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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren zur
Anordnung von Gruppen von Gegenständen in Boxen, die eine Trägereinrichtung
für mindestens
eine Box umfasst, die zur Aufnahme der Gruppe von Gegenständen geeignet ist,
und eine Zufuhreinrichtung der Gegenstände, die in die Box eingesetzt
werden sollen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch
7 (GB-A-1375 703).
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht allgemein gesagt darin, eine Maschine
mit einem relativ hohen Betriebsrhythmus herzustellen.
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Eine
typische und vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht darin,
flüssiges
Material enthaltende Pakete, welches eine nachgiebige Konsistenz
aufweist, in Boxen zu packen, und zwar mit einer oberen Dichtkante,
die mehr oder weniger flach ist. In der Tat sind Maschinen zur Anordnung
von mit einem Fluid gefüllten
Paketen, welches eine nachgiebige Konsistenz und unzuverlässige Stabilität aufweist,
in Boxen, nicht bekannt, wobei dieser Vorgang gegenwärtig manuell
ausgeführt
wird.
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Somit
besteht unter Bezugnahme auf diese besondere Anwendung eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung in der Herstellung einer Maschine, die zur
Handhabung solcher Arten von Gegenständen in der Lage ist.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst, die
Gegenstand ist, wie in den Ansprüchen
gekennzeichnet.
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Gemäß der Erfindung
arbeiten Handhabungsvorrichtungen, um Übertragungszyklen auszuführen, die
im Verhältnis
zueinander versetzt sind, so dass während eine Handhabungsvorrichtung
einen Zyklusschritt ausführt,
die andere Vorrichtung einen anderen Zyklusschritt ausführt.
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Die
Handhabungsvorrichtungen umfassen jeweils insbesondere mindestens
ein Greifelement, welches zum Aufnehmen mindestens eines Gegenstandes
auf einmal in der Lage ist, und Einrichtungen, die in der Lage sind,
das Greifelement von der Zufuhreinrichtung nach oben zu der Box
zu bewegen, um den Übertragungszyklus
auszuführen,
wobei das Greifelement einer jeden Handhabungsvorrichtung in einem
jeweiligen Raum bewegbar ist, der von dem Raum des Greifelementes
der anderen Handhabungsvorrichtung durch eine axiale Vertikalebene
getrennt ist.
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Die
Trägereinrichtung
ist zur Übertragung der
Box alternativ von dem Raum in der Lage, indem ein Greifelement
einer Handhabungsvorrichtung zu dem Raum hinar beitet, in dem das
Greifelement der anderen Handhabungsvorrichtung arbeitet, und umgekehrt.
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Dank
solcher Merkmale kann das Greifelement einer jeden Handhabungsvorrichtung
gleichzeitig wie dasjenige der anderen Handhabungsvorrichtung arbeiten,
ohne mit den Bewegungen desselben zu kollidieren, jedoch eher koordiniert
damit zu arbeiten.
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Allgemein
ausgedrückt
besteht das Ergebnis darin, dass die Maschine in der Lage ist, im
Verhältnis
zu herkömmlichen
Maschinen mit viel höheren Geschwindigkeiten
zu arbeiten.
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Außerdem besteht
in dem Fall, in dem mit nachgiebigen Paketen gearbeitet wird, die
mit Flüssigkeit
gefüllt
sind, das Ergebnis in der Tat darin, dass es möglich wird, solche Gegenstände mit
einer Maschine in Boxen zu verpacken.
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Die
Betriebsgeschwindigkeit ist in jedem Fall sehr hoch. Um nachgiebige
Pakete, die mit Flüssigkeit
mit einem Gewicht von 1 kg gefüllt
sind, in Boxen zu verpacken, ist es möglich, 14–15 Boxenverpackungszyklen
pro Minute zu erreichen.
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Die
Erfindung ist nachfolgend mithilfe der beigefügten Figuren beschrieben, die
eine Ausführungsform
derselben beispielhaft und nicht zu Begrenzungszwecken veranschaulichen.
