EP3239080B1

EP3239080B1 - Stapelmagazin für stückgüter aus flachmaterial

Info

Publication number: EP3239080B1
Application number: EP16167303.3A
Authority: EP
Inventors: Jörg Sander; Roland Treu; Josef Weis
Original assignee: Pouch Partners GmbH
Current assignee: Pouch Partners GmbH
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2022-12-14
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: EP3239080A1; ES2936344T3; US20170313529A1; US10370208B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Stapelmagazin zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern aus Flachmaterial und ein entsprechendes Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11 und wie bekannt aus DE 32 37 943 A1 .
Stückgüter aus Flachmaterial, wie beispielsweise gefaltete Beutel oder Schläuche sowie Folienzuschnitte im Allgemeinen dienen als Rohmaterial für die Verpackung von insbesondere flüssigen Produkten und werden für die Herstellung der Verpackungen in Stapelmagazinen bereitgestellt. Derartige Magazine basieren vorzugsweise auf einer Schwerkraftförderung durch Nachrücken der Stückgüter und umfassen zu diesem Zweck einen Magazinschacht mit einer oberen Öffnung zum stapelweisen Zuführen der Stückgüter und mit einer unteren Öffnung zur maschinellen Entnahme einzelner Stückgüter, beispielsweise mittels Ansaugmechanismen.
Besonders hohe Anforderungen bestehen bei beutelförmigen Stückgütern, die längsgefaltet vorliegen und zusätzlich einen nach innen eingefalteten Beutelboden aufweisen. Diese Stückgüter sind im Bereich des Beutelbodens dicker als an ihrem entgegengesetzten Ausgussende. Noch ausgeprägter können derartige Dickenunterschiede bei Stückgütern mit einseitig ausgebildeten Funktionselementen, wie beispielsweise Reißverschlüssen, Membranen oder dergleichen, sein. Beim Stapeln in geraden Schächten folgt daraus eine nach oben hin zunehmende Schrägstellung der Stückgüter, so dass nur vergleichsweise niedrige Stapel möglich sind.
Aus der US 5 219 092 A ist ferner ein Stapelmagazin bekannt mit einem Magazinschacht zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern aus Flachmaterial, wobei der Magazinschacht eine untere Öffnung zur Entnahme der Stückgüter und darüber zwei einander gegenüberliegende seitliche Schachtbegrenzungen zur Führung der Stückgüter umfasst, und wobei an einer der einander gegenüberliegenden Schachtbegrenzungen etagenförmig übereinander angeordnete und in den Magazinschacht ragende Tragstrukturen zum einseitigen Abstützen der Stückgüter ausgebildet sind.
Um eine größere Anzahl derartiger Stückgüter automatisch in einem Stapelmagazin bereitstellen zu können, schlägt die DE 101 25 501 A1 einen trommelartigen Magazinschacht mit zwei einander gegenüberliegenden bogenförmig gekrümmten Schachtwänden vor. Die dickeren Beutelböden werden dann an der Schachtwand mit dem größeren Krümmungsradius geführt. Für eine Schwerkraftförderung der Stückgüter wird der trommelförmige Magazinschacht schließlich schrittweise weiter gedreht.
Nachteilig ist an diesem Konzept, dass die Trommelkrümmungen an die jeweiligen Beuteldicken angepasst werden müssen, dass die Kapazität auch derartiger Stapelmagazine verbesserungswürdig ist, und dass die Konstruktion und der Betrieb der drehbaren Trommel aufwändig sind.
Es besteht daher der Bedarf für ein Stapelmagazin und ein Verfahren zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern aus Flachmaterial, bei denen die oben genannten Schwierigkeiten zumindest teilweise überwunden werden können. Insbesondere ist es wünschenswert, Stapelmagazine mit einer möglichst einfachen Konstruktion und geringer Anzahl bewegter Komponenten bereitzustellen.
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Stapelmagazin nach Anspruch 1 gelöst. Demnach umfasst dieses einen Magazinschacht zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern aus Flachmaterial, an dem eine obere Öffnung zum insbesondere stapelweisen Zuführen der Stückgüter, eine untere Öffnung zur Entnahme der Stückgüter, und dazwischen wenigstens zwei einander gegenüberliegende seitliche Schachtbegrenzungen zur Führung der Stückgüter ausgebildet sind.
Ferner sind an wenigstens einer der einander gegenüberliegenden Schachtbegrenzungen etagenförmig übereinander angeordnete und in den Magazinschacht ragende Tragstrukturen zum einseitigen Abstützen der Stückgüter ausgebildet. Die Tragstrukturen bilden einseitige Rückhalteetagen zum vorübergehenden Rückhalten der Stückgüter aus. Die Tragstrukturen sind beim Betrieb des Stapelmagazins stationär.
Die ersten und zweiten Tragstrukturen müssen nicht durchgehend nur auf einer bestimmten Seite des Magazinschachts ausgebildet sein, sondern könnten als vertikale Teilabschnitte des Magazinschachts einander jeweils gegenüberliegend an unterschiedlichen Seiten des Magazinschachts ausgebildet sein.
Der Magazinschacht eignet sich sowohl für Flachmaterial mit in Seitenerstreckung einheitlicher Dicke als auch für Flachmaterial mit in Seitenerstreckung asymmetrischer Dicke, wie beispielsweise für längsgefaltete Beutelrohlinge mit einer Einfaltung im Bereich des Beutelbodens. Unter asymmetrischen Stückgütern sind insbesondere solche gemeint, die im Bereich einer Einfaltung, eines Reißverschlusses oder einer Funktionsmembran dicker sind als in einem entgegengesetzten Endbereich.
