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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 10.
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Es
ist üblich,
Eier drehen zu lassen, sobald diese von Zuführeinheiten wie etwa Paletten,
Kisten oder Containern auf Rollen von Zuführlinien abgelegt werden. Infolge
der Drehbewegung, der die Eier dann folgen, gelangen die Längsachsen
oder Hauptachsen der Eier im wesentlichen parallel zu den Achsen
der Rollen des Rollenförderers,
wodurch eine schräg
gestellte oder nach oben gerichtete Ausrichtung der Eier und damit
ein erhöhtes
Risiko einer Beschädigung
oder eines Bruchs verhindert wird. Sowohl die Form der Eier als
auch die Form der Rollen, die gewöhnlich uhrglasförmig ausgeführt sind,
führen übrigens
dazu, dass die Spitzen der Eier in einer der beiden Richtungen der
Achse liegen. Zudem werden infolge der schnellen Drehung der Eier
deren Mitten in Bezug auf die Mitten der Rollen, auf denen sie liegen,
versetzt.
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Es
ist allgemein bekannt, dass eine gleichmäßige Ausrichtung der Eier erforderlich
ist, um sowohl die Aufbewahrungszeit der Eier als auch ein sicheres
Verpacken der Eier sicherzustellen. Um eine derartige gleichmäßige Ausrichtung
zu bewirken, sind in der Vergangenheit viele Vorrichtungen entworfen
und implementiert worden.
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Eine
derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus EP-A-0 732 265 bekannt,
die beschreibt, wie Eier einer so genannten Wendemühle zugeführt werden. Die
Eier, die sich auf Rollen eines Rollenförderers befinden, erreichen
direkt oberhalb der Wendemühle ein
sattelförmiges
Stoppelement, das die Eier in allen Fällen mit dem großen Ende
in die Richtung der Bewegung des Rollenförderers schiebt. Unmittelbar
danach werden die Eier durch Greifer der Wendemühle aufgenommen, in die gewünschte Rich tung
während der
Drehung der Mühle
gewendet, und danach für eine
weitere Handhabung auf einen nächsten
Rollenförderer
abgelegt.
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Die
neue Generation von Eiersortiermaschinen ist jedoch weit reichenden
Anforderungen in Bezug auf die Hygiene ausgesetzt. Dies macht die
Verwendung eines kleineren Modells von Rollen erforderlich, wodurch
es möglich
wird, Vorrichtungen zum Entfernen beispielsweise leckender Eier
einzufügen.
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Es
sind genau diese kleineren Rollen, die die Verwendung der vorgenannten
Vorrichtung unzuverlässig
machen, da die Eier, wenn sie vom Stoppelement gestoppt werden,
sich nicht immer in die richtige Richtung wenden.
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Um
diesen Nachteil zu überwinden,
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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In
einer bestimmten beispielhaften Ausführungsform besteht jedes Wendelement
aus einem Drehelement, das an einem der Enden einer Drehwelle montiert
ist, und einem Greifer-Tragrahmen, der mit dem anderen Ende der
Drehwelle verbunden ist, wobei die Welle in einem Gehäuse aufgenommen ist,
das darin ein Kupplungselement zum Kuppeln oder Entkuppeln des Drehelements
und des Rahmens aufweist, und einem Aktuartor zum Betreiben des
Kupplungselements besteht, wobei die Vorrichtung ferner ein Drehantriebelement
umfasst.
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Dadurch
wird nicht nur erreicht, dass alle Eier mit Ihrer Spitze in die
gleiche Richtung zeigen, sondern vorteilhafter Weise auch, dass
eine höhere Verarbeitungsrate
erzielt wird, da die vorstehend erwähnte mechanische Handhabung
lediglich mit Raten von bis zu 10.000 Eiern pro Stunde arbeiten kann.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht das Drehelement aus einem Sternrad mit vier Radschraubenschau feln,
von denen die gegenüberliegenden
Schaufeln als Paare übereinander
an der Drehwelle montiert sind, und wobei die Paare des Sternrades
bei Vortrieb der Kette entlang Kurven eines Kurvenwegs, die entsprechend übereinander
angeordnet sind, geführt
und gedreht werden. Auf diese Weise wird eine hochgradig gleichmäßige und
sichergestellte Drehung erhalten, die Unfälle und Beschädigungen
empfindlicher Produkte, wie Eier es sind, verhindert.