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1 ist
eine vertikale Frontaufrissansicht der Maschine.
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1A ist
ein vergrößertes Detail
von 1.
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2 ist
eine seitliche Vertikalaufrissansicht von 1.
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2A ist
ein vergrößertes Detail
von 2.
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3 ist
eine Grundrissansicht von oben von 1.
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3A ist
ein vergrößertes Detail
von 3.
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4 zeigt
ein Beispiel eines Paketes, welches mit der Maschine von 1 behandelt
wird.
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4a zeigt
ein Beispiel einer Anordnung einer Gruppe von 35 Paketen, die mit
der Maschine von 1 in Boxen verpackt ist.
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Ein
Beispiel eines Gegenstandes, der mit der Maschine gemäß der Erfindung
behandelt wird, ist in 4 veranschaulicht. Dieser Gegenstand
ist ein weiches Paket 9, welches insbesondere mit einem Film
aus Polymerwerkstoff ausgebildet ist, welches mit einer flüssigen Substanz
gefüllt
ist, typischerweise einem Nahrungsmittel. Der Gegenstand weist eine
allgemein nachgiebige Konsistenz auf, bis zu dem Punkt, dass er
sich nicht ausreichend selbst trägt,
und seine Fähigkeit,
sich stabil zu halten und aufrecht zu bleiben, klar unzureichend
ist. Seine allgemeine Form ist grob gesagt ein Prisma mit einer rechteckigen
Basis, welches zu der Spitze hin verjüngt ist, wo es mit einer flachen
abdichtenden Oberkante 91 endet.
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Diese
Pakete 9 sind vorteilhafterweise geeignet, um auf die Art
wie in 4A dargestellt in Boxen verpackt
zu werden: Eine untere Schicht von Paketen wird flach auf den Boden
gelegt positioniert, wobei die Oberkante 91 in eine Richtung
(in der Figur nach links) zeigt, und darüber ist eine zweite Schicht angeordnet,
die flach auf den Boden gelegt ist, wobei die Oberkante in die entgegengesetzte
Richtung zeigt (nach rechts). Auf diese Weise wird vorgegangen,
indem eine gewünschte
Anzahl von Schichten abgelegt ist, bis die Box 8 (in 4A durchsichtig dargestellt)
gefüllt
ist. Es wird ein besonders rationeller Stapel von Paketen erhalten,
der das Volumen der Box 8 vollständig ausnutzt.
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Die
Maschine umfasst eine Trägereinrichtung 10,
die zum Tragen mindestens einer Box 8 (insbesondere von
zwei Boxen 8 in den Figuren) geeignet ist, die zum Aufnehmen
der Gruppe von Paketen 9 geeignet ist, und eine Zufuhreinrichtung 20,
welche die Pakete 9 in die Nähe der zu füllenden Box trägt.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Paar von Handhabungsvorrichtungen 30A und 30B vorgesehen, wovon
jede zum Betrieb gemäß Übertragungszyklen geeignet
ist, womit sie mindestens ein Paket 9 auf einmal von der
Zufuhrein richtung 20 aufnimmt und es in der Box 8 anordnet,
die auf den Trägereinrichtungen 10 positioniert
ist.
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Jede
Handhabungsvorrichtung umfasst mindestens ein Greifelement 31,
welches geeignet ist, mindestens ein Paket 9 von der Zufuhreinrichtung 20 zu
der Box 8 zu nehmen, um den Übertragungszyklus auszuführen.
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Das
Greifelement 31 einer jeden Handhabungsvorrichtung 30A, 30B ist
in einem jeweiligen Raum bewegbar, der von dem Raum des Greifelementes 31 der
anderen Handhabungsvorrichtung durch eine axiale Vertikalebene P
getrennt ist. Genauer ausgedrückt
bewegt sich das Greifelement 31 der Handhabungsvorrichtung 30A innerhalb
eines Raumes Sa, während
sich das Greifelement 31 der Handhabungsvorrichtung 30B innerhalb
eines Raumes Sb bewegt, der von dem Raum Sb durch die Vertikal(Ideal-)Ebene
P getrennt ist, die insbesondere durch die Achse der Zufuhrvorrichtung 20 hindurchgeht.