Unter der Seitenerstreckung der Stückgüter ist stets diejenige gemeint, die sich im Stapelmagazin von der ersten zur zweiten Schachtbegrenzung erstreckt. Die Seitenerstreckung kann beispielsweise eine zwischen einem Beutelboden und einer entgegengesetzten Ausgussseite definierte Längserstreckung sein oder eine orthogonal dazu definierte Quererstreckung. Durch Stapeln mit einer von der ersten zur zweiten Schachtbegrenzung verlaufenden Quererstreckung lässt sich beispielsweise vermeiden, dass sich langgestreckte Stückgüter beim Abstützen an den Tragstrukturen auf unerwünschte Weise durchbiegen.
Asymmetrische Stückgüter werden dem Magazinschacht vorzugsweise derart zugeführt, dass ihre dickeren Enden, wie beispielsweise eingefaltete Beutelböden oder Enden mit Reißverschlüssen, Membranen oder dergleichen, an der den Tragstrukturen abgewandten Schachtbegrenzung geführt werden. Entsprechend können sich die dünneren Enden der Stückgüter einseitig an den Tragstrukturen abstützen. Die aufliegenden dünneren Enden werden von den Tragstrukturen beim Nachrücken des Stapels zunächst zurückgehalten und rutschen schließlich bei fortgesetztem Nachrücken der vorauslaufenden Stückgüter automatisch von den Tragstrukturen ab. Dieses Wirkprinzip funktioniert auch bei Stückgütern mit gleichmäßiger Dicke.
Die Stückgüter sind insbesondere Beutelrohlinge mit einem nach innen eingefalteten Bodenbereich. Die Stückgüter sind dann am eingefalteten Ende im Wesentlichen doppelt so dick wie an ihrem entgegengesetzten Ende. Beispielsweise beträgt die Länge des eingefalteten Bereichs ein Drittel bis ein Zehntel der Seitenerstreckung der Stückgüter. Derartige Beutelrohlinge bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff und dienen beispielsweise der Verpackung von Getränken, Kosmetikartikeln, Blutkonserven oder dergleichen. Die Stückgüter sind insbesondere Standbodenbeutel, die in den Bereichen der Lebensmittelindustrie, der Pharmakologie oder im Bereich der Kosmetik zur Aufnahme von flüssigen oder festen Substanzen eingesetzt werden. Derartige Beutel bestehen zumeist aus Kunststofffolien oder Aluminium-Kunststofflaminaten, deren Ränder in geeigneter Weise, insbesondere durch Verschweißen, miteinander verbunden sind. Die Stückgüter können aber auch Schläuche, Folienzuschnitte im Allgemeinen, Kartonzuschnitte oder dergleichen sein.
Allgemein ist unter einem Flachmaterial zu verstehen, dass die Stückgüter wenigstens eine Seitenerstreckung aufweisen, die ihre Dicke um ein Vielfaches übersteigt, insbesondere wenigstens um das Zwanzigfache.
Das Stapelmagazin eignet sich sowohl für im Wesentlichen starres Flachmaterial, im Sinne von selbsttragend, als auch für biegsames Flachmaterial, im Sinne von nicht selbsttragend.
Vorzugsweise bilden die Tragstrukturen einseitige Rückhalteetagen aus und weisen in Förderrichtung einen derartigen Abstand voneinander auf, dass sich die Stückgüter bei einem Nachrücken an der den Tragstrukturen entgegengesetzten Schachtbegrenzung zunehmend neigen können, bis sie von den Tragstrukturen in die jeweils nächsttiefere Rückhalteetage abrutschen. Bei der Schwerkraftförderung liegen die Stückgüter - einzeln oder in Teilstapeln - auf den Tragstrukturen einer Rückhalteetage vorübergehend einseitig auf. An ihren entgegengesetzten Enden liegen die Stückgüter durchgehend auf vorauslaufenden Stückgütern auf.
Bezogen auf die Horizontale oder eine zur Förderrichtung orthogonale Ebene rutschen die Stückgüter beispielsweise bei einem Neigungswinkel von 1 bis 45° von den Tragstrukturen ab, insbesondere bei einem Neigungswinkel von 10 bis 20°. Bei biegsamen Stückgütern ist der Neigungswinkel am Auflagepunkt an der Tragstruktur definiert.
Der Stapel wird an den Tragstrukturen segmentiert und das Stapelgewicht dadurch auf mehrere Rückhalteetagen des Magazinschachts verteilt. Dadurch wird insbesondere ein am unteren Ende des Magazinschachts ausgebildeter Stapelrückhalter entlastet. Ferner lässt sich eine schräge Stapelung asymmetrischer Stückgüter etagenweise kompensieren. Die Tragstrukturen sind stationär, so dass Schaltmechanismen, Förderantriebe, Steuerungen oder dergleichen für die Schwerkraftförderung innerhalb des Magazinschachts entbehrlich sind.
Vorzugsweise sind die Tragstrukturen in Förderrichtung in Abständen von 0,1 bis 20 mm ausgebildet und/oder haben eine Tiefe von 1 bis 10 mm orthogonal zur Förderrichtung. Innerhalb der obigen Wertebereiche lassen sich Stückgüter unterschiedler Dicke, Asymmetrie, Biegesteifigkeit und Seitenerstreckung (zwischen den seitlichen Schachtbegrenzungen) mittels etagenweise entlasteter Schwerkraftförderung bereitstellen. Zwischen den Tragstrukturen sind vorzugsweise in Stapelrichtung durchgehend oder auch nur abschnittsweise einheitliche Abstände ausgebildet. Diese können jedoch auch in beliebigen vertikalen Verteilungsmustern innerhalb des obigen Wertebereichs ausgebildet sein. Ebenso können die Abstände in einem Bereich unmittelbar oberhalb eines Entnahmebereichs des Magazinschachts speziell an das Stapelverhalten der Stückgüter angepasst sein, um den untersten Teilstapel zu optimieren.