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Entsprechend
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Erfassungsvorrichtung
aus einer Vorrichtung zum Erhalten von Bildern der Eier, die am
Rollenförderer
passieren und zum elektronischen Verarbeiten der Bilder, während ein
Ausrichtungssignal gebildet wird, das für jedes Ei die Richtung, in
die die Spitze des Eis zeigt, darstellt, wobei jedes Signal mit
einem vorgegebenen Signalmerkmal verglichen wird, das der vorgegebenen
Richtung zugeordnet ist, und wobei das Wendesignal an die Wendevorrichtung
nur für
diejenigen Eier geliefert wird, die nicht in die vorgegebene Richtung
zeigen.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfasst die Erfassungsvorrichtung für jedes passierende Ei ferner
eine Lichtquelle zum Beleuchten des auf den Rollen passierenden
Eis und eine Kameraoberfläche,
die parallel zu den Achsen des Rollenförderers vorgesehen ist, wobei
eine Oberfläche
sich zumindest über
die Hauptachse eines Eis erstreckt, während wenigstens ein im wesentlichen
umbrales Bild des passierenden Eis gebildet wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die Kameraoberfläche
in der Mitte jeder passierenden Rolle in zwei Hälften geteilt. Auf diese Weise
kann eine einzelne Aufnahme ausreichen und es kann Gebrauch gemacht
werden von der außermittigen
oder auch der asymmetrischen Position insbesondere der Mitten jedes
Eis auf den Rollen.
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Die
Erfindung schafft ferner ein Verfahren nach Anspruch 10.
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Genauer
genommen umfasst die Erfindung eine beispielhafte Ausführungsform
umfassend:
- – Beleuchten jedes Eis, das
auf den Rollen passiert,
- – Abbilden
des Eis an einer Kameraoberfläche
parallel zu den Achsen des Rollenförderers, wobei eine Oberfläche sich
zumindest über
die Hauptachse eines Eis erstreckt, und wobei wenigstens ein im
wesentlichen umbrales Bild des passierenden Eis gebildet wird.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform findet das lineare
Abbilden des Eis parallel zu den Achsen des Rollenförderers
statt, wodurch ein lineares Bild wenigstens eines Teils des Eis
parallel zur Hauptachse davon gebildet wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird das Ei auf einer Kameraoberfläche abgebildet, die in der
Mitte jeder passierenden Rolle in zwei Hälften geteilt ist.
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Somit
wird auf höchst
geeignete und einfache Weise zuverlässige und einfach verarbeitbare
Information erhalten, die die Ausrichtung des Eis einheitlich darstellt.
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In
einer weiteren vorteilhaften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Verfahren gekennzeichnet durch:
- – Vergleichen
von Längen
oder Teilen von Längen jedes
linearen Bildes, mit dem ein Ausrichtungssignal erhalten wird,
- – Vergleichen
dieses Ausrichtungssignals mit dem Signalmerkmal und
- – Nachfolgendes
Erzeugen des Wendesignals.
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Es
wird angemerkt, dass EP-A-727 355 ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verpacken landwirtschaftlicher und forstwirtschaftlicher Produkte
offenbart, wobei mittels einer Kamera gespeicherte Bilder von Produkten
gemacht werden und die Produkte entsprechend der gespeicherten Bilder
verpackt werden.
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Weitere
Vorteile, Details und Einzelheiten werden unter Bezugnahme auf die
beigefügte
Zeichnung beschrieben, die eine schematische Aufsicht eines Rollenförderers
mit darin angeordneten Eiern zeigt, während diese eine Erfassungsvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung passieren.
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Weitere
Einzelheiten und Details werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben, in der
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1 eine
allgemeine Ansicht einer Linie einer Sortiervorrichtung für Eier ist,
einschließlich
einer Vorrichtung zum Wenden von Eiern, gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Seitenansicht eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
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3 eine
Draufsicht auf einen Teil des in 2 dargestellten
Abschnitts der Vorrichtung ist;
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4 eine
beispielhafte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung ist.
