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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Menge
an Gegenständen
in einem Behälter,
um zu ermitteln, ob in dem Behälter eine
gewünschte
Menge der Gegenstände
vorhanden ist.
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Kontrollwaagen
zur Verwendung in Produktionslinien sind weithin bekannt. Sie werden
typischerweise zur Bestätigung
dessen verwendet, dass die Menge an Gegenständen, die in einen Behälter gepackt
worden sind, korrekt ist. Eines dieser Systeme hat ein Förderband,
das auf einer Kraftmesszelle hängt,
die ein Signal erzeugt, das das Gewicht des Behälters auf der Kraftmesszelle
angibt. Jeder gepackte Behälter
geht über
dieses Wiegeförderband, bevor
er das Ende der Linie erreicht, damit bestätigt werden kann, dass die
Menge der im Behälter
eingepackten Gegenstände
der gewünschten
Menge entspricht. Kartoffelchipspäckchen werden zum Beispiel gewöhnlich in
Behältern
von 48 einzelnen Päckchen ausgeliefert,
wobei jedes einzelne Päckchen
30 Gramm wiegt. Die Kontrollwaage weiß daher, dass die korrekte
Menge an Chipspäckchen
in den Pappbehälter
gepackt worden ist, wenn das Nettogewicht gleich dem Produkt von
48 Päckchen
und 30 Gramm, d.h. 1,44 Kilogramm ist.
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Allerdings
haben diese Chipspäckchen
jeweils eine Gewichtstoleranz von 1 Gramm. Die kumulative Toleranz
von 48 Chipspäckchen
bedeutet daher, dass das tatsächliche
Nettogewicht des gepackten Pappbehälters 1440 Gramm ± 48 Gramm beträgt. Diese
Abweichung von 48 Gramm ist größer als
das Gewicht eines einzelnen Päckchens,
weswegen die Möglichkeit
besteht, dass entweder Behälter mit
einem Chipspäckchen
zuviel oder einem zu wenig verschifft werden oder Behälter mit
der korrekten Anzahl an Einzelpäckchen
abgewiesen werden. Es besteht daher der Bedarf nach einer Kontrollwaage, die
die Menge an Gegenständen,
die in einen Behälter
gepackt worden sind, auf einer automatischen Produktionslinie exakt
bestimmen kann.
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Die
EP-A-0605164 beschreibt eine Kontrollwaagen-Sortiermaschine, die
nacheinander Produkte wiegt, von denen erwartet wird, dass sie eine
bestimmte Anzahl von Artikeln enthalten, die alle das gleiche wiegen,
und die einen Standardgewichtswert (Wb)
verwendet, um zu bestimmen, ob die gewogenen Produkte jeweils die
beabsichtigte Anzahl an Artikeln enthalten.
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Die
US-A-6396002 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen
der Inhalte von Behältern
wie Kartons, die Anordnungen von Zigarettenpäckchen enthalten, bei denen
aufeinander folgende Behälter
einer Wiegevorrichtung zugeführt werden,
wobei die sich ergebenden Wiegesignale mit einem Bezugssignal verglichen
werden. Wenn die Differenz zwischen den beiden Signalen einen vorgewählten Wert überschreitet,
dann wird der jeweilige Behälter
aus dem Beschickungsweg ausgestoßen.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen
der Menge an Gegenständen
in einem Behälter
vorgesehen, wobei jeder Gegenstand das gleiche nominale Gewicht
zwischen einer oberen und einer unteren Gewichtsgrenze hat und das
Verfahren Folgendes aufweist:
- a. Bestimmen
einer vorbestimmten Menge, n, an Gegenständen, welche in einem Zyklus
in einen Behälter
zu überführen sind,
wobei n derart ausgewählt
ist, dass das Produkt von (n + 1) und der unteren Gewichtsgrenze
das Produkt von n und der oberen Gewichtsgrenze überschreitet, und derart, dass
das Produkt von n und der unteren Gewichtsgrenze das Produkt von
(n – 1)
und der oberen Gewichtsgrenze überschreitet,
und Versuchen, die vorbestimmte Menge, n, an Gegenständen zum
Behälter
zu überführen;
- b. Messen des Gewichts der tatsächlichen Menge an Gegenständen, welche
im Schritt (a) zum Behälter überführt worden
sind; und
- c. Teilen des Wertes des im Schritt (b) ermittelten Gewichts
durch das nominale Gewicht, um die tatsächliche Anzahl von Gegenständen, welche
im Schritt (a) zum Behälter überführt worden
sind, zu bestimmen.
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Die
Erfindung stellt also ein Verfahren zum Bestimmen der Menge von
zu einem Behälter überführten Gegenständen zur
Verfügung,
das nicht durch die kumulative Gewichtstoleranz aller zum Behälter überführten Gegenstände beeinflusst
wird.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
Schritt (a) mit dem Versuch verbunden, die vorbestimmte Menge der
Gegenstände
in den Behälter
zu packen, und ist Schritt (b) damit verbunden, das Gewicht der
tatsächlichen
Menge an Gegenständen
zu wiegen, die im Schritt (a) in den Behälter eingepackt wurden.
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Normalerweise
werden die Schritte (a) bis (c) wiederholt, bis die Summe der vorbestimmten
Mengen von Schritt (a) bei jeder Wiederholung gleich einer spezifizierten
Menge (entspricht typischerweise einem "vollen" Behälter)
ist. Auf diese Weise ermöglicht
das Verfahren, die Menge der in einen Behälter gepackten Gegenstände ungeachtet
der Gesamtmenge der in den Behälter
gepackten Gegenstände exakt
und unabhängig
von der kumulativen Toleranz zu bestimmen.