Erfindungsgemäß sind den Tragstrukturen gegenüber liegende Bereiche der zweiten Schachtbegrenzung zur gleitenden Führung der Stückgüter ausgebildet und weisen insbesondere eine Rauheit von weniger als 1 mm auf. Dies ermöglicht ein quasi-kontinuierliches Nachrücken der Stückgüter an der den Tragstrukturen gegenüberliegenden Schachtbegrenzung.
Vorzugsweise definieren die Tragstrukturen zur jeweils gegenüberliegenden Schachtbegrenzung eine lichte Weite, die kleiner ist als eine zugeordnete bzw. richtungsgleiche Seitenerstreckung der Stückgüter. Somit stützen sich beispielsweise orthogonal zur Förderrichtung ausgerichtete Stückgüter zuverlässig auf den Tragstrukturen ab. Anders gesagt überlappen die Stückgüter bei orthogonaler Ausrichtung mit den Tragstrukturen. Bei zunehmender Schrägstellung der Stückgüter rutschen diese an der freien Oberkante der Tragstrukturen nach unten und rutschen schließlich auf die nächsttiefere Rückhalteetage ab. Für eine etagenweise Schwerkraftförderung der Stückgüter wird die lichte Weite an die Seitenerstreckung der Stückgüter angepasst oder umgekehrt.
Erfindungsgemäß sind die Tragstrukturen in Form einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Zahnung, insbesondere bestehend aus einer beliebigen Anzahl horizontal ausgerichteter und/oder aneinander gereihter Zähne, ausgebildet. Die jeweils oberen Zahnflanken bilden dann Rückhalteetagen aus. Die Zahnung ist in Form eines horizontal durchgehenden Sägezahns oder einer horizontal ausgerichteten Reihe von Sägezähnen ausgebildet mit im Wesentlichen horizontalen oberen Zahnflanken. Die Zahnung ist vorzugsweise mit einem einheitlichen Zahnabstand ausgebildet. Mit Hilfe einer Zahnung lässt sich der Stapel aus Stückgütern in eine Vielzahl von Teilstapeln segmentieren. Ebenso können sich einzelne Stückgüter an den einzelnen Rückhalteetagen vorübergehend abstützen.
Ein an die untere Öffnung angrenzender Bereich des Magazinschachts ist dann vorzugsweise ohne Zahnung ausgebildet, so dass die Stückgüter angrenzend an die untere Öffnung eine reproduzierbare Lage einnehmen, beispielsweise bezüglich eines dort ausgebildeten Stapelrückhalters. Somit können die Stückgüter von einem Sauggreifer oder dergleichen an einer reproduzierbaren Stelle übernommen werden.
Vorzugsweise ist der Magazinschacht gegenüber der Vertikalen um bis zu 45° geneigt, insbesondere um bis zu 30°. Es sind dann vorzugsweise beide einander gegenüberliegenden Schachtbegrenzungen derart parallel zueinander geneigt, dass eine der Schachtbegrenzung im Wesentlichen überhängend verläuft. Die überhängende Schachtbegrenzung ist dann vorzugsweise diejenige mit den Tragstrukturen. Folglich rutschen die Stückgüter seitlich gegen die den Tragstrukturen gegenüberliegende Schachtbegrenzung im Sinne eines seitlichen Anschlags. Dadurch ist die seitlich Positionierung der Stückgüter an den Rückhalteetagen besonders gut reproduzierbar. Entsprechend lässt sich der Übergang vom Zurückhalten zum Abrutschen der Stückgüter an den Rückhalteetagen präzise vorgeben.
Vorzugsweise sind die Schachtbegrenzungen als Wände mit in Förderrichtung verlaufenden Schlitzen für einen seitlichen Durchgriff zu den Stückgütern ausgebildet. Dies ermöglicht beispielsweise eine manuelle Grundbefüllung, Teilbefüllung oder Nachbefüllung des Stapelmagazins. Ebenso ist eine maschinelle Befüllung des Stapelmagazins mit Hilfe eines für den seitlichen Durchgriff geeigneten Staplers oder dergleichen denkbar.
Die Schachtbegrenzungen könnten ebenso aus jeweils wenigstens zwei nebeneinander verlaufenden Führungsschienen oder dergleichen bestehen. Insbesondere für die den Tragstrukturen gegenüberliegenden Schachtbegrenzung lässt sich dadurch eine besonders gut einsehbare und gut zugängliche Schachtbegrenzung bereitstellen. Anders gesagt, könnte der Magazinschacht in Form eines Käfigs mit in Förderrichtung verlaufenden Führungsschienen, Wandsegmenten oder dergleichen ausgebildet sein.
Vorzugsweise besteht der Magazinschacht aus wenigstens einem Kunststoff-Spritzgussteil und ist insbesondere einstückig ausgebildet. Derartige Stapelmagazine lassen sich kostengünstig in großen Stückzahlen herstellen und eignen sich insbesondere als transportable Einheiten, um die Stückgüter gemeinsam mit den Stapelmagazinen zu transportieren und vorzuhalten und die Stapelmagazine nach Entleerung und Austausch in den Produktkreislauf zurückzuführen.
Vorzugsweise ist die erste Schachtbegrenzung austauschbar an dem Magazinschacht befestigt. Der Magazinschacht kann dann einfach an unterschiedliche Stückgüter angepasst werden, insbesondere zur Anpassung an die Dicke und/oder Biegesteifigkeit der Stückgüter.