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In
den Figuren werden dieselben Teile durch dieselben Bezugsziffern
bezeichnet.
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In 1 bildet
eine Wendevorrichtung 1 Teil einer Sortiermaschine für Eier E,
die in der Richtung A1 auf einem im allgemeinen bekannten Rollenförderer 2 geliefert
und durch Greifer 6 aufgenommen werden, die an einer endlosen
Kette 4 montiert sind, die wiederum durch Getrieberäder 5A,
B angetrieben wird, von denen eines angetrieben ist (oder beide sind
angetrieben) durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmechanismus,
und die sich in Richtung B drehen. Nachdem die Eier E im aufsteigenden
Teil der Bewegung gewendet worden sind, werden die Eier von den
Greifern auf eine nächste
Transportvorrichtung 3, in diesem Fall ebenfalls ein Rollenförderer,
freigegeben. In dieser Figur ist angedeutet, wie die Eier während der
aufsteigenden Bewegung zuerst eine Auswurfstation 8 passieren
und danach in der Wendestation 7 gewendet werden. Die in
Station 8 ausgeworfenen Eier werden in einer Entladevorrichtung 9 gesammelt,
beispielsweise einem Entladeförderer.
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In 2 ist
ein Teil der Wendevorrichtung detailliert dargestellt. Die Wendeelemente
bestehen aus einem Gehäuse 10,
das durch Beine 12a, b an einem Querträger 11 montiert ist.
Dieser Querträger 11 erstreckt
sich in einer Richtung quer zur Kette 4 (nicht dargestellt)
und trägt
eine Reihe von Gehäusen 10,
beispielsweise sechs, wobei diese Anzahl der Anzahl von Zuführlinien
entspricht, die in diesem Teil der Sortiermaschine enthalten sind.
Der Pfeil B zeigt wiederum die Richtung der Fortbewegung an.
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Die
Greifarme 6a, b des Greifers 6 werden durch eine
nicht dargestellte Feder zusammengehalten. Mittels eines Griffs 13,
der durch eine Welle (senkrecht zur Ebene des Papiers) mit einem
Antriebszahn 14 verbunden ist, der in dieser Ansicht an der
Rückseite
des Gehäuses 10 angeordnet
ist, wobei der Antriebszahn 14 wiederum einen Greifer antreibenden
Zahn 15 drehen kann, der mit einem der Greifarme verbunden
ist. Die Greifarme 6a, b sind jeweils mit greiferdrehenden
Zähnen 17a,
b an Grei ferdrehstiften 16a, b verbunden. Sobald der Griff
im Uhrzeigersinn nach unten gedrückt
wird, wenn er eine (nicht in 1 dargestellte)
Nocke passiert, wird diese Drehung durch die vorgenannten Zähne und vernetzten
Zahnungen übertragen,
und die Greifarme 6a, b werden voneinander wegbewegt, um
entweder damit fortzufahren, Eier vom Rollenförderer 1 (siehe 1)
aufzunehmen oder Eier in der Auswurfstation 8 freizugeben.
Analog hierzu können
die Greifarme, um die Eier für
einen weiteren Transport zu kontaktieren, oder nach der Freigabe
beispielsweise auf den Förderer 2 der 1,
geschlossen werden.
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Die
Greiferarme 6a, b werden in einem Greifer-Tragrahmen 18 getragen,
der drehbar mit einem Gehäuse 10 verbunden
ist. Die Drehung davon, die bewirkt, dass die Eier gewendet werden,
wird erhalten durch die Drehwelle 21, die mit dem Rahmen
verbunden ist. Am oberen Ende der Drehwelle ist ein Sternrad 20 montiert.
Das Sternrad 20 besteht, wie es in 2 und 3 gezeigt
ist, aus Paaren von Radschraubenschaufeln 20a, b, die übereinander
an der Drehwelle angeordnet sind. Durch Passieren der Radschraubenschaufeln
entlang Kurven 24a, b eines Kurvenwegs 24 wird
die Welle gedreht und damit werden die ergriffenen Eier E gewendet.