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Das
Gewicht von Schritt (b) wird typischerweise unter Verwendung einer
Kontrollwaage gemessen, wobei diese vorzugsweise Teil einer Produktionslinie
ist. Eine solche Produktionslinie weist normalerweise eine stromaufwärtige Verpackungsmaschine
auf.
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In
einem Beispiel sind die in den Behälter gepackten Gegenstände Päckchen mit
Snack-Lebensmitteln.
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Wenn
die tatsächliche,
im Schritt (c) bestimmte Menge von der vorbestimmten Menge des Schritts
(a) abweicht, dann kann der Behälter
zu einem Abweisungsort gefördert
werden, etwa zu einem Abweisungsförderband.
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Wenn
in diesem Fall die tatsächliche,
im Schritt (c) bestimmte Menge kleiner als die vorbestimmte Menge
des Schrittes (a) ist, dann können
zusätzliche
Gegenstände
in den Behälter
gepackt werden, damit er die vorbestimmte Menge an Gegenständen enthält.
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Wenn
dagegen die tatsächliche,
im Schritt (c) bestimmte Menge größer als die vorbestimmte Menge
des Schritts (a) ist, dann können
die überzähligen Gegenstände aus
dem Behälter
entfernt werden, so dass er die vorbestimmte Menge an Gegenständen enthält.
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Bei
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zum
Bestimmen der Menge an Gegenständen
in einem Behälter
vorgesehen, wobei jeder Gegenstand das gleiche nominale Gewicht
zwischen einer oberen und einer unteren Gewichtsgrenze hat und die
Vorrichtung Folgendes aufweist:
- a. ein Überführungssystem,
das dazu geeignet ist zu versuchen, in einem einzigen Überführungszyklus
eine vorbestimmte Menge, n, an Gegenständen zum Behälter zu überführen;
- b. ein Wiegesystem zum Messen des Gewichts der tatsächlichen
Menge an Gegenständen,
die im Schritt (a) zum Behälter überführt worden
sind; und
- c. eine Steuereinrichtung zum Empfangen eines Signals, welches
den Wert des in Schritt (b) ermittelten Gewichts anzeigt, von dem
Wiegesystem und zum Teilen dieses Wertes durch das nominale Gewicht,
um die tatsächliche
Menge an Gegenständen
zu bestimmen, welche im Schritt (a) zum Behälter überführt worden sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die vorbestimmte Menge, n, derart bestimmt ist, dass das Produkt
von (n + 1) und der unteren Gewichtsgrenze das Produkt von n und der
oberen Gewichtsgrenze überschreitet,
und derart, dass das Produkt von n und der unteren Gewichtsgrenze
das Produkt von (n – 1)
und der oberen Gewichtsgrenze überschreitet.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Überführungssystem
ein Vakuumkopf, wobei das Wiegesystem in diesem Fall in dem Vakuumkopf
integriert sein kann.
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Wahlweise
kann das Wiegesystem in einem Fördersystem
integriert sein, welches den Behälter bei
Benutzung trägt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
werden die Gegenstände
dem Überführungssystem durch
ein Vorschubfördersystem
zum Halten und Fördern
einer Gruppe von Gegenständen
in einer Förderrichtung
zugeführt,
wobei das Vorschubfördersystem
Folgendes aufweist:
ein erstes Fördermittel, aufweisend
eine
erste Rolle,
ein erstes Förderbauteil,
welches um die erste Rolle gewunden ist,
einen ersten Gegenstandsgruppenhalter
zum Fördern
der Gruppe von Gegenständen,
wobei der erste Gegenstandsgruppenhalter eine Vielzahl von Aufteilungsbauteilen
hat, die miteinander verbunden sind, und
einen ersten Trenn-/Verbindungsmechanismus,
der zwischen dem ersten Förderbauteil
und dem ersten Gegenstandsgruppenhalter angeordnet ist zum trennbaren
und wieder verbindbaren Verbinden des ersten Gegenstandsgruppenhalters
mit dem ersten Förderbauteil.
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Das Überführungssystem überführt die Gruppe
von Gegenständen
in diesem Fall an der Entladeposition durch Stoßen in Richtung der Breite
des ersten Förderbauteils.
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Es
werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel,
in dem eine Produktionslinie eine mit der Erfindung zu verwendende
Kontrollwaage enthält;
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2 eine
Vorrichtung zum Abzweigen von Behältern, die aus der Produktionslinie
abzuweisen sind;
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3 eine
schematische Draufsicht auf den Gesamtaufbau einer Verpackungslinie,
die eine Fördervorrichtung
nutzt, in der die Erfindung eingearbeitet ist;
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4 eine
schematische Seitenansicht der Fördervorrichtung
von 1;
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5 eine
vergrößerte Seitenansicht
der Umgebung der oberen Rolle der Fördervorrichtung von 1;
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6 eine
Perspektivansicht, die den Verbindungsaufbau der Aufteilungsbauteile
darstellt;
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7 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
gewählten
Abschnitts des Verbindungsaufbaus aus der Richtung des Pfeils V-V
in 6;
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8 eine
teilweise ausgebrochene Querschnittsansicht des gewählten Abschnitts
der Fördervorrichtung
aus der Richtung des Pfeils VI-VI in 5, die den
Trenn-/Verbindungsmechanismus darstellt; und
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9 eine
Ansicht des Steuerungssystems der Verpackungslinie.
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1 zeigt
einen Teil einer Produktionslinie, die zum Abpacken von Päckchen mit
Snack-Lebensmitteln wie Chips verwendet wird. Die Produktionslinie
weist ein Vorschubförderband 1,
ein Wiegeförderband 2 und
ein Ausschubförderband 3 auf.