Vorzugsweise ist die erste und/oder zweite Schachtbegrenzung bezüglich des Magazinschachts orthogonal zur Förderrichtung verschiebbar ausgebildet. Der Magazinschacht kann dann einfach an unterschiedliche Stückgüter angepasst werden, insbesondere zur Anpassung an die Seitenerstreckung der Stückgüter.
Vorzugsweise ist im Bereich der unteren Öffnung, insbesondere an wenigstens zwei Schachtbegrenzungen, ein Stapelrückhalter ausgebildet. Der Stapelrückhalter ist dann so ausgebildet, dass er eine Selbstentladung des Stapelmagazins aufgrund der Schwerkraft verhindert. Das unterste Stückgut liegt derart auf dem Stapelrückhalter auf, dass der unterste Teilstapel nicht aus dem Magazinschacht fallen kann. Vielmehr ist der Stapelrückhalter so ausgebildet, dass das unterste Stückgut von einem Sauggreifer oder anderweitigen Greifmechanismus aus der unteren Öffnung und/oder aus dem Stapelrückhalter herausgezogen werden kann. Somit wird eine kontrollierte Entnahme einzelner Stückgüter ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst das Stapelmagazin ferner wenigstens einen Sauggreifer zur Einzelentnahme der Stückgüter aus dem Stapelrückhalter. Sauggreifer eignen sich für unterschiedliche Materialien, wie beispielsweise Kunststofffolien, Kartonagen oder dergleichen und ermöglichen eine gesteuerte Übergabe der Stückgüter zur weiteren Verarbeitung.
Ein nicht von der Erfindung umfasstes Verfahren dient zum Vereinzeln von Stückgütern aus Flachmaterial, insbesondere von Folienzuschnitten oder Beutelrohlingen, wobei ein mit den Stückgütern gefülltes Stapelmagazin nach wenigstens einer der vorigen Ausführungsformen im Arbeitsbereich einer Entnahmevorrichtung angedockt wird, die insbesondere wenigstens einen Sauggreifer umfasst, und wobei die Stückgüter mittels der Entnahmevorrichtung einzeln entnommen werden. Das Stapelmagazin wird ferner bei oder nach Entnahme der Stückgüter gegen ein weiteres mit Stückgütern gefülltes Stapelmagazin ausgetauscht. Dadurch wird ein Einfüllen der Stückgüter in das Stapelmagazin im Arbeitsbereich der Vereinzelung entbehrlich.
Die gefüllten Stapelmagazine werden demnach als transportable Einheiten bereitgestellt, wobei die Stückgüter beispielsweise durch Stapelrückhalter, Deckel und/oder Transportverpackungen gegen ein Herausfallen aus den Stapelmagazinen gesichert sind. Entleerte Stapelmagazine können wiederverwendet werden.
Für die Stapelmagazine ist beispielsweise eine entsprechende Andockstation mit geeigneten Führungen, lösbaren Verankerungen oder dergleichen im Bereich der Entnahmevorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise sind zwei abwechselnd betreibbare Andockstationen und/oder zwei abwechselnd betreibbare Entnahmevorrichtungen vorhanden. Dadurch wird ein fliegender Wechsel zwischen einem entleerten und einem gefüllten Stapelmagazin ermöglicht und damit eine kontinuierliche Vereinzelung der Stückgüter, beispielsweise für einen Weitertransport der vereinzelten Stückgüter als kontinuierlicher Produktstrom zu Maschinen für die Herstellung von Getränkeverpackungen und/oder zum Abfüllen eines Getränks oder anderweitigen Produkts.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einem Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Demnach dient dieses zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern aus Flachmaterial, insbesondere von Folienzuschnitten oder Beuteln. Die Stückgüter werden insbesondere stapelweise einem Magazinschacht mit zwei einander gegenüberliegenden seitlichen Schachtbegrenzungen von oben zugeführt. Ferner werden die Stückgüter derart zugeführt, dass eine seitliche Erstreckung der Stückgüter größer ist als eine dieser zugeordnete lichte Weite des Magazinschachts, die zwischen etagenweise in den Magazinschacht ragenden Tragstrukturen und der jeweils gegenüberliegenden Schachtbegrenzung definiert ist. Ferner wird bei der Schwerkraftförderung ein Ende der Stückgüter vorübergehend von den Tragstrukturen zurückgehalten, während das entgegengesetzte Ende der Stückgüter auf vorauslaufenden Stückgütern aufliegend nachrückt. Die Tragstrukturen sind hierzu als im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Zahnung in Form eines horizontal durchgehenden Sägezahns oder einer horizontal ausgerichteten Reihe von Sägezähnen mit im Wesentlichen horizontalen oberen Zahnflanken ausgebildet. Das Nachrücken wird durch eine Einzelentnahme des jeweils untersten Stückguts verursacht.
Vorzugsweise neigen sich die Stückgüter durch Nachrücken der vorauslaufenden Stückgüter so weit, dass sie von den Tragstrukturen in darunter ausgebildete Rückhalteetagen oder einen Entnahmebereich des Magazinschachts abrutschen.
Vorzugsweise werden die Stückgüter im Bereich einer unteren Öffnung des Magazinschachts gestapelt gegen ein Herausfallen zurückgehalten, und die Stückgüter werden aus der unteren Öffnung unter Nachrücken nachlaufender Stückgüter einzeln herausgezogen. Somit lassen sich die Stückgüter zuverlässig und unter Vermeidung hoher Auflagegewichte auf dem Stapelrückhalter vereinzeln.
