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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Bilden von Stapeln von scheibenförmigen Artikeln von vorbestimmter
Anzahl, insbesondere von metallischen Deckeln für Dosen und ähnlichem,
die mit dem Dosenkörper
nahtverbunden werden sollen, und Artikel mit entsprechenden geometrischen
Eigenschaften.
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Eine typische, aber nicht ausschließliche Anwendung
der Erfindung besteht in Anlagen zur Vorbereitung von Paketen von
gestapelten Dosendeckeln. Diese Pakete werden von dem Deckelhersteller
vorbereitet und dann zu der Fabrik transportiert, welche den Deckel
nach dem Einfüllen
des Produktes in die Dose anbringt. Eine solche Vorrichtung ist in
der US-A-5163073 veröffentlicht.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung ist
es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, Stapel
von scheibenförmigen
Objekten von vorbestimmter Anzahl zu bilden, welche mit Präzision und
Zuverlässigkeit
arbeitet.
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Diese und weitere Aufgaben werden
durch die Erfindung erreicht, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet
ist.
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Die Erfindung wird im folgenden mit
Hilfe der beigefügten
Figuren detailliert beschrieben, welche eine nicht ausschließliche Ausführungsform
derselben beispielhaft zeigen.
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1 ist
ein Schnitt nach der vertikalen Ebene I-I aus 3.
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2 ist
ein vergrößerter Bereich
von 1.
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3 ist
ein Schnitt nach der Ebene III-III aus 2.
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Die 4A, 4B und 4C sind schematische Schnitte durch die
Schraubenvorrichtung nach der Ebene IV-IV von 3, welche an drei aufeinanderfolgenden
Momenten ihres Betriebs genommen wurden.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht von einer der Schraubeneinrichtungen
von 4A.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
weist an ihrem Eingangsteil eine Schraubenvorrichtung 10 auf,
welche dafür
vorgesehen ist, die Artikel 8 (insbesondere im wesentlichen
flache Metalldeckel für
Dosen) einzeln in einer von den anderen beabstandeten Art und Weise durch
Wegnehmen derselben von einem vertikalen Stapel 81 von
mittlerer Länge,
auf dem sie ruhen, zu liefern.
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Die 4A, 4B und 4C zeigen die Schraubenvorrichtung 10
im Detail auf vereinfachte Art und Weise. Die Schraubenvorrichtung 10 weist
zwei oder mehrere parallele Schrauben 11 (im vorliegenden Fall
sind drei vorgesehen) mit vertikaler Achse auf, welche mit derselben
Geschwindigkeit und Richtung mittels eines Motors 110 über eine Übertragungskette 112 und
entsprechende Zahnräder 113 (nur
in 3 dargestellt) rotiert
werden. Jede Schraube 11 weist einen mit einer Welle 16 versehenen
zylindrischen Körper
auf, wobei in der seitlichen Fläche
desselben eine schraubenförmige
Nut mit quadratischem Querschnitt vorgesehen ist, welche sich in das
obere Ende 11' und
das untere Ende 11" der Schraube 11 öffnet. Der
verbleibende Teil des Körpers
definiert ein schraubenförmiges
Gewinde 13, welches radial von der Basis 14 der
Nut hervorsteht.
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Die Schrauben 11 sind über einen
Winkel verteilt und mit demselben Abstand von der Achse des Stapels 81 in
geometrischer Beziehung mit den Artikeln 8 derart angeordnet,
dass diese simultan über
ihren seitlichen Rand 8' (siehe 5) auf dem oberen Ende 11' und dann auf
dem Gewinde 13 ruhen. Oberhalb des oberen Endes 11' von jeder Schraube
ist ein flaches, dünnes
Element 15 angeordnet, welches einen scharfen radialen
Rand 151 aufweist und sowohl radial von der Welle 16 in
der Art und Weise des Gewindes 13 als auch über den Punkt,
in welchen sich die Nut 12 in das obere Ende 11' öffnet, hervorsteht.