Das Wiegeförderband 2 wird
auf Rollen 4a, 4b getragen, die an einem Tragerahmen 20 befestigt
sind. Das Ganze ist auf einer Kraftmesszelle 21 gelagert,
die Signale erzeugt, die das auf dem Förderband 2 hängende Gewicht
angeben, und diese einer Steuereinrichtung 22 zuführen.
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Auf
dem Vorschubförderband 1 wird
ein packbereiter leerer Behälter 5 gehalten,
wohingegen ein Behälter 6,
während
er entlang des Wiegeförderbands 2 gefördert wird,
gepackt wird. Durch das Ausschubförderband 3 wird von
dem Wiegeförderband 2 ein
voll gepackter Behälter 7 abtransportiert.
Die Päckchen
mit Snack-Lebensmitteln werden auf herkömmliche Weise unter Verwendung
eines Vakuumkopfs 8 in den Behälter 6 gepackt.
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In
diesem Beispiel sind die Päckchen
mit Snack-Lebensmitteln Chipspäckchen
und sollen die Behälter 5, 6, 7 jeweils
48 einzelne Chipspäckchen halten.
Diese Päckchen
sind durch eine (nicht gezeigte) Verpackungsmaschine gefüllt worden,
die so gesteuert wurde, dass sichergestellt war, dass jedes Päckchen ein
Gewicht von 30 Gramm mit einer Toleranz von ±1 Gramm hatte.
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Der
Vakuumkopf 8 setzt in einem Zyklus acht Chipspäckchen in
den Behälter 6.
Allerdings besteht die Möglichkeit,
dass durch einen Fehler zu wenig Päckchen eingepackt werden. Die
Anzahl n an Chipspäckchen,
die durch den Vakuumkopf in einem Zyklus in den Behälter gepackt
werden, ist so gewählt, dass
das Produkt von (n + 1) und der unteren Gewichtsgrenze eines Chipspäckchens
das Produkt von n und der oberen Gewichtsgrenze überschreitet, und derart, dass
das Produkt von n und der unteren Gewichtsgrenze das Produkt von
(n – 1)
und der oberen Gewichtsgrenze überschreitet.
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Falls
alle achtundvierzig Päckchen
in den Behälter 6 gepackt
werden, bevor sein Gewicht kontrolliert wird, dann ist es, wie zuvor
erwähnt
wurde, nicht möglich
zu bestimmen, ob eine Abweichung von mehr als 30 Gramm von dem korrekten
Nettogewicht auf der kumulativen Toleranz oder auf der Tatsache
beruht, dass in dem Behälter
ein Chipspäckchen
zu wenig oder zu viel ist.
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In
diesem Beispiel betragen die obere und untere Gewichtsgrenze jeweils
31 und 29 Gramm, weswegen das Einstellen von n auf acht die beiden obigen
Kriterien erfüllt.
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Wenn
der Vakuumkopf 8 die Chipspäckchen in den Behälter 6 losgelassen
hat, wird das Gewicht des Behälters 6 gemessen
und liefert die Kraftmesszelle 21 ein Signal an die Steuereinrichtung 22,
das dieses Gewicht angibt. Die Steuereinrichtung 22 teilt dann
unter Berücksichtigung
des Leergewichts des Behälters 6 den
Wert des Gewichts der Chipspäckchen
durch das nominale Gewicht eines Chipspäckchens, d.h. 30 Gramm. Die
tatsächliche
Menge an Chipspäckchen,
die während
dieses Zyklus durch den Vakuumkopf 8 in den Behälter gesetzt
wurden, kann dann durch Runden des Ergebnisses dieser Teilung auf
die nächste
ganze Zahl ermittelt werden. Dieser Zyklus wird sechs Mal wiederholt,
so dass der Behälter 6 am
Ende dieses Prozesses 48 Chipspäckchen enthalten sollte.
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Falls
jedoch während
eines der sechs Zyklen nur sieben Chipspäckchen in den Behälter 6 geladen werden,
dann kann die Steuereinheit 22 dies erfassen. Dies kann
auf zwei verschiedene Weisen erfolgen. Zum einen kann die Steuerungseinheit 22 die tatsächlichen
Mengen der Chipspäckchen
zusammenaddieren, die während
jedes Zyklus in den Behälter 6 gepackt
wurden, und einen Fehler anzeigen, falls diese Gesamtsumme nach
dem Abschluss aller sechs Zyklen nicht gleich achtundvierzig ist.
Zum anderen kann die Steuereinheit 22 so bald einen Fehler anzeigen,
wie sie erfasst, dass im derzeitigen Zyklus nur sieben Päckchen einpackt
worden sind.
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Für den Fall,
dass die Steuereinheit 22 einen Fehler anzeigt, kann der
Behälter 6 dann
von der Hauptproduktionslinie abgezweigt werden.
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Eine
Vorrichtung, die dies ermöglicht,
ist in 2 gezeigt, in der das Ausschubförderband 3 zu einem
beweglichen Förderband 10 führt, das
den Behälter
entweder zu einem Förderband 11a,
das eine Fortsetzung der Hauptproduktionslinie bildet, oder zu einem
Abweisungsförderband 11b führt, wo
mit den abgewiesenen Behältern
entsprechend umgegangen werden kann. Das bewegliche Förderband 10 wird unter
Verwendung eines hydraulischen Schiebers 12, der von einer
Steuerung 22 betätigt
wird, zwischen beiden Position bewegt.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich,
anstatt das Wiegeförderband 2 auf
der Kraftmesszelle 21 zu tragen, den Vakuumkopf 8 auf einer
Kraftmesszelle zu tragen und die auf ihm lastende Zusatzlast zu
messen, wenn er Päckchen trägt.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
wird eine Doppelschleifenfördervorrichtung
verwendet. Eine solche Fördervorrichtung
wird in unserer europäischen
Patentanmeldung beschrieben, die als EP-A-1298079 veröffentlicht
wurde und hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Es
wird nun das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben.