Vorzugsweise werden die Stückgüter mit einer Erstreckung in Richtung der lichten Weite zugeführt, die 0,1 % bis 5% größer ist als die lichte Weite. Dies ermöglicht für unterschiedlich dicke und/oder biegesteife Stückgüter ein etagenweises Rückhalten an den Tragstrukturen und ein zuverlässiges Abrutschen von den Tragstrukturen durch Schrägstellen.
Vorzugsweise sind die Stückgüter Beutelrohlinge, insbesondere solche mit nach innen gefaltetem Boden, und werden mit ihrer Bodenseite an der den Tragstrukturen entgegengesetzten Schachtbegrenzung geführt. Somit lässt sich eine Schrägstapelung aufgrund asymmetrischer Wanddickenverteilung an den einzelnen Rückhaltetagen kompensieren. Es ist aber auch möglich, derartige Beutel in einer diesbezüglich um 90° gedrehten Ausrichtung zu stapeln, so dass eine den Beutelboden und das Ausgussende verbindende Seite von den Tragstrukturen etagenweise zurückgehalten wird.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Stückgüter höchstens 5% der Seitenerstreckung, insbesondere höchstens 1%. Die Dicke der Stückgüter wird hierbei durch ihren Maximalwert definiert, der beispielsweise im Bereich eines nach innen gefalteten Folienabschnitts vorliegt. Derartige Stückgüter eignen sich besonders für eine etagenweise Schwerkraftförderung mittels Tragstrukturen, die im Wesentlichen als horizontal verlaufende Zahnung oder Wellung ausgebildet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Figur 1: einen schematischen seitlichen Schnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform;
Figur 2: eine schematische isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform; und
Figur 3A und 3B: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wie die Figur 1 erkennen lässt, umfasst das Stapelmagazin 1 einen Magazinschacht 2 zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern 3 aus Flachmaterial. An dem Magazinschacht 2 ist eine obere Öffnung 4 zum insbesondere stapelweisen Zuführen der Stückgüter 3 und eine untere Öffnung 5 zur Einzelentnahme der Stückgüter 3 ausgebildet.
Der Magazinschacht 2 umfasst eine erste seitliche Schachtbegrenzung 6 zur einseitigen Rückhaltung einzelner Stückgüter 3 oder von Teilstapeln 3a bestehend aus Stückgütern 3. Der Magazinschacht 2 umfasst ferner eine gegenüber liegende zweite seitliche Schachtbegrenzung 7 zur gleitenden Führung der Stückgüter 3 oder Teilstapel 3a. Die erste Schachtbegrenzung 6 umfasst etagenförmig übereinander angeordnete Tragstrukturen 8 mit Auflageflächen 8a zur formschlüssigen Rückhaltung von Stückgütern 3 mit einer Seitenerstreckung 9. Die Tragstrukturen 8 sind beispielsweise als im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Zahnung 8b ausgebildet.
Im Bereich der unteren Öffnung 5 ist wenigstens ein Stapelrückhalter 10 ausgebildet, der verhindert, dass sich das bestückte Stapelmagazin 1 durch den Einfluss der Schwerkraft nach unten hin von selbst entlädt. Der Stapelrückhalter 10 umfasst wenigstens zwei Auflageflächen 10a für einen unteren Teilstapel 3b, der von einem am unteren Ende des Magazinschachts 2 ausgebildeten Entnahmebereich 2a ohne Tragstrukturen 8 aufgenommen wird.
Die seitlichen Schachtbegrenzungen 6, 7 sind durch Schachtwände 11 oder dergleichen Strukturen miteinander verbunden, von denen in der Figur 1 lediglich eine beispielhaft dargestellt ist.
Vorzugsweise sind in der ersten und zweiten Schachtbegrenzung 6, 7 und/oder in den verbindenden Schachtwänden 11 jeweils einander gegenüberliegend und in Förderrichtung 12 verlaufende Aussparungen 13 ausgebildet, die einen seitlichen Durchgriff ins Innere des Magazinschachts 2 ermöglichen, um beispielsweise einen Stapel aus Stückgütern 3 in den Magazinschacht 2 einzulegen.
Wie die Figur 2 stark schematisiert und nicht größenmaßstäblich erkennen lässt, sind die Tragstrukturen 8 etagenweise in dem Magazinschaft 2 ausgebildet. Die Auflageflächen 8a der Tragstrukturen 8 bilden Rückhalteetagen 14 aus, die einzelne Stückgüter 3 oder Teilstapel 3a während der Schwerkraftförderung vorübergehend einseitig zurückhalten. Die Auflageflächen 8a sind in vertikalen Abständen 15 zueinander angeordnet, die an die Seitenerstreckung 9, eine Dicke 16 und/oder eine Biegesteifigkeit der Stückgüter 3 angepasst sind.
Wie die Figur 2 ferner schematisch erkennen lässt, kann die erste Schachtbegrenzung 6 beispielsweise aus wenigstens zwei vorzugsweise vertikalen oder auch gegenüber der vertikalen gekippten Schienen 6b bestehen, an denen die Tragstrukturen 8 in Form von Kragkonsolen oder dergleichen ausgebildet sind. Ebenso können die Schachtbegrenzungen 6, 7 und die Schachtwände 11 im Wesentlichen als Käfig ausgebildet sein, der dann vorzugsweise im Bereich der zweiten Schachtbegrenzung 7 weitere (lediglich schematisch angedeutete) Führungsschienen 7b oder dergleichen zur gleitenden Führung der Stückgüter 3 umfasst.
Der Magazinschacht 2 kann prinzipiell einen beliebigen Querschnitt aufweisen, sofern einander gegenüberliegende Schachtwände 6, 7 geeignet an Formgebung, Dicke und/oder Biegesteifigkeit der Stückgüter 3 angepasst sind und zudem einseitig Rückhalteetagen 14 umfassen.