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Das Element 15 trennt zwei
benachbarte Artikel mittels seines Randes 151, wobei seine
Winkelposition relativ zu der Nut 12 auf der Basis der
Dicke der Artikel 8 einstellbar ist. Detaillierter beschrieben ruht
der Artikel 8, der an der Unterseite des Stapels 81 positioniert
ist (durch 8a in den 4A, 4B, 4C angezeigt), zunächst über seinen Rand auf dem oberen Ende 11' der Schrauben 11 (siehe 4A), dann, wenn diese rotieren,
bewegt sich der Rand der Artikel 8A schrittweise, um auf
der oberen Fläche
der Nut 12 zu ruhen. An dem Moment, an dem diese Bewegung auftritt,
wird der Rand 151 des Elements 15 zwischen den
Artikel 8a und den sich unmittelbar darüber befindlichen Artikel 8b eingeführt. Wenn
die Schrauben 11 weiter rotieren, wird der Artikel 8b (und
somit der gesamte darüber
liegende Stapel) durch das Element 15 gestützt und
wird angehalten, wohingegen der Rand des Artikels 8a entlang
der Nut 12 gleitet, um sich nach unten zu bewegen bis er
die Vorrichtung 10 verlässt
und frei nach unten fällt.
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Auf diese Art und Weise trennt und
beabstandet (um einen Abstand, der der Steigung der Nut 12 entspricht)
die Vorrichtung 10 die einzelnen Artikel von dem vertikalen
Stapel 81, welcher auf dem oberen Rand der Schrauben 11 ruht,
und bringt diese dazu, dass sie sich einzeln nacheinander nach unten bewegen.
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Oberhalb der Vorrichtung 10 sind
eine Vielzahl von über
den Winkel verteilte, vertikale Stangen 61 positioniert,
welche in einer derartigen geometrischen Beziehung zueinander angeordnet
sind, dass sie einen vertikalen Korridor definieren, der den Stapel 81 von
Artikeln mit einem bestimmten Maß an Spiel beinhaltet.
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Unmittelbar stromabwärts von
der Vorrichtung 10 ist eine Einrichtung zum Zählen der
von der Vorrichtung gelieferten Artikel vorgesehen. Insbesondere
sind zwei optische Sensoreinrichtungen 17 (insbesondere
von dem faseroptischen Typ) vorgesehen, um den Durchlauf der Artikel 8 zu
erfassen, wenn diese von der Vorrichtung 10 nach unten
fallen, und dann das entsprechende Signa1 zu einer elektronischen
Vorrichtung (von bekannter Bauart, nicht in den Figuren dargestellt)
zuleiten, welche dieselben zählt.
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Unmittelbar stromabwärts von
der Vorrichtung 10 beginnt eine kontinuierliche Bahn 20,
entlang welcher die in Stapeln angeordneten Artikel gleiten, wobei
ihr stromaufwärts
gelegenes Ende vertikal beginnt, um dann, nach einem Winkel von
mindestens 90 Grad, die Stapel von Artikeln zu einer Abschlussstation 50 zu
führen,
in welcher die Stapel horizontal oder geneigt liegen (wie in den
Figuren).
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Im Detail weist die Bahn 20 eine
Vielzahl von über
den Winkel verteilten, zueinander parallelen Stangen 21 auf,
welche in einer geometrischen Beziehung derart angeordnet sind,
dass sie einen Korridor definieren, der einen Stapel von Artikeln 8 mit
einem bestimmten Maß an
Spiel beinhaltet. Die Stangen 21 sind gekrümmt, um
einen im wesentlichen umfangsförmig
geformten Pfad zu bilden, welcher vorzugsweise über einen Winkel von 100–150 Grad verläuft.