In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe "Vorderseite" und "Rückseite" jeweils auf die stromabwärtige und
stromaufwärtige Seite
der Fördervorrichtung,
während
sich die Begriffe "links" und "rechts" jeweils bezogen
auf die Förderrichtung
auf die linke und rechte Seite beziehen.
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Die
Fördervorrichtung 101 wird,
wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, in einer Verpackungslinie eingesetzt.
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Diese
Verpackungslinie 100 dient zum Verpacken von kompakten
Gegenständen
X ... X, die vorzugsweise Lebensmitteln, wie in Tüten verpackten
Kartoffelchips, entsprechen. Die Verpackungslinie 100 enthält ein Beladeförderband 102,
eine Entladeeinrichtung (Abladevorrichtung) 103 und ein
Abladeförderband 104.
Das Beladeförderband 102 befindet
sich auf der stromaufwärtigen
Seite der Fördervorrichtung 101.
Das Beladeförderband 102 fördert Gegenstände X ...
X von einer Vorrichtung auf der weiter stromaufwärtigen Seite (zum Beispiel
von einer Tüten
anfertigenden Verpackungsvorrichtung) in die durch den Pfeil "a" angegebene Richtung und lädt die Gegenstände X ...
X an einer Beladeposition P1 auf die Fördervorrichtung 101.
Die Entladeeinrichtung 103 befindet sich auf der Seite
der stromabwärtigen
Seite der Fördervorrichtung 101.
Die Entladeeinrichtung 103 entlädt die Gegenstände X ...
X, die durch die Fördervorrichtung 101 in
die durch den Pfeil "b" angegebene Richtung
gefördert
werden, an der Entladeposition P2 in die durch den Pfeil "c" angegebene Richtung zur anderen Seite
der Fördervorrichtung 101.
Das Abladeförderband 104 fördert Pappkartons
Y ... Y, die sich auf der Seite des Abladeförderbands 104 befinden
und in die die entladenen Gegenstände X ... X an der Einpackposition
P3 eingepackt werden, wie durch den Pfeil "d" gezeigt weiter
stromabwärts.
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Nahe
dem Ende des Beladeförderbands 102 sind
erste fotoelektrische Sensoren (Beispiel einer Erfassungseinrichtung) 105 derart
angeordnet, dass sich das Beladeförderband 102 zwischen
den ersten fotoelektrischen Sensoren 105 befindet. Die
ersten fotoelektrischen Sensoren 105 erfassen die auf die Fördervorrichtung 101 zu
ladenden Gegenstände
X ... X und senden zu der in 9 gezeigten
Steuereinheit 161 ein Erfassungssignal. Auf dem Entladeweg der
Gegenstände
X ... X zwischen der Fördervorrichtung 101 und
dem Abladeförderband 104 befindet sich
ein Führungstisch 106,
um die Gegenstände
X ... X in die Pappkartons Y ... Y zu führen.
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Die
Fördervorrichtung 101 hat
ein Paar erster und zweiter Förderbänder (Förderbauteile) 111 und 112 und
ein Paar erster und zweiter Antriebseinrichtungen 111' und 112'. Die ersten
und zweiten Förderbänder befinden
sich auf der linken und rechten Seite, so dass sie zu der durch
den Pfeil "b" angegebenen Förderrichtung
der Gegenstände
X ... X parallel sind. Das erste Förderband 111 hat Zahnrollen 113 und 114,
die sich auf der Vorderseite und der Rückseite befinden, und einen
ersten Förderriemen 115, der
ringförmig,
gezahnt und um die Rollen 114 und 115 gewunden
ist. Das zweite Förderband 112 hat dagegen
Zahnrollen 116 und 117, die sich auf der Vorderseite
und der Rückseite
befinden, und einen zweiten Förderriemen 118,
der ringförmig,
gezahnt und um die Rollen 116 und 117 gewunden
ist.
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Die
erste und zweite Antriebseinrichtung 111' und 112' sind als herkömmliche Einrichtungen, etwa als
Motoren, ausgeführt.
Da Motoren gut bekannt sind, wird ihr Aufbau hier nicht ausführlich diskutiert oder
dargestellt. Wenn die Antriebskraft von der in 9 gezeigten
ersten und zweiten Antriebseinrichtung 111' und 112' jeweils auf die vorderen Rollen 113 und 116 überführt wird,
werden die Förderriemen 115 und 118 unabhängig angetrieben,
so dass sie den Arbeitsgang durchführen.
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Mit
dem ersten Förderriemen 115 ist über ein Paar
Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124 und 124, das
sich auf der Vorderseite und der Rückseite befindet, trennbar
und wieder verbindbar ein erster Gegenstandsgruppenhalter 122 verbunden.
Der erste Gegenstandsgruppenhalter 122 hat eine vorbestimmte
Anzahl (sechs in den Figuren) L-förmiger Aufteilungsbauteile 121 ... 121,
die untereinander mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind.
Die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 sind in Serie
verbunden, wobei jedes Aufteilungsbauteil 121 parallel
zur Förderband-Breitenrichtung
angeordnet ist. Auf ähnliche
Weise ist mit dem zweiten Förderriemen 118 über ein
Paar Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124 und 124,
die sich auf der Vorderseite und der Rückseite befinden, trennbar
und wieder verbindbar ein zweiter Gegenstandsgruppenhalter 123 verbunden. Der
zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 hat eine vorbestimmte
Anzahl (6 in den Figuren) L-förmiger Aufteilungsbauteile 121 ... 121,
die untereinander mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind.