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Da
im Allgemeinen nicht alle Eier gewendet werden müssen, ist ein Aktuartor 22 vorgesehen,
der in der Lage ist, eine Wellenkupplung 19 (nicht dargestellt)
im Gehäuse 10 zu
betreiben. Diese Wellenkupplung kann die Drehung eines Sternrads
und des an derselben Welle montierten Rahmens unterbrechen. Nach
der Unterbrechung dreht sich das Sternrad, wenn es den Kurvenweg
passiert, jedoch dreht sich der Rahmen nicht. In diesem Fall werden
die Eier nicht gewendet. Der Klarheit wegen wird angemerkt, dass „Wenden" ein Wenden um 180° bezeichnet.
Solche Wellenkupplungen sind allgemein bekannt und werden hier nicht
weiter beschrieben.
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In 2 ist
der Aktuator 22 schematisch dargestellt. Der in dieser
beispielhaften Ausführungsform
vorgesehene Betrieb umfasst eine nach unten gerichtete Bewegung
des Sternrads in der durch den Pfeil V angezeigten Richtung. Diese
Bewe gung findet statt, wenn das Sternrad einen Nocken 23 passiert,
der in den Weg des Sternrads durch den Aktuator durch Rotation einer
Welle 22a gebracht worden ist. Im Ergebnis werden die Wellenteile
der Drehwelle 21, die mittels einer Schnappkupplung 19 (nicht
dargestellt) gekoppelt sind, entkoppelt. Vorteilhafterweise enthält dieser
Aktuator eine elektromagnetische Kupplung. Insbesondere wird ein
bistabiler Schalter benutzt, wodurch die nach unten gerichtete Bewegung
durch einen elektrischen Impuls bewirkt, dass ein Magnet umschaltet,
und die Rückwärtsbewegung wird
mechanisch bewirkt. Bei I, II, III und IV sind verschiedene Möglichkeiten
und Stellungen von Greifern und Rahmen gezeigt. Nr. I kann das Kontaktieren
eines Eis vom Förderer 2 darstellen;
II zeigt einen unrotierten Rahmen ohne Ei; III zeigt einen Rahmen, der
um 90° gedreht
ist; IV zeigt ein Greiferpaar, das vollständig oder gar nicht gedreht
worden ist.
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In 3 ist
ein Kurvenweg 24 gezeigt, wie er über jeder Linie passierender
Greifer 6 vorgesehen ist. Der Kurvenweg 24 umfasst
eine untere Kurve 24a und eine obere Kurve 24b.
Diese führen
entsprechend die Paare der Sternradschaufeln 20a und 20b, die übereinander
an der Drehwelle 21 montiert sind. Diese Führung in
unterschiedlichen Ebenen ist klar aus 2 ersichtlich,
die zudem deutlich macht, dass die Sternräder sowohl im gekoppelten als
auch im ungekoppelten Zustand gedreht werden. Das obere Paar der
Sternradschaufeln ist aus Gründen
der Klarheit in dünnen
Linien dargestellt, während
das untere Paar in dicken Linien dargestellt ist, wobei „oberes" und „unteres" die relativen Stellungen
bezeichnen, die in 2 dargestellt sind.
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Dem
Fachmann ist klar, dass Änderungen oder
Variationen in den Schutzbereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung
fallen. So können
bei der Verwendung von Sternrädern
viele Möglichkeiten von
Kurvenwegen verwendet werden, beispielsweise um gut definierte Drehgeschwindigkeiten
zu erhalten. Ferner kann die Rotation des Rahmens vollständig elektrisch
oder elektromagnetisch sein, wodurch die Notwendigkeit, Sternräder vorzusehen,
entfällt.