Ebenso könnte der Magazinschacht 2 gegen die Vertikale geneigt sein, sofern ein Nachrücken der Stückgüter 3 mittels Schwerkraft gegeben ist. Die Neigung gegenüber der Vertikalen beträgt dann beispielsweise bis zu 45°, insbesondere bis zu 30°.
Die Entnahme der einzelnen Stückgüter 3 aus dem Magazinschacht 2 erfolgt vorzugsweise in Förderrichtung 12, ist jedoch insbesondere bei biegesteifen Stückgütern 3 in einer dazu orthogonalen Richtung 17 möglich, beispielsweise mittels Transportrollen, Sauggreifern oder dergleichen.
Die Figuren 3A und 3B verdeutlichen schematisch die Funktion des Stapelmagazins 1. Der Einfachheit halber sind lediglich die erste Schachtbegrenzung 6 mit ihren zwei untersten Tragstrukturen 8, die ihr gegenüber liegende zweite Schachtbegrenzung 7 und der untere Stapelrückhalter 10 dargestellt. Die Tragstrukturen 8 bilden mit ihren Auflageflächen 8a eine obere Rückhalteetage 14a und eine untere Rückhalteetage 14b aus. Darunter befindet sich der Entnahmebereich 2a, in dem ein unterer Teilstapel 3b auf dem Stapelrückhalter 10 aufliegt.
Die Stückgüter 3 sind beispielhaft als Beutelrohlinge mit einer Einfaltung 3c im Bereich des Beutelbodens dargestellt. Folglich weisen die Stückgüter 3 im Bereich der Einfaltung eine (übertrieben dargestellte) Dicke 16 auf, die größer ist als am entgegengesetzten Ausgussende des Beutelrohlings. Demnach ist die Dicke 16 der Stückgüter 3 entlang der Seitenerstreckung 9 asymmetrisch verteilt.
Die Tragstrukturen 8 haben eine Tiefe 18 von vorzugsweise 1 bis 10 mm orthogonal zur Förderrichtung 12.
Zwischen der zweiten Schachtbegrenzung 7 und den Tragstrukturen 8 ist eine lichte Weite 19 definiert, die kleiner ist als die (bei orthogonaler Ausrichtung zur Förderrichtung 12) richtungsgleich definierte Seitenerstreckung 9 der Stückgüter 3.
Stückgüter 3 mit asymmetrischer Dickenverteilung werden an ihren dünneren Enden 3d vorübergehend von den Tragstrukturen 8 auf den Rückhalteebenen 14, 14a, 14b formschlüssig zurückgehalten. Demgegenüber liegen die dickeren Enden 3e der Stückgüter 3 während der Schwerkraftförderung durchgehend aufeinander und können an der zweiten Schachtbegrenzung 7 ungehindert nach unten gleiten, so dass sie mit jeder Entnahme 20 eines Stückguts 3 mittels Schwerkraft um eine Förderposition nach unten nachrücken.
Die Figur 3B zeigt einen Zustand, nach dem die untersten beiden Stückgüter 3 der Figur 3A mittels einer Entnahmevorrichtung 21, beispielsweise mittels eines Sauggreifers, aus dem Entnahmebereich 2a entnommen wurden. Die Entnahme 20 biegsamer Stückgüter 3 erfolgt beispielsweise in Förderrichtung 12, in dem die Stückgüter 3 aus dem Stapelrückhalter 10 herausgezogen werden. Die Funktion von Entnahmevorrichtungen 21 und zugehörigen Betätigungsmechanismen ist an sich bekannt und daher nicht näher erläutert.
Infolge der Entnahme 20 der untersten beiden Stückgüter 3 aus dem Teilstapel 3b der Fig. 3A sind die diesen nachlaufenden Stückgüter 3 an der zweiten Schachtbegrenzung 7 nach unten nachgerückt, so dass sich die auf den Tragstrukturen 8 einseitig aufliegenden Stückgüter 3 in der Fig. 3B geneigt haben. Demnach ist ein mittleres Stückgut 3' von der unteren Rückhalteetage 14b in den Entnahmebereich 2a abgerutscht. Ferner rutscht das oberste Stückgut 3 der Fig. 3B gerade von der Tragstruktur 8 der oberen Rückhalteetage 14a in die untere Rückhalteetage 14b ab.
Etagenweises Rückhalten 22 und Nachrücken 23 sind in der Fig. 3B durch Pfeile gekennzeichnet. Das bei der Entnahme 20 von Stückgütern 3 unmittelbar verursachte Nachrücken an der zweiten Schachtbegrenzung 7 führt je nach Neigungswinkel α der einzelnen Stückgüter 3 entweder zu einem Rückhalten 22 an den jeweiligen Tragstrukturen 8 oder zu einem etagenweisen Nachrücken 23 in die nächsttiefere Rückhalteetage 14. Bei der Schwerkraftförderung der Stückgüter 3 wechseln sich somit auf der Seite der ersten Schachtbegrenzung 6 Phasen des Rückhaltens 22 und Phasen des Nachrückens 23 ab.
Die Tagstrukturen 8 kompensieren hierbei eine asymmetrische Dickenverteilung der Stückgüter 3 und ermöglichen somit auch in einem geradlinig aufrecht stehenden Magazinschacht 2 eine zuverlässige und gleichmäßige Schwerkraftförderung der Stückgüter 3 über die gesamte Länge des Magazinschachts 2. Nichtsdestoweniger ist eine funktional gleichwertige Schwerkraftförderung auch bei einer gleichmäßigen Dickenverteilung der Stückgüter 3 gegeben.