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Detaillierter
ausgedrückt
umfasst jedes Greifelement 31 mindestens eine Gruppe von
Saugschalen 32, die mit einer Saugeinrichtung (nicht dargestellt)
verbunden ist, die zum Ergreifen mindestens eines Paketes auf einmal
mittels Saugwirkung geeignet sind, insbesondere gegen seine Seitenwand 92 anliegend.
Die Greifeinrichtung 31 ist an dem Ende eines durch einen
Rahmen 34 getragenen Armes 33 befestigt, an dem
sie fest angebracht ist, mit der Möglichkeit der Schwingung durch
einen Stift 35 mit Horizontal- und Längsachse. Eine Hubvorrichtung 36,
die fest an dem Rahmen 34 befestigt ist, wirkt auf den Arm 33 ein,
und erzeugt die gewünschte
Schwingung des Greifelementes 31.
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Der
Rahmen 34 ist an sich von einem Förderwagen 37 getragen,
der zum Gleiten entlang einer an der Seite des Raumes Sa, Sb angeordneten
Vertikalsäule 38 in
der Lage ist. Der Rahmen 34 ist fest an dem Förderwagen 37 befestigt,
wobei die Möglichkeit
der Schwingung besteht, und zwar mittels eines Stiftes 39,
wobei die Horizontal- und Längsachse an
dem Ende eines Armes 41 angeordnet ist, der freitragend
an dem Förderwagen 37 befestigt
ist. Eine fest an dem Förderwagen 37 angebrachte
Hubvorrichtung 42 wirkt auf den Rahmen 34, wobei
sie die gewünschte
Schwingung derselben um die Achse des Stiftes 39 erzeugt.
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Der
Förderwagen 37 kann
mit einer Translationsbewegung in Vertikalrichtung gleiten, wobei
er durch die wiederum durch einen Motor 44 betätigte Kette
betätigt
wird.
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Das
Greifelement 31 weist daher drei Freiheitsgrade auf, womit
es in der Lage ist, einen Übertragungszyklus
des Paketes auszuführen,
wobei:
- a) es anfangs durch die Saugschalen 32 mindestens
ein Paket 9 ergreift, welches durch die Zufuhreinrichtung 20 vertikal
angeordnet in der Ebene P gehalten wird (wobei diese Position in 1A mit A
angegeben ist, wobei das Greifelement mit 31a und das Paket
mit 9a angegeben ist),
- b) es das Paket von der Zufuhreinrichtung 20 löst (die
es für
ihren Teil loslässt,
wie unten spezifiziert) und es seitlich von der Ebene P nach der Drehung
des Rahmens 34 um den Stift 39 wegnimmt,
- c) es das Paket 9 (mehr oder weniger gleichzeitig) dreht,
um es im Wesentlichen horizontal liegend anzuordnen, und zwar nach
der Drehung des Armes 33 um die Achse des Stiftes 35 (diese
Position ist in 1A mit C angegeben, wobei das Greifelement
mit 31c und das Paket mit 9c angegeben ist),
- d) es das Paket nach unten überträgt, bis
es in der Box 8 positioniert ist, die auf der Trägereinrichtung 10 positioniert
ist, und zwar nach der Vertikaltranslation des Förderwagens 37 entlang
der Säule
(diese Position ist in 1A mit D angegeben, wobei das
Greifelement mit 31d und das Paket mit 9d angegeben
ist),
- e) es grob die beschriebenen Bewegungen umgekehrt wiederholt,
um in die Ausgangsposition des Zyklus zurück zu gehen. Bei der in den
Figuren veranschaulichten Ausführungsform
umfasst jede Handhabungsvorrichtung 30A, 30B zwei
Greifelemente 31, die Seite-an-Seite angeordnet und ausgerichtet
sind und gleichzeitig agieren, wobei jedes Element 31 geeignet
ist, drei Pakete 9 zu nehmen und zu bewegen. Deshalb werden
zwei axial ausgerich tete Boxen 8 geladen, wobei in jeder
davon drei Säulen
von Paketen 9 ausgebildet sind.
