowie mehrere Steuerleitungen 10 zugeführt. Die Zuführung der Kabel bzw. Leitungen 8, 9, 10 erfolgt dabei durch eine vertikale Energieführungskette 11 und das Kabelrohr 12.

Die Summe aller Leitungen 8, 9 und 10 stellen die pneumatischen bzw. elektrischen Verbindungen dar zu sämtlichen Antrieben und Gebern, welche auf den drehbaren Gestell- bzw. Arbeitselementen 3, 4, 5 angeordnet sind.

Der Anschluß der Hauptluftleitung 8 an die Drehdurchführung 1 erfolgt mittels Gewinde (z. B. R ½′′). Die Übertragung der Luft vom drehbaren Teil R zur Ausgangsbuchse im starren Teil S wird über einen in der Durchführung 1 zentral angeordneten und speziell abgedichteten Dreh-Mechanismus realisiert.

Das Übertragen der elektrischen Ströme von R nach S erfolgt über entsprechend Anwendungsfall dimensionierte Schleifringe/Schleifkontakte.

Auf diese Weise ermöglicht die Drehdurchführung 1 einem technischen System das Ansteuern und Durchfahren aller Drehwinkel bis hin zum technisch sinnvollen Extremwert von ϕ = ± n · 360°.

Fig. 2 verdeutlicht die praktische Wirkungsweise dieses Effektes. Dargestellt ist ein Handling-Automat mit vier Verarbeitungsplätzen. Diese sind im Winkel von jeweils 90° zueinander rund um die Grundmaschine angeordnet.

Die Arbeitsaufgabe der Handling-Elemente ist folgende:

- Gutaufnahme zum Platz A
- Drehung ϕ₁ = 90°; Gutabgabe am Platz B
- Drehung ϕ₂ = 90°; Gutaufnahme am Platz C
- Drehung ϕ₃ = 90°; Gutabgabe am Platz D.

Normal wäre nun eine weitere Drehung ϕ₄ = 90° der Handling-Elemente zurück zum Platz A, wo der beschriebene Prozeß von neuem beginnt. Dies ist jedoch bei Verwendung einer Energieführungskette zum Mitführen der Kabel und Leitungen für die Drehbewegung nicht möglich, da Energieführungsketten keine Drehwinkel ϕ » 360° zulassen. Das heißt für diesen Fall, daß der Handling-Automat von D über C und B nach A zurückdrehen muß, also um einen Winkel ϕ₅ = 270°. Der effektive Weg von D nach A ist ϕ₄ = 90°. Damit ergibt ein Verhältnis

Das bedeutet, daß die Rückdrehung die 3fache Zeit dauert als eigentlich nötig. Damit liegt ein technisch nicht vertretbarer Zustand vor, welcher die Leistung des Handling- Automaten beträchtlich einschränkt.

Beseitigt wird dieser Defekt durch den Einsatz einer Drehdurchführung anstelle der Energieführungskette. Die Drehdurchführung ermöglicht Drehwinkel von ϕ = ± n · 360°, d. h. der Automat wäre im Extremfall in der Lage, ständig mit gleichbleibender Drehrichtung zu arbeiten

(A-B-C-D-A-B . . .).

Der entscheidende Vorteil einer Drehdurchführung ist also, daß der Automat bei entsprechender Steuerung stets in der Lage ist, den kürzesten Weg von einem Verarbeitungsplatz zu einem beliebigen anderen zu realisieren. Somit wird der gesamte Prozeßablauf zeitlich optimiert und die Leistung des Handling-Automaten effektiv gesteigert.

Bezugszeichenliste

1 Drehdurchführung (Rotary Union)
2 feststehende Gestellelemente
3 drehende Gestellelemente
4 in Verbindung mit 3 drehendes Arbeitselement
5 in Verbindung mit 3 und 4 drehendes Arbeitselement
6 Großwälzlager (Drehkranz)
7 Antrieb für Drehbewegung
8 Hauptluftleitung
9 Starkstromkabel
10 Steuerleitungen
11 vertikale Energieführungskette
12 Kabelrohr
A . . . D Verarbeitungsplätze
S starrer, nicht drehender Teil der Drehdurchführung 1
R drehender Teil der Drehdurchführung 1
ϕ₁ . . . ϕ₅ Drehwinkel zwischen den Verarbeitungsplätzen

Claims

1. Handling-Automat mit mehreren Verarbeitungsstationen, welche von dem Automaten bzw. der Maschine durch Drehbewegung um eine vertikale Achse nach einem vorgegebenen verarbeitungstechnischen Ablauf in beliebiger Reihenfolge, jedoch zum Zwecke der Leistungssteigerung zeitlich optimiert, d. h. mit dem jeweils kürzesten Weg von einem Verarbeitungsplatz zu einem anderen, angefahren und aufgabenspezifisch in den Prozeß integriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schnittstelle von feststehenden Gestellelementen (2) und drehenden Gestell- bzw. Arbeitselementen (3), (4), (5) eine Drehdurchführung (1) eingebunden wird für das ständige Mitführen und stabile Verbinden aller Leitungen und Kabel (8), (9), (10), für eine sichere Funktion des Verarbeitungsprozesses, die benötigt werden bei Realisierung beliebiger Drehrichtung und beliebigem Drehwinkel zwischen den Elementen (3), (4), (5) einerseits und den Elementen (2) andererseits.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Drehdurchführungen (1) zum Zwecke der Weg-Zeit-Optimierung und Leistungssteigerung auch an anderen Drehachsen eines Handling-Automaten bzw. einer Palettiermaschine eingebunden und zur Wirkung gebracht werden.