Vorzugsweise ist die Seitenerstreckung 9 der Stückgüter 3 um 0,1 bis 5% größer als die lichte Weite 19. Hierbei kann die Erstreckung 9 bei biegesteifen Stückgütern 3 kleiner sein als bei biegsamen Stückgütern 3, wie beispielsweise Folienzuschnitten, Folienbeuteln oder dergleichen.
Die erste und zweite Schachtbegrenzung 6, 7 kann gegenüber der Vertikalen um bis zu 45° geneigt sein, insbesondere um bis zu 30°. Die erste Schachtbegrenzung 6 ist dann insbesondere im Wesentlichen überhängend ausgebildet. Folglich rutschen die Stückgüter 3 seitlich gegen die zweite Schachtbegrenzung 7, die folglich als seitlicher Anschlag für die Stückgüter 3 wirkt. Prinzipiell wäre aber auch eine entgegengesetzte Neigung des Magazinschachts 2 denkbar.
Die erste Schachtbegrenzung 6 kann zudem austauschbar an dem Stapelmagazin 1 ausgebildet sein, um diese an unterschiedliche Stückgüter 3 mit geringem Materialaufwand und Arbeitsaufwand anzupassen.
Ebenso kann das Stapelmagazin 1, gegebenenfalls auch paarweise, schnellwechselbar im Bereich der Entnahmevorrichtung 21 verankert werden, um beispielsweise entleere Stapelmagazine 1 gegen fertig bestückt vorgehaltene Stapelmagazine 1 auszutauschen. Zum Andocken geeignete Tragegestelle, Führungen, Kupplungen oder dergleichen für Stapelmagazine 1 sind prinzipiell bekannt und daher nicht dargestellt.
Dadurch, dass die Stückgüter 3 etagenweise auf den Tragstrukturen 8 aufliegen, wird der Stapelrückhalter 10 lediglich von dem unteren Teilstapel 3b belastet. Somit können Stapelrückhalter 10 und Sauggreifer 21 mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand arbeiten. Dies reduziert den apparativen Aufwand und den Verschleiß für bzw. bei der Entnahme 20.
Mit dem Stapelmagazin 1 kann wie folgt gearbeitet werden:
Ein Stapel mit Stückgütern 3 wird beispielsweise manuell von oben in den Magazinschacht 2 eingefüllt. Hierbei haben die Stückgüter 3 eine zwischen den seitlichen Schachtbegrenzungen 6, 7 definierte Seitenerstreckung 9, die größer ist als die lichte Weite 19 zwischen den Tragstrukturen 8 und der zweiten Schachtbegrenzung 7. Die Stückgüter 3 werden derart in den Magazinschacht 2 eingefüllt, dass sie an ihren der zweiten Schachtbegrenzung 7 zugewandten Enden 3e aufeinander aufliegen.
Alternativ können die Stapelmagazine 1 fertig bestückt vorgehalten und im Bereich der Entnahmevorrichtung 21 angedockt werden.
Durch sukzessive Entnahme 20 einzelner Stückgüter 3 im Bereich der Stapelrückhalter 10 rücken die Stückgüter 3 auf ihren der zweiten Schachtbegrenzung 7 zugewandten Enden 3e unmittelbar nach. Je nach dem dadurch an den Tragstrukturen 8 resultierenden Neigungswinkel α der Stückgüter 3 werden diese einseitig von den Tragstrukturen 8 zurückgehalten oder rutschen von diesen einseitig in die nächsttiefere Rückhalteetage 14 ab. Beispielsweise rutschen die Stückgüter bei Überschreiten eines vorgegebenen Neigungswinkels α von 1 bis 45°, insbesondere von 5 bis 30°, ab.
Die Vereinzelung der Stückgüter 3 erfolgt im Bereich der Stapelrückhalter 10 mit einem vergleichsweisen geringen Kraftaufwand. Die entnommenen Stückgüter 3 können daher zuverlässig ihrer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Das Stapelmagazin 1 wird entweder während der laufenden Vereinzelung vor Ort nachgefüllt oder gegen ein fertig mit Stückgütern 3 gefülltes Stapelmagazin 1 ausgetauscht. Ein Austausch erfolgt vorzugsweise nach vollständiger Entleerung des jeweiligen Stapelmagazins 1 und/oder ist besonders vorteilhaft bei abwechselndem Betrieb im Bereich der Entnahmevorrichtung 21 zeitlich überlappend angedockter Stapelmagazine 1 möglich.
Die etagenweise Schwerkraftförderung erfordert keine beweglichen Fördermittel zwischen der oberen Öffnung 4 und der unteren Öffnung 5 des Magazinschachts 2. Dies vereinfacht die Einsicht in den Magazinschacht 2 sowie einen Durchgriff zum Beladen des Magazinschachts 2. Ebenso werden Gefahrenquellen durch bewegte Maschinenteile minimiert. Das Stapelmagazin 1 ist zudem besonders einfach zu reinigen.
Durch das Wegfallen bewegter Komponenten im Bereich des Magazinschachts 2 lassen sich zudem die Tragstrukturen 8 beziehungsweise die zugehörige Schachtbegrenzung 6 vergleichsweise einfach für einen Formatwechsel austauschen. Ebenso lässt sich das Stapelmagazin 1 mit geringem mechanischem Aufwand als Mehrformatmagazin ausbilden, da sich beispielsweise die lichte Weite 19 durch einfaches Verschieben der ersten und/oder zweiten Schachtbegrenzung 6, 7 orthogonal zur Förderrichtung 12 anpassen lässt.
Ferner lassen sich auch bei unterschiedlichen Füllzuständen des Stapelmagazins 1 stabile Stapelniveaus in den einzelnen Rückhalteetagen 14 und im Entnahmebereich 2a des Magazinschachts 2 einhalten. Die Gefahr eines Staus der Stückgüter 3 im Magazinschacht 2 wird dadurch reduziert.