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Gemäß der Erfindung
werden die Handhabungsvorrichtungen 30A und 30B auf
im Wesentlichen ununterbrochene Art und Weise betätigt, wobei jede
davon arbeitet, um die beschriebenen Übertragungszyklen auszuführen, die
im Verhältnis
zu der anderen Vorrichtung versetzt sind.
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So überträgt zum Beispiel
die Vorrichtung 30B, während
sich die Vorrichtung 30A in einem Greifschritt des durch
die Einrichtung 20 getragenen Paketes 9 befindet
(Schritt a)), das Paket nach unten und positioniert es in der Box
darunter (Schritt d)) und umgekehrt.
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Gemäß der Erfindung
ist die Trägereinrichtung 10 zur Übertragung
der Box alternativ von dem Raum Sa in der Lage, indem das Greifelement 31 einer
Handhabungsvorrichtung 30A zu dem Raum Sb hinarbeitet,
in dem das Greifelement 31 der anderen Handhabungsvorrichtung 30B arbeitet,
und umgekehrt.
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Die
Trägereinrichtung 10 umfasst
insbesondere ein Förderband 11,
welches in dem unteren Teil der Räume Sa und Sb angeordnet ist,
mit einer genügenden
Länge,
um die gewünschte
Anzahl von Boxen zu enthalten, die dort bleiben, und die gleichzeitig gefüllt werden,
wobei sie mit ihrer Längsachse
horizontal und parallel zu der Achse der Zufuhreinrichtung 20 verbleibt.
Das Förderband 11 wird
gleitend durch zwei feststehende Schienen 12 getragen,
horizontal und transversal, durch die es sich in Form einer Translation
in Querrichtung bewegen kann. Geeignete, sich bewegende Elemente
sorgen für
das alternative Bewegen des Förderbandes 11,
und mit demselben, der Box 8 (zwei Boxen in den Figuren) von
dem Raum Sa zu dem Raum Sb und umgekehrt, in zwei extreme Positionen,
die symmetrisch im Verhältnis
zu der Vertikalebene P angeordnet sind.
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Die
alternative Übertragung
der Box 8, die auf dem Förderband 11 angeordnet
ist, in einer transversalen und horizontalen Richtung, wird in Synchronisation
mit den durch die Greifelemente 31 ausgeführten Übertragungszyklen
ausgeführt,
so dass sich die Box 8 bei jedem Zyklus unter dem Element
befindet, welches in dem Moment das Paket 9 absetzt, um zum
Empfangen eines solchen Paketes in der Lage zu sein.
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Die
beschriebenen Handhabungsvorrichtungen 30A und 30B umfassen
symmetrisch im Verhältnis
zu der Vertikalebene P angeordnete Komponenten. Dank dieser Tatsache
erfolgt die Drehung des Paketes, die durch ein Greifelement 31 ausgeführt wird,
um dasselbe zum horizontalen Liegen (Schritt c)) zu veranlassen,
in zwei entgegengesetzten Richtungen in den zwei Handhabungsvorrichtungen,
mit dem Ergebnis, dass die durch die Handhabungsvorrichtung 30A bearbeiteten
Pakete, die links angeordnet sind, in der Box 8 angeordnet
werden, so dass die Oberkante 91 nach rechts zeigt, und
umgekehrt bei den durch die Handhabungsvorrichtung 30B bearbeiteten
Paketen, die rechts angeordnet sind. Das Ergeb nis besteht darin,
dass die Pakete wie gewünscht in
der Box 8 mit der in 4A veranschaulichten
Anordnung angeordnet sind.