Die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 sind in Serie
verbunden, wobei jedes Aufteilungsbauteil 121 parallel
zur Förderband-Breitenrichtung
angeordnet ist.
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Zwischen
den aneinander angrenzenden Aufteilungsbauteilen 121 ... 121 ist
eine vorbestimmte Anzahl (5 in den Figuren) an Gegenstandshaltern 121' ... 121' ausgebildet,
so dass jeder Gegenstandshalter 121' ... 121' einen Gegenstand X halten kann. Wie
später
beschrieben wird, sind die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 über die
Förderbandbreite
hinweg so bemessen, dass sie beide Förderriemen 115 und 116 überbrücken.
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Der
erste Gegenstandsgruppenhalter 122 und der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 haben
den gleichen oder einen ähnlichen
Aufbau. Der Verbindungsaufbau der Aufteilungsbauteile 121 ... 121 wird
anhand des letzteren als Beispiel beschrieben. Wie in den 5–7 gezeigt
ist, hat jedes Aufteilungsbauteil 121 in Draufsicht die
Form des Buchstabens L, wobei ein Aufteilungsflächenabschnitt 121a und
ein Bodenabschnitt 121b so bemessen sind, dass sie mit
der Größe des zu
fördernden Gegenstands
X übereinstimmen.
Die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 sind bis auf
diejenigen am vorderen und hinteren Ende an der Vorderseite und
der Rückseite
der Bodenabschnitte 121b mit einer Vielzahl von gekrümmten Abschnitten 121c ... 121c (in den 3 auf
der Vorderseite und 2 auf der Rückseite) ausgebildet. Die gekrümmten Abschnitte 121c bilden
einen ovalen Raum, der in der Förderband-Breitenrichtung
verläuft.
Das Aufteilungsbauteil 121 am vorderen Ende weist an seiner
Rückseite zwei
gekrümmte
Abschnitte 121c auf, während
das Aufteilungsbauteil 121 am hinteren Ende an seiner Vorderseite
drei gekrümmte
Abschnitte 121c aufweist. Der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123, mit
anderen Worten also die Gegenstandshalter 121' ... 121', werden durch
die sechs Aufteilungsbauteile 121 aufgebaut, die über die
gekrümmten
Abschnitte 121c ... 121c und eine Vielzahl von
(fünf in
den Figuren) Scharniermechanismen 126 ... 126 zu
einer Einheit verbunden sind. Der Scharniermechanismus 126 umfasst
einen Stift 125, der durch den ovalen Raum der gekrümmten Abschnitte 121c ... 121c hindurchgeht.
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Die
Trenn-/Verbindungseinrichtung 124 wird ebenso anhand des
zweiten Gegenstandsgruppenhalters 123 als Beispiel beschrieben.
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Wie
in den 5 und 8 gezeigt ist, befindet sich
zwischen dem Gegenstandsgruppenhalter 123 und dem zweiten
Förderriemen 118 ein Trenn-/Verbindungsmechanismus 124'. Der Trenn-/Verbindungsmechanismus 124' umfasst zwei der Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124,
von denen jeder ein Hakenbauteil 131 und eine Aufnahme 132 umfasst.
Das Hakenbauteil 131 umfasst eine Blattfeder, die an der
Bodenfläche
des zweiten Gegenstandsgruppenhalters 123, also mit anderen
Worten an der Bodenfläche
des Bodenabschnitts 121b des Aufteilungsbauteils 121,
befestigt ist. Das Hakenbauteil 131 ist in der Förderband-Breitenrichtung länglich.
Die Aufnahme 132 ist an der Oberseite des Förderriemens 118 befestigt
und in der Förderband-Breitenrichtung länglich.
Das Hakenbauteil 131 kann mit der Aufnahme 132 verbunden
werden, indem Seitenabschnitte 131a und 131b mit
konkaven Abschnitten 132a und 132b verbunden werden.
Die Seitenabschnitte 131a und 131b werden gebildet,
indem die linke und rechte Seite des Hakenbauteils 131 in
verschiedene Formen gebogen wird. Die konkaven Abschnitte 132a und 132b werden
gebildet, indem die rechte und linke Seite der Aufnahme 132 verschieden
geformt werden, so dass sie mit den Formen der Seitenabschnitte 131a und 131b übereinstimmen.
Dabei werden die Seitenabschnitte 131a und 131b und
die konkaven Abschnitte 132a und 132b so ausgebildet,
dass der linke Seitenabschnitt 131a und der linke konkave
Abschnitt 132a verhältnismäßig flach
ineinander greifen, während der
rechte Seitenabschnitt 131b und der rechte konkave Abschnitt 132b verhältnismäßig tief
ineinander greifen.
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Die
linken Hälften
der Aufteilungsbauteile 121 ... 121 verlaufen über den
ersten Förderriemen 115,
ohne den ersten Förderriemen 115 zu
berühren. Der
zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 wird von den vorderen
und hinteren Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124 und 124 des
zweiten Förderriemens 118 auf
frei tragende Weise gehalten.
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Der
einzige Unterschied zwischen dem ersten Gegenstandsgruppenhalter 122 und
dem zweiten Gegenstandsgruppenhalter 123 ist der, dass
die gleichen Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124 und 124 zwischen
dem ersten Gegenstandsgruppenhalter 122 und dem ersten
Förderriemen 115 angeordnet sind.
Deswegen entfällt
eine Erläuterung
des ersten Gegenstandsgruppenhalters 122.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, sind an geeigneten
Positionen auf der stromaufwärtigen Seite
der Fördervorrichtung 101 zweite
fotoelektrische Sensoren 141 derart platziert, dass sich
die Förderbänder 111 und 112 zwischen
den beiden zweiten fotoelektrischen Sensoren 141 befinden.