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Die Stangen 21 sind mittels
Ringen 22 miteinander verbunden und von denselben gestützt, von denen
jeder mit allen Stangen 21 verbunden ist. Die Ringe sind
in dem Bereich offen, der dem Inneren des Bogens zugewandt ist,
so dass zwischen den Stangen 21, welche in diesem Bereich
positioniert sind, ein längsgerichteter
Kanal zum Durchlauf der radialen Elemente 33a und 33b (im
folgenden detailliert beschrieben) offen bleibt. An der Seite der
Bahn 20 und koplanar mit derselben ist eine Rotationsvorrichtung 30 vorgesehen,
welche dafür
vorgesehen ist, die Stapel von Artikeln 8 zu begleiten
und die Stapel einzeln entlang der Bahn 20 von dem Punkt,
an welchem sich die Schraubenvorrichtung 10 in Richtung
der Abschlussstation 50 verlassen, vorwärts zu bewegen.
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Die Rotationsvorrichtung 30 weist
ein Rad 31 mit horizontaler Achse auf, welches an der Seite,
jedoch nahe an der mittleren vertikalen Ebene durch die Bahn 20 positioniert
ist, welche sich im wesentlichen als ein Bogen eines Kreises erstreckt,
dessen Zentrum im wesentlichen koaxial zu dem Rad 31 ist. Letzteres
ist von einer Welle 32 getragen, welches durch den allgemeinen
Tragrahmen 7 der Vorrichtung gestützt ist, und wird von einem
Motor 310 über eine Übertragungskette 311 rotiert.
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Das Rad 31 versetzt eine
Vielzahl von Paaren von radialen Elementen 33a und 33b in
Rotation, welche jeweils zwei parallele, radiale Stangen 331 aufweisen,
welche an ihrem inneren Ende mittels eines hinteren Teils 34 miteinander
verbunden sind. Jedes radiale Element 33a, 33b ist
an dem Rad 31 mittels eines entsprechenden Führungsteils 35 gesichert,
welches an dem Rad 31 befestigt ist und zwei radiale Durchgangsbohrungen
aufweist, durch welche die Stangen 331 als exakte Passung
gleiten. Mittels dieser Verbindung können die Elemente 33a und 33b radial
zu dem Rad 31 bewegt werden, und zwar zwischen einer ausgefahrenen
Position, in welcher sie relativ weit von dem Zentrum des Rads 31 entfernt
sind, um den Pfad der Zylinder-Kolben-Einheiten 8 zu schneiden,
welche auf der kontinuierlichen Bahn positioniert sind, und einer
eingezogenen Position, in welcher sie relativ nah an dem Zentrum
des Rads sind und nicht mit den Artikeln 8 in Berührung kommen.
Die Führungsteile 35 sind
an der vorderen Fläche
des Rads 31 befestigt und stehen axial von demselben vor,
so dass die mittlere vertikale Ebene, in welcher die Elemente 33a, 33b sich
bewegen, im wesentlichen koplanar mit der mittleren vertikalen Ebene
durch die Länge
der Bahn 20 ist.
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Des weiteren ist eine Einrichtung
zur radialen Verschiebung der Elemente 33a, 33b vorgesehen, um
die radialen Elemente 33a, 33b nacheinander in ihre
ausge fahrene Position und ihre eingezogene Position zu bewegen und
dieselben dort zu halten, und zwar in Kombination mit der Rotation
des Rads 31.
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Diese Einrichtungen weisen eine pneumatische
Zylinder-Kolben-Einheit 36 auf,
welche von dem Rahmen 7 in einer festen Position an der
Seite des zentralen Bereichs des Rades 31 gehalten ist,
um nicht in den Pfad der Elemente 33a, 33b, welche
von dem Rad 31 rotiert werden, einzugreifen. Die horizontale
Projektion der Achse der Zylinder-Kolben-Einheit 36 verläuft im wesentlichen
durch das Zentrum des Rades 31. Die Stange der Zylinder-Kolben-Einheit 36 trägt an ihrem
Ende einen Körper 37, welcher
seitwärts
in Richtung des Rades 31 hervor und in den Pfad hinein
steht, welcher durch das hintere Teil 34 definiert ist.