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In
einem Fall, in dem, wie in den Figuren veranschaulicht, der in Boxen
zu verpackende Gegenstand ein Weichpaket ist, welches mit flüssigem Material
gefüllt
ist (wie oben beschrieben und in 4 veranschaulicht),
die Zufuhreinrichtung 20 ein Endförderband 21c umfasst,
welches zwei motorisierte Bänder 22 aufweist,
die einander gegenüberliegend sind
und sich harmonisiert bewegen, welche die Pakete 9 in der
Nähe der
Oberkante 91 des Gegenstandes umklammern.
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Der äußerste Endabschnitt
stromaufwärts des
Förderbandes 21a weist
zwei symmetrisch schwingende Schenkel 24 auf, die geeignet
sind, sich weg zu bewegen, um die Pakete 9 aufzunehmen,
die durch die Ausgabemaschine der Pakete selbst in diese Position
gebracht werden (mit 50 angegeben und in den Figuren schematisch
dargestellt) und geeignet sind, um sich dann näher heranzubewegen und diese Pakete 9 zu
quetschen und zu halten. Die Bewegung dieser Schenkel 24 wird
durch eine Verbindung 241 bewirkt, die durch eine Hubvorrichtung
betätigt
wird (in den Figuren nicht dargestellt), welche die zwei Vorderendriemenscheiben 243 des
Förderbandes 21a bewegt.
In 3A ist die getrennte Position der zwei Riemenscheiben 243 mit
einer Volllinie angegeben, und die nahe beieinander liegende Position
ist mit einer gestrichelten Linie angegeben.
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Stromabwärts des
Förderbandes 21a und stromaufwärts des
Förderbandes 21c ist
ein Zwischenförderband 21b angeordnet,
welches auch aus zwei motorisierten Bändern 25 ausgebildet
ist, die einander gegenüberliegend
sind und sich harmonisiert bewegen, welche die Pakete 9 in
der Nähe
der Oberkante 91 des Gegenstandes umklammern.
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Während des
Betriebes sorgt das erste Förderband 21a für die Aufnahme
der Pakete 9 von einer Ausgabemaschine (zum Beispiel die
Abfüllmaschine).
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Das
nächste
Förderband 21b sorgt
für die Anordnung
der Pakete, die es von dem Förderband 21a erhält, in dem
richtigen Abstand (Vorschub), insbesondere aneinander angrenzend.
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Das
Endförderband 21c sorgt
für das
Mitnehmen der Pakete zu den Aktionszonen Sa und Sb der Handhabungsvorrichtung 30A und 30B.
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Hierbei
werden, sobald die Pakete durch die Greifelemente 31 ergriffen
worden sind, die zwei Schenkel der Bänder 21c durch einen
Verbindungshebel auseinander bewegt, der durch eine pneumatische
Hubvorrichtung betätigt
wird, und in den Figuren nicht veranschaulicht ist), und die Pakete
selbst werden von den Greifelementen 31 freigegeben und
sie werden mit einer Folge von Übertragungszyklen,
die alternativ durch eine Vorrichtung 30A und durch die andere 30B produziert
werden, während
sich die Box 8 alternativ und synchronisiert zwischen einem
Raum Sa und dem anderen Sb hin- und herbewegt, gemäß zuvor
festgelegten Gruppen innerhalb der Box 8 nach unten abgesetzt.
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Wenn
eine Box 8 fertig ist (oder eine Gruppe von zwei Boxen,
wie in den Figuren veranschaulicht, oder eine Gruppe von mehr Boxen),
wird sie durch die Linie weggenommen und andere leere Boxen werden
auf der Trägereinrichtung 10 positioniert.
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Natürlich können zahlreiche
praktische Anwendungsveränderungen
an dem Gegenstand der Erfindung vorgenommen werden, ohne aus diesem Grund
von dem Umfang des Erfindungsgedankens abzuweichen, wie er unten
beansprucht wird.