Die zweiten fotoelektrischen Sensoren 141 erfassen die
Anzahl der Aufteilungsflächenabschnitte 121a ... 121a oder die
in den Gegenstandsgruppenhaltern 122 und 123 ausgebildeten
Abstände
zwischen den Aufteilungsflächenabschnitten 121a ... 121a der
Aufteilungsbauteile 121 ... 121, die an den zweiten
fotoelektrischen Sensoren 141 vorbeilaufen.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, hat die Entladeeinrichtung 103 die
Form eines Kamms, der durch jeden der Gegenstandshalter 121' ... 121' der Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 gehen kann.
Die Entladeeinrichtung 103 umfasst ein Schiebebauteil 151 und
einen Luftzylinder 152. Das Schiebebauteil 151 schiebt
die von jedem der Gegenstandshalter 121' ... 121' gehaltenen Gegenstände X ...
X gleichzeitig vor. Der Luftzylinder 152 bewegt das Schiebebauteil 151 in
eine Richtung, die senkrecht zum Förderweg ist, also mit anderen
Worten in die mit "e" und "f" angegebene Richtung. Das Schiebebauteil 151 kann
anstatt durch den Luftzylinder 152 wahlweise auch unter
Verwendung einer Magnetspule oder eines Motors angetrieben werden.
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Das
Steuersystem dieser Verpackungslinie ist in 9 gezeigt.
Dieses Steuersystem umfasst die Steuereinheit 161 (Antriebssteuermittel
und Speichermittel), die die Verpackungslinie insgesamt steuert.
Die Steuereinheit 161 umfasst eine CPU 161a, die
verschiedene Berechnungsprozesse durchführt, und einen Speicher 161b,
der die Anfangskonfiguration für
jeden Gegenstand und für
verschiedene Steuerparameter speichert.
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Die
Steuereinheit 161 umfasst vorzugsweise einen Mikrocomputer
mit einem Steuerprogramm, das, wie unten diskutiert wird, die erste
und zweite Antriebseinrichtung 111' und 112' steuert. Die Steuereinheit 161 kann
außerdem
herkömmliche
Komponenten wie eine Eingangsschnittstellenschaltung und eine Ausgangsschnittstellenschaltung
und Speichereinrichtungen wie einen ROM (Festspeichereinrichtung)
und einen RAM (Arbeitsspeichereinrichtung) umfassen. Die Speicherschaltung
speichert Prozessergebnisse und Steuerprogramme wie das für den Antriebssteuervorgang,
die von der Prozessorschaltung laufen gelassen werden.
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Wie
in 9 zu erkennen ist, ist die Steuereinheit 161 operativ
mit den ersten und zweiten fotoelektrischen Sensoren 105 und 141,
dem Beladeförderband 102,
den ersten und zweiten Förderbändern 111 und 112,
der Entladeeinrichtung 103 und dem Abladeförderband 104 verbunden.
Die Steuereinheit 161 ist dazu in der Lage, entsprechend
dem Steuerprogramm gezielt jede Komponente des Steuersystems zu
steuern. Dem Fachmann ist anhand dieser Offenbarung ersichtlich,
dass der genaue Aufbau und Algorithmus des Steuersystems jede beliebige
Kombination von Hardware und Software sein kann, die die Funktionen
der Erfindung ausführt.
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Die
CPU 161a gibt Steuersignale an das Beladeförderband 102,
die ersten und zweiten Förderbänder 111 und 112,
die Entladeeinrichtung und das Abladeförderband 104 aus,
um den Antrieb dieser Einrichtungen zu steuern. Die CPU 161a empfängt eingehende
Erfassungssignale von den ersten und zweiten fotoelektrischen Sensoren 105 und 141.
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Der
Speicher 161b speichert Steuerparameter, etwa den Zeitpunkt
des zeitweisen Antriebs der ersten und zweiten Förderbänder 111 und 112,
der von den ersten fotoelektrischen Sensoren 105 an der Beladeposition
P1 für
jeden der Gegenstände
X erfasst wird; die Anzahl der pro Gruppe aufgeladenen Gegenstände X ...
X; die Fördergeschwindigkeit
und die Förderzeit
der ersten und zweiten Förderbänder 111 und 112 von
der Beladeposition P1 zur Entladeposition P2; die Bewegungshübe des Schiebebauteils 151 der
Entladeeinrichtung 103; und die Zeitpunkte des zeitweiligen
Antriebs des Abladeförderbands 104.
Der Speicher 161b speichert Halteparameter wie die Anzahl
der Aufteilungsflächenabschnitte
und des Abstands zwischen den Aufteilungsflächenabschnitten für verschiedene
Modelle des Gegenstandsgruppenhalters.
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Es
werden nun die Wirkungen der Fördervorrichtung 101 beschrieben.
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Während der
zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 im Förderbetrieb
an die Beladeposition P1 angrenzt, treibt die CPU 161a der
Steuereinheit 161 den zweiten Förderriemen 118 zeitweilig
auf Basis der Gegenstandserfassungssignale von den ersten fotoelektrischen
Sensoren 105 um einen vorbestimmten Schritt, mit anderen
Worten um den Zwischenraum des Gegenstandhalters 121', an. In diesem
Fall arbeitet zeitweilig auch das Belade förderband 102, das
die Gegenstände
X ... X trägt.