Wenn die Stange der Zylinder-Kolben-Einheit 36 in ihrer
eingezogenen Position ist, ist der Körper 37 nahe an der
Achse des Rads 31 (wie durch strichpunktierte Linien in 3 dargestellt) und greift
nicht in den Pfad der Elemente 33a, 33b ein, wohingegen,
wenn die Stange ausgefahren ist, der Körper 37 mit dem Teil 34,
welches in derselben Bewegungsbahn liegt, in Eingriff steht, um
das entsprechende radiale Element 33a, 33b in
seine ausgefahrene Position zu drängen (wie mittels durchgezogener
Linien in 3 dargestellt).
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An der Seite von und nahe bei dem
Rad 31 ist eine starre, vertikale Scheibe 38 positioniert,
welche an dem Rahmen 7 in einer Position an der Innenseite
des Pfades der Führungsteile 35 befestigt
ist, um diesel ben nicht zu beeinflussen. An der vorderen Fläche der
Scheibe 38 ist eine Bahn 39 vorgesehen, welche
aus zwei nach vorne überstehenden,
konzentrischen Wänden 39' und 39" gebildet ist,
zwischen welchen die hinteren Teile 34 in geführter Art
und Weise gleiten.
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Die radialen Elemente sind in eine
Anzahl von Paaren (in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform
drei) geteilt, welche jeweils ein Stromaufwärts-Element 33a und ein Stromabwärts-Element 33b aufweisen.
Die Elemente 33a, 33b von jedem Paar bilden zwischen
sich einen Winkel, der geringfügig
größer als
der Winkel des Umfangsbogens ist, der durch einen Stapel von Artikel 8 von
vorbestimmter Anzahl, welche auf der Bahn 20 liegen, definiert
wird.
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Die Zylinder-Kolben-Einheit 36 wird
betrieben, um die radialen Elemente 33a, 33b in
ihre ausgefahrene Position zu bewegen, wenn dieselben eine vorbestimmte
Winkelposition erreichen, in welcher sie um einen geringen Abstand
von dem Ausgang der Schraubenvorrichtung entfernt liegen. In einer
bevorzugten Ausführungsform,
welche in den Figuren dargestellt ist, befindet sich die Achse der
Zylinder-Kolben-Einheit 36 in einer horizontalen Ebene P
(in welcher auch die Achse des Rades 31 liegt), welche
um einen geringen Abstand unterhalb des Ausgangs der Vorrichtung 10 angeordnet
ist, um die radialen Elemente 33a, 33b auszufahren,
wenn diese in der Ebene P liegen.
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Die Bahn 39 beginnt in der
Ebene P an dem Punkt, in welchem das hintere Teil 34 liegt,
wenn sich das Element 33a, 33b in seiner ausgefahrenen
Position befindet, und setzt sich in der Richtung der Vorwärtsbewegung
der Artikel fort, um mit einem konstanten Abstand von der Achse
des Rades 31 zu verbleiben und somit die Elemente 33a, 33b in
ihrer ausgefahrenen Position zu halten. Wenn sich die Elemente 33a, 33b über den
Beginn der Abschlussstation 50 bewegt haben, reduziert
die Bahn 39 ihren Abstand von dem Rad 31 schrittweise,
um die Elemente 33a, 33b in ihre eingezogene Position
zurückzuführen.
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Die Vorrichtung weist des weiteren
ein automatisches Steuersystem von bekannter Bauart auf, welches
in den Figuren nicht dargestellt und mit der Artikelzähleinrichtung
verbunden ist.
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Die von der Vorrichtung gemäß der Erfindung
zu handhabenden Artikel 8 sind anfänglich in dem vertikalen Korridor,
welcher durch die Stangen 61 definiert ist, positioniert,
um einen Stapel 81 von unbestimmter Länge zu bilden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
arbeitet in der Form von Betriebszyklen, welche jeweils einen ersten
Zustand aufweisen, in welchem die Artikel 8, welche die
Vorrichtung 10 verlassen, während sie sich nach unten bewegen
gezählt,
und innerhalb des nach unten weisenden Bereichs der Bahn 20 durch Ruhen
gegen ein vorderes, radiales Element 33a gestapelt werden.