Claims

Stapelmagazin (1), umfassend einen Magazinschacht (2) zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern (3) aus Flachmaterial, der eine obere Öffnung (4) zum insbesondere stapelweisen Zuführen der Stückgüter, eine untere Öffnung (5) zur Entnahme der Stückgüter, und dazwischen wenigstens zwei einander gegenüberliegende seitliche Schachtbegrenzungen (6, 7) zur Führung der Stückgüter umfasst, wobei an einer der einander gegenüberliegenden Schachtbegrenzungen (6) etagenförmig übereinander angeordnete und in den Magazinschacht ragende Tragstrukturen (8) in Form einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Zahnung (8b) zum einseitigen Abstützen der Stückgüter ausgebildet sind, und wobei den Tragstrukturen (8) jeweils gegenüber liegende Bereiche der anderen Schachtbegrenzung (7) zur gleitenden Führung der Stückgüter (3) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung (8b) in Form eines horizontal durchgehenden Sägezahns oder einer horizontal ausgerichteten Reihe von Sägezähnen mit im Wesentlichen horizontalen oberen Zahnflanken ausgebildet ist.
Stapelmagazin nach Anspruch 1, wobei die Tragstrukturen (8) Rückhalteetagen (14) ausbilden und in Förderrichtung (12) einen derartigen Abstand (15) voneinander aufweisen, dass sich die Stückgüter (3) bei einem Nachrücken (23) an der den Tragstrukturen (8) entgegengesetzten Schachtbegrenzung (7) zunehmend neigen können, bis sie von den Tragstrukturen (8) in die jeweils nächsttiefere Rückhalteetage (14) abrutschen.
Stapelmagazin nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Tragstrukturen (8) in Förderrichtung (12) in Abständen (15) von 0,1 bis 20 mm ausgebildet sind und/oder eine Tiefe (18) von 1 bis 10 mm orthogonal zur Förderrichtung (12) haben.
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die den Tragstrukturen (8) jeweils gegenüber liegende Bereiche der anderen Schachtbegrenzung (7) eine Rauheit von weniger als 1 mm aufweisen.
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Tragstrukturen (8) zur jeweils gegenüber liegenden Schachtbegrenzung (7) eine lichte Weite (19) definieren, die kleiner ist als eine der lichten Weite (19) zugeordnete Seitenerstreckung (9) der Stückgüter (3).
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei der Magazinschacht gegenüber der Vertikalen um bis zu 45° geneigt ist, insbesondere um bis zu 30°.
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Schachtbegrenzungen (6, 7) als Wände mit in Förderrichtung (12) verlaufenden Schlitzen (13) für einen seitlichen Durchgriff zu den Stückgütern (3) ausgebildet sind.
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei der Magazinschacht (2) aus wenigstens einem Kunststoff-Spritzgussteil besteht und insbesondere einteilig ausgebildet ist.
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die erste Schachtbegrenzung (6) austauschbar an dem Magazinschacht (2) befestigt ist.
Stapelmagazin nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Schachtbegrenzung (6, 7) bezüglich des Magazinschachts (2) orthogonal zur Förderrichtung (12) verschiebbar ausgebildet ist.
Verfahren zur Bevorratung und Schwerkraftförderung von Stückgütern (3) aus Flachmaterial, insbesondere von Folienzuschnitten oder Beutelrohlingen, wobei diese, insbesondere stapelweise, einem Magazinschacht (2) mit zwei einander gegenüberliegenden seitlichen Schachtbegrenzungen (6, 7) von oben zugeführt werden, wobei die Stückgüter (3) derart zugeführt werden, dass eine Seitenerstreckung (9) der Stückgüter größer ist als eine dieser zugeordnete lichte Weite (19) des Magazinschachts, die zwischen etagenweise in den Magazinschacht ragenden Tragstrukturen (8), die als im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Zahnung (8b) in Form eines horizontal durchgehenden Sägezahns oder einer horizontal ausgerichteten Reihe von Sägezähnen mit im Wesentlichen horizontalen oberen Zahnflanken ausgebildet sind, und der jeweils gegenüberliegenden Schachtbegrenzung (7) definiert ist; und
bei der Schwerkraftförderung ein Ende (3d) der Stückgüter vorübergehend von den Tragstrukturen zurückgehalten wird und dabei ein entgegengesetztes Ende (3e) der Stückgüter auf vorauslaufenden Stückgütern aufliegend nachrückt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die Stückgüter (3) durch Nachrücken der vorauslaufenden Stückgüter soweit neigen, dass sie von den Tragstrukturen (8) in darunter ausgebildete Rückhalteetagen (14) oder einen Entnahmebereich (2a) des Magazinschachts (2) abrutschen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die Stückgüter (3) im Bereich einer unteren Öffnung (5) des Magazinschachts (2) gestapelt gegen Herausfallen zurückgehalten werden und die Stückgüter aus der unteren Öffnung unter Nachrücken nachlaufender Stückgüter einzeln herausgezogen werden, insbesondere mittels Ansaugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Stückgüter (3) mit einer Seitenerstreckung (9) in Richtung der lichten Weite (19) zugeführt werden, die 0,1% bis 5% größer ist als die lichte Weite.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Stückgüter (3) Beutelrohlinge sind, insbesondere mit nach innen gefaltetem Boden, und mit ihrer Bodenseite an der den Tragstrukturen entgegengesetzten Schachtbegrenzung geführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Dicke (16) der Stückgüter höchstens 5% der Seitenerstreckung (9) beträgt, insbesondere höchstens 1%.