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Mit
anderen Worten wird, sobald der Gegenstand X von den ersten fotoelektrischen
Sensoren 105 erfasst wird, der zweite Förderriemen 118 solange
angehalten, bis eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem
die ersten fotoelektrischen Sensoren 105 keine Gegenstände X mehr
erfasst haben. Sobald diese vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist,
arbeitet der zweite Förderriemen 118 nur
um einen vorbestimmten Schritt. Während dieses Betriebs wird
das Beladeförderband 102 angehalten. Wenn
der zweite Förderriemen 118 anhält, beginnt als
nächstes
das Beladeförderband 102 seinen
Betrieb. Sind dem zweiten Gegenstandsgruppenhalter 123 durch
Wiederholen dieser Vorgänge
fünf Gegenstände X ...
X zugeführt
worden, hält
das Beladeförderband 102 an.
Das Beladeförderband 102 wiederholt
dann die oben beschriebenen Vorgänge,
wenn der erste Gegenstandsgruppenhalter 122 ankommt.
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Auf
diese Weise wird jeder der Gegenstandshalter 121' ... 121' des zweiten
Gegenstandsgruppenhalter 123 mit einem der Gegenstände X ... X
versorgt, so dass den Gegenstandshaltern 121' ... 121' fünf Gegenstände X ... X zugeführt und
von diesen in aufrechter Haltung gehalten werden.
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Andererseits
kommt der erste Gegenstandsgruppenhalter 122, der in seinen
Gegenstandshaltern 121' ... 121' bereits die
fünf Gegenstände X ...
X hält,
an der Entladeposition P2 an, nachdem er von dem ersten Förderriemen 115 transportiert
wurde und hält
dort an. Dann werden, indem das Schiebebauteil 151 der
Entladeeinrichtung 123 auf den Förderweg bewegt wird, die in
den Gegenstandshaltern 121 ... 121' gehaltenen Gegenstände X ...
X alle heraus geschoben. Die Gegenstände X ... X werden, nachdem
sie über den
Führungstisch 106 gegangen sind,
an der Einpackposition P3 kompakt in der aufrechten Position in
den Pappkarton Y gepackt (siehe hierzu in der Zeichnung die Strichellinie
in 3). Der Pappkarton Y ist auf dem Abladeförderband 104 so
platziert, dass er der Entladeeinrichtung 103 mit der Fördervorrichtung 101 dazwischen
gegenüberliegt.
Wird der Pappkarton Y, in dem die vorbestimmte Anzahl an Gegenständen X ...
X eingepackt ist, von dem Abladeförderband 104 stromabwärts transportiert,
wird von stromaufwärts
ein neuer leerer Pappkarton Y angefördert und hält an der Position gegenüber der
Entladeeinrichtung 103 an.
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Sobald
seine Halter 121' ... 121' leer sind, beginnt
der erste Gegenstandsgruppenhalter 122, sich zu der Beladeposition
P1 auf dem ersten Förderriemen 115 zu
bewegen.
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Nachdem
der erste Gegenstandsgruppenhalter 122 die Entladeposition
P2 verlassen hat, kommt der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 an der
Entladeposition P2 an, der in seinen Haltern 121' ... 121' Gegenstände X ...
X hat. Dann werden die Gegenstände
X ... X auf die gleiche Weise, wie oben anhand des ersten Gegenstandsgruppenhalters 122 beschrieben
wurde, aus dem zweiten Gegenstandsgruppenhalter 123 entladen.
In der Zwischenzeit nimmt der erste Gegenstandsgruppenhalter 122 an der
Beladeposition P1 auf die gleiche Weise, wie oben anhand des zweiten
Gegenstandsgruppenhalters 123 beschrieben wurde, die Gegenstände X ...
X auf.
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Das
erste Förderband 111 und
das zweite Förderband 112,
also mit anderen Worten der erste Förderriemen 115 und
der zweite Förderriemen 118, werden
auf diese Weise unabhängig
angetrieben. Während
von dem ersten Gegenstandsgruppenhalter 122 oder dem zweiten
Gegenstands gruppenhalter 123 an der Entladeposition 22 Gegenstände X ... X
entladen werden, kann der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 oder
der erste Gegenstandsgruppenhalter 122 an der Beladeposition
P1 von dem Beladeförderband 102 Gegenstände X ...
X aufnehmen. Indem diese Vorgänge
mit Unterbrechungen wiederholt werden, ist es möglich, die Förderung
der Gegenstände
X ... X mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.
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Da
die Aufteilungsbauteile 121 ... 121, die die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 bilden,
die Form des Buchstabens L haben, stehen die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 bezogen
auf die Förderbandfläche aufrecht.
Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit für einen komplizierten Mechanismus,
der die Gegenstände
X ... X in der aufrechten Position trägt. Daher kann der Aufbau der
Fördervorrichtung
einfach gehalten und seine Gestaltung vereinfacht werden.
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Außerdem sind
die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 miteinander
verbunden, da die Bodenabschnitte 121b ... 121b miteinander über die
Scharniermechanismen 126 ... 126 verbunden sind.
Daher werden die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123, indem
sie der Bewegung der Förderriemen 115 und 116 folgen,
sanft gefördert.
Dadurch ist es möglich, während der
Förderung
der Gegenstände
X ... X einen Stoß zu
verhindern. Diese Wirkung fällt
besonders während
des Hochgeschwindigkeitsbetriebs auf. Darüber hinaus weiten sich die
Zwischenräume zwischen
den oberen Abschnitten benachbarter Aufteilungsflächenabschnitte 121a ... 121a,
die über
die Scharniermechanismen 126 ... 126 verbunden
sind, an der Beladeposition P1, also mit anderen Worten dort, wo
die Förderriemen 115 und 118 umkehren. Dementsprechend
können
die Gegenstände
X ... X reibungslos vom Beladeförderband 102 auf
die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 geladen
werden.