Wenn der Stapel die vorbestimmte Anzahl von Artikeln (Stapel komplett)
erreicht, wird der zweite Zustand ausgeführt, in welchem der komplette
Stapel um einen geringen Winkel vorwärts bewegt wird und ein hinteres,
radiales Element 33b gegen das stromaufwärts gerichtete
Ende des kompletten Stapels angeordnet wird.
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Während
des ersten Zustands des nächsten Zyklusses,
während
ein an dem nächsten,
vorderen, radialen Element 33a ruhender Stapel gebildet
wird, wird der komplette Stapel durch das entsprechende hintere,
radiale Element 33b entlang des aufwärts gerichteten Bereichs der
Bahn 20 bis zu der Abschlussstation 50 vorwärts bewegt.
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Detaillierter beschrieben liegt am
Beginn des Operationszyklusses ein vorderes, radiales Element 33a in
der horizontalen Ebene P und wird durch die Zylinder-Kolben-Einheit 36 in
seine ausgefahrene Position vorwärts
bewegt, so dass sein äußerster
Bereich die Bahn 20 an einem Punkt gerade unterhalb des
Ausgangs der Artikel 8 von der Vorrichtung 10 schneidet
(wie durch strichpunktierte Linien in 2 dargestellt).
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An diesem Punkt verlassen die Artikel 8 schrittweise
die Vorrichtung 10, um in die Bahn 20 zu fallen
und anzuhalten, wenn sie auf dem Element 33a ruhen. Sie
werden gleichzeitig von den Sensoren 17 erfasst und gezählt.
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Während
die Artikel 8 auf die Bahn 20 gelangen, häufen sie
sich schrittweise an, um einen kleinen Stapel 82 zu bilden,
wobei die Vorrichtung 30 in derselben Richtung rotiert
wird, so dass die Oberseite des gerade gebildeten Stapels stets
um einen geringen Abstand von dem Ausgang der Vorrichtung 10 entfernt
ist (wie mittels durchgezogener Linien in 2 dargestellt). In diesem Zusammenhang
ist ein Sensor 18 vorgesehen, um das automatische Steuersystem
zu informieren, wenn die Oberseite des Stapels 82 einen
vorbestimmten Abstand von dem Ausgang der Vorrichtung 10 erreicht
hat. Sobald dies geschieht, erzeugt das System eine (relativ geringe) Winkelbewegung
des Rades 31, um die Oberseite des Stapels abzusenken.
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Das Rad 31 bewegt sich dann
in kleinen Winkelschritten vorwärts
(in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn), bis der Stapel 82 die
vorbestimmte Anzahl von Artikeln 8 erreicht hat. Während dieses
Zustands wird der Stapel 82 von der Bahn 20 und
dem einzelnen radialen Element 33a getragen, welches in
seiner ausgefahrenen Position gehalten wird und durch die Bahn 39 geführt ist.
Es ist deshalb notwendig, dass der Stapel 82 nicht mehr
als den aufsteigenden Bereich der Bahn 20 oder einen geringen
Teil des nach oben gerichteten Bereichs einnimmt, um es den Artikeln 8 zu
ermöglichen,
sich durch die Schwerkraft eines auf dem anderen verdichtet anzusammeln.
Wenn der Stapel 82 die vorbestimmte Anzahl von Artikeln
erreicht, hat das vordere Element 33a deshalb vorzugsweise
nicht oder nur geringfügig
den Tiefpunkt der Bahn 20 überschritten.