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In
der beispielhaften Ausführungsform
nach 4 umfasst eine Erkennungsvorrichtung 25 lichtemittierende
Dioden (LEDs) 26, die als im Wesentlichen, punktförmige Lichtquellen
betrachtet werden können
und Lichtstrahlen auf passierende Eier E, die an Drehrollen 27 eines
Förderers
angeordnet sind, werfen. Die Rollen 27 sind an einer Welle
oder Achse 28, dargestellt durch eine unterbrochene Linie,
beispielsweise einer Sortiermaschine montiert. Normalerweise weist
dieser Teil der Sortiermaschine sechs bis zwölf Zuführlinien auf, von denen drei
in der Zeichnung im Schnitt dargestellt sind. Die Bewegungsrichtung
dieser Rollen, die an entgegengesetzten Seiten in den meisten Fällen mit
einer endlosen Kette eines Rollenförderers verbunden sind, ist
senkrecht zur Ebene des Papiers gerichtet. Über den Eiern E sind Kameras 30 angeordnet.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden so genannte
CCD Kameras angeordnet, so dass eine lineare Kameraoberfläche 31, 32 sich
parallel zu den Achsen 28 erstreckt. Die Kameras, die als
separate Einheiten zu betrachten sind und Teil einer Reihe von Kameras
bilden, sind so positioniert, dass jede Einheit sich genau zwischen
den Mitten benachbarter Rollen erstreckt. In der Zeichnung ist dargestellt,
wie sich Abstände 29 zwischen
den Einheiten genau über
diesen Mitten befinden.
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Bei
Beleuchtung mit den genannten LEDs werden auf den Kameraoberflächen benachbart
zu den beleuchteten Abschnitten 31 umbrale Abschnitte 32 gebildet.
Bei dieser Wahl von Komponenten sind penumbrale Abschnitte im wesentlichen
abwesend. Klar geschnittene Grenzen machen es möglich, die Längen der
umbralen Abschnitte für
jedes Ei, geteilt über
zwei Einheiten in dieser beispielhaften Ausführungsform, auf vorteilhafte
Weise zu bestimmen und zu vergleichen. Für diese Abbildungsbereiche
(in diesem Fall der Eier), die aufgrund des Rollens der Eier wie
vorstehend beschrieben nicht symmetrisch geteilt sind, bedeutet
das, dass beispielsweise das Verhältnis dieser Längen stets
eine Zahl größer als
1 oder zwischen 0 und 1 ergibt. Dieses Ergebnis wird bei der weiteren
Verarbeitung der Kamerasignaldaten mit einem vorgegebenen Signalmerkmal
verglichen, um ein Wendesignal basierend darauf zu erzeugen und
es an die Wendevorrichtung zu liefern. Beispielsweise wird die Wendevorrichtung
nur im Fall von Ergebnissen größer als
1 mit Energie beaufschlagt.
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Im
beschriebenen Beispiel werden CCD Kameras mit Kameraoberflächen von
1 × 512
Pixeln und mit Pixeloberflächen
von jeweils 120 × 70 μm und einem
relativen Abstand von 125 μm
verwendet, wobei jedes vierte Pixel im Kameraanschlussschaltkreis
aufgenommen wird. Das Licht der verwendeten LEDs hat eine Wellenlänge von
950 nm.
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In
einer nicht dargestellten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden von jedem Ei zwei oder mehr lineare Bilder gemacht. Durch
aufeinander folgendes Bestimmen der relativen Differenzpositionen
sowohl an der Spitze als auch am großen Ende, oder, anders ausgedrückt, der Längen der
Unterschiede, kann ferner bestimmt werden, wo die Spitze oder das
große
Ende des Eis sich befindet. Bei diesem Verfahren der Bestimmung
ist die Teilung in zwei Hälften
nicht erforderlich, da die asymmetrische Position bei dieser Bestimmung
keine Rolle mehr spielt.
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Dem
Fachmann ist klar, dass der dargelegte Schutzbereich weitere Möglichkeiten
beinhaltet. So ist die Beleuchtung vorzugsweise diskontinuierlich, beispielsweise
intermittierend, um zu ermöglichen, dass
eine klare Unterscheidung zwischen aufeinander folgenden Reihen
passierender Eier gemacht wird. Ferner können andere Lichtquellen verwendet werden,
um ebenfalls scharte umbrale Grenzen zu erhalten, beispielsweise
linienförmige
Lichtquellen. Es ist genauso klar, dass eine gewünschte Teilung einer Kameraoberfläche in Hälften sowohl
physikalisch als auch virtuell sein kann. Im letzten Fall wird eine Teilung
in der Steuerung eingestellt, und zwar entweder elektronisch oder
durch Software.