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Die
Aufteilungsbauteile 121 ... 121 sind über eine
Vielzahl von Scharniermechanismen 126 ... 126, die
die gekrümmten
Abschnitte 121c ... 121c und die durch die ovalen
rohrförmigen
Räume der
gekrümmten
Abschnitte 121c ... 121c gehenden Stifte umfassen,
zu einer Einheit verbunden. Die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 können sich
relativ zueinander in der Förderrichtung
bewegen. Daher können
die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123, indem
sie den Förderriemen 115 und 118 folgen,
die auf umlaufende Weise arbeiten, noch problemloser gefördert werden.
So können
die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 den Förderriemen 115 und 118 günstiger Weise
sogar an Abschnitten folgen, wo die Förderriemen 115 und 118 umkehren.
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Da
außerdem
die Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124 eingebaut sind,
ist es leicht, die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 von
den Förderriemen 115 und 118 zu
trennen und wieder damit zu verbinden. Da die Anzahl der Trenn-/Verbindungseinrichtungen 124 und 124,
die bei jedem der Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 vorgesehen
sind (in diesem Ausführungsbeispiel
zwei auf der Vorderseite und der Rückseite) kleiner als die Anzahl
an Aufteilungsbauteilen 121 ... 121 (sechs in
diesem Ausführungsbeispiel)
ist, lassen sich die Gegenstandsgruppenhalter leichter trennen und
verbinden als in dem Fall, dass die Aufteilungsbauteile 121 ... 121 einzeln
mit den Förderriemen
verbunden und von ihnen gelöst
werden müssen.
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Wie
sich aus dem zweiten Gegenstandsgruppenhalter 123 in 8 als
Beispiel ergibt, kann der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 leicht
mit dem zweiten Förderriemen 118 verbunden
werden, indem zunächst
der rechte Seiten abschnitt 131b des Hakenbauteils 131,
das eine Blattfeder ist, und der rechte konkave Abschnitt 132b der
Aufnahme 132 tief verbunden werden und dann der linke Seitenabschnitt 131a des
Hakenbauteils 131 und der linke konkave Abschnitt 132a der
Aufnahme 132, indem der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 von
oben gedrückt
wird, verbunden werden. Wenn der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 vom
zweiten Förderriemen 118 getrennt
werden soll, wird dagegen zunächst
der zweite Gegenstandsgruppenhalter 123 gezogen, um den
Eingriff des linken Seitenabschnitts 131a des Hakenbauteils 131 und
des linken konkaven Abschnitts 132a der Aufnahme 132 zu
lösen. Dann
werden der rechte Seitenabschnitt 131b des Hakenbauteils 131 und
der rechte konkave Abschnitt 132b der Aufnahme 132 voneinander
gelöst.
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Alternativ
können
der linke Seitenabschnitt 131a des Hakenbauteils 131 und
der linke konkave Abschnitt 132a der Aufnahme 132 den
gleichen oder einen ähnlichen
Aufbau wie der rechte Seitenabschnitt 131b und der rechte
konkave Abschnitt 132b haben. Auf diese Art wird die Aufnahme 132 durch das
Hakenbauteil 131 auf beiden Seiten der Förderband-Breitenrichtung
festgeklemmt. Daher kann der Halter 123 von dem Förderriemen 118 auch
während eines
Hochgeschwindigkeitsbetriebs sicher bezüglich der Zentrifugalkraft
gehalten werden, zu der es kommt, wenn der Förderriemen 118 umkehrt.
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Bezogen
auf die 3, 4 und 9 kann
es sein, dass die Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 gegen
eine neue Art Gegenstandsgruppenhalter ausgetauscht werden müssen, wenn
sich die Art der Gegenstände ändert. In
diesem Fall ist es mit dem zweiten fotoelektrischen Sensoren 141 möglich, die
Halteparameter der Gegenstandsgruppenhalter 122 und 123 wie
die Anzahl der Aufteilungsflächenabschnitte
und die Abstände
zwischen benachbarten Aufteilungsflächenabschnitten zu erfassen.
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Sobald
die Erfassungssignale von den fotoelektrischen Sensoren 141 in
die CPU 161a eingegeben sind, fragt die CPU 161a aus
der in dem Speicher 161b gespeicherten Datenbank die Steuerparameter
ab, die zu dem Erfassungssignal passen. Dann gibt die CPU 161a Ansteuerungssignale
an die zugehörigen
Vorrichtungen wie das Beladeförderband 102,
die Entladeeinrichtung 103, das Abladeförderband 104 und die
ersten und zweiten Förderbänder 111 und 112,
also mit anderen Worten an die ersten und zweiten Förderriemen 115 und 118,
aus. Das heißt,
dass auf diese Weise die Zeitpunkte gesteuert werden, an denen sich
das Beladeförderband 102 aus
der Beladeposition P1 bewegt und sich die Förderriemen 115 und 118 zur
Entladeposition P2 bewegen.
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Auf
diese Weise wird die Fördervorrichtung 101 unter
Bedingungen angetrieben, die zu den neuen Gegenstandsgruppenhaltern
passen. Somit kann der Betrieb der Fördervorrichtung 100 sogar
noch weiter automatisiert werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird das Abladeförderband 104 von
einem eigenen (nicht gezeigten) Tragerahmen getragen, der auf einer
entsprechenden (nicht gezeigten) Kraftmesszelle gelagert ist. Somit
wird das Abladeförderband 104 des zweiten
Ausführungsbeispiels
auf die gleiche Weise wie das Wiegeförderband 2 des ersten
Ausführungsbeispiels
getragen, wobei die Funktionsweise der Kraftmesszellen identisch
ist.