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An diesem Punkt beginnt das System
den kurzen, zweiten Zustand des Zyklusses, in welchem, während der
Betrieb der Vorrichtung 10 angehalten wird, das Rad 31 zuerst
um einen geringen Winkel rotiert wird, um das hintere Element 33b in
die Ebene P zu bringen. Unmittelbar danach wird die Zylinder-Kolben-Einheit 36 betrieben,
um das Element 33b in seine ausgefahrene Position (wie
in 1 dargestellt) zu
bringen, in welcher es, aufgrund seines winkelmäßigen Abstandes von dem Element 33a,
geringfügig oberhalb
der Oberseite des Stapels 82 liegt. An diesem Punkt ist
der Stapel von Artikeln, welcher nun aus der vorbestimmten Anzahl
von Artikeln 8 (Stapel komplett, nun mit 83 bezeichnet)
zusammengesetzt ist, durch das Paar der Elemente 33a und 33b eingeschlossen.
Sobald das Element 33b in seine ausgefahrene Position bewegt
worden ist, rotiert das System das Rad 31, um das vordere Element 33a des nächsten Paares
von Elementen 33a, 33b in die Ebene P zu bewegen,
wobei die Vorrichtung 10 dann wiederum betrieben wird,
um den oben beschriebenen Zyklus nochmals auszuführen.
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Nachdem das hintere Element 33b ebenfalls in
seine ausgefahrene Position bewegt worden ist, ist der komplette
Stapel 83 an seinen zwei Enden von einem Paar von Elementen 33a und 33b eingeschlossen
und kann sich somit entlang des nach oben gerichteten Bereichs der
Bahn 20 aufwärts
bewegen, während
er kompakt bleibt. Dies geschieht, während die Artikel sich schrittweise
weiter von der Vorrichtung 10 nach unten bewegen und das
Rad sich in kleinen Schritten vorwärts bewegt, um einen Formstapel 82 zu
produzieren, welcher auf dem folgenden vorderen Element 33a ruht.
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Während
sich das Rad 31 in der beschriebenen Art und Weise vorwärts bewegt,
wird der komplette Stapel 83 durch das hintere Element 33b den aufsteigenden
Bereich der Bahn 20 nach oben bewegt, bis er die Station
erreicht, um an einer nach oben geneigten, geraden Leitschiene 51 zu
ruhen. Die Bahn 20 endet nach dem Beginn der Station 50 und
der Stapel 83, der auf der Leitschiene 51 liegt, kann
mittels bekannter Einrichtungen gegriffen werden, welche ihn zu
der nächsten
Betriebsstation transferieren.
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Insbesondere kann der Stapel 83 mittels
einer Transfervorrichtung mit derjenigen, die in dem italienischen
Patent Nr. 1260119 des vorliegenden Anmelders beschrieben ist, in
bekannter Weise manipuliert werden, welche zwei längsgerichtete
Elemente (in den Figuren nicht dargestellt) aufweist, die als eine
Klammer wirken, um den auf der Leitschiene 51 liegenden
Stapel 83 entlang seiner Seiten zu greifen, und der sich
entlang einer starren Führung 52 bewegt,
dessen Anfangsbereich unterhalb der Leitschiene 51 liegt.
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Nachdem das hintere Element 33b den
Stapel 83 auf die Leitschiene 51 geschoben hat,
kehrt die Bahn 39 schrittweise wieder in ihre eingefahrene Position
zurück.
Während
der nachfolgenden Rotation des Rades 31 verbleiben die
Elemente 33a und 33b in ihrem ausgefahrenen Zustand,
teilweise gezwungen durch die Bahn 39 und teilweise durch
ihr eigenes Gewicht, bis sie die durch die Ebene P definierte Position
erreichen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass
Stapel erlangt werden, welche aus einer präzisen Anzahl von Artikeln zusammengesetzt
sind, und dass sie auf einer Station in einer Position angeordnet
sind, welche bequem zur Manipulation mittels einer nachfolgenden
Maschine ist.
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Vielfältige Modifikationen von praktischer und
anwendungsgemäßer Art
können
an der Erfindung vorgenommen werden, ohne jedoch den Bereich der
erfindungsgemäßen Idee,
wie im folgenden beansprucht, zu verlassen.