DE10054629A1 - Handhabungsvorrichtung für gemischte längliche Festkörper und Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung zum Ausrichten und selektiven Wenden sowie zum Aufsetzen von gemischten länglichen Festkörpern, beispielsweise Flaschen, auf Förderbänder. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie Festkörper unterschiedlicher Form und Größe aus loser Schüttung verarbeiten kann. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten, selektiven Wenden und aufrechten Aufsetzen von Festkörpern unterschiedlicher Größe und Form. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Verfahrensschritt die Festkörper mittels einer modifizierten Rüttelrinne in Längsrichtung ausgerichtet und an eine Wendeeinheit übergeben. In der Wendeeinheit werden die Festkörper entsprechend ihrem Schwerpunkt über einander gegenüberliegende Kippkanten unabhängig von ihrer ursprünglichen Ausrichtung in eine einheitliche aufrechte Stellung gebracht. DOLLAR A Mittels einer Absenkvorrichtung werden in einem weiteren Verfahrensschritt die Festkörper aufrecht stehend auf ein Förderband aufgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung zum Ausrichten, selektiven Wenden und Aufsetzen von gemischten Festkörpern, insbesondere Flaschen, auf ein Förderband, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.

Bei der maschinellen Beförderung von Mischungen unterschiedlicher länglicher Festkörper wie z. B. Flaschen wird das Aufsetzen auf übliche Förderanlagen (Transportbänder, Ketten­ förderbänder) heute weitgehend noch von Hand durchgeführt. Aufrichtmaschinen für ein­ heitliche Festkörper sind Stand der Technik.

Die Ausrichtung vermischter Festkörper erfolgt bisher von Hand oder setzt eine optische Erkennung der Festkörper (vgl. WO 99/30292) und damit ihrer Lage voraus, während die Ausrichtung in die gewünschte Verfahrensrichtung dann durch mechanische Wendeein­ richtungen (Drehtisch) erfolgt. Um einen störungsfeien Betrieb eines solchen Verfahrens zu gewährleisten ist es notwendig, die Konturenbilder aller möglichen Festkörper der zu verarbeitenden Mischung von Festkörpern zu kennen und im Abgleichprogramm der Er­ kennungseinheit einzulesen. Dies ist bei prinzipiell unbekannten Mischungen nicht stö­ rungsfrei möglich.

Das Aufsetzen von vermischten Festkörpern auf bewegte Fließbänder setzt eine senkrechte Ausrichtung und Stabilisierung der Festkörper beim Aufsetzvorgang voraus. Hierzu wer­ den nach dem Stand der Technik einzelgesteuerte Kipp- oder Arretierungsvorrichtungen verwendet, die unabhängig von der individuellen Form der Festkörper arbeiten (WO 00/01597 und WO 98/02255) Bei den bekannten Handhabungsvorrichtungen ist einer­ seits der Kostenaufwand für die optische Erkennung und Auswertung, die zur Steuerung des Werdevorgangs notwendig ist, erheblich und andererseits die Funktionfähigkeit der optischen Auswertung von einer ständigen Aktualisierung sämtlicher Festkörpertypen im Abgleichprogramm abhängig. Weiterhin setzen herkömmliche Aufsetzvorrichtungen eine umfangreiche teure Steuerung voraus und sind zudem sehr platzaufwendig und damit für industrielle Massendurchsätze ungeeignet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die Festkörpermischungen unbekannter Zusam­ mensetzung verarbeiten kann und dabei einen kostengünstigen industriell anwendbaren Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Handhabungsvorrichtung gemäß der Lehre des Patentan­ spruchs 1 gelöst, bei der erfindungsgemäß physikalische Merkmale der Festkörper genutzt werden, um eine einfache, mechanische Ablaufsteuerung zu erreichen, die platzsparend und kostengünstig realisiert werden kann.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ein­ satz dieser Vorrichtung zu schaffen, mit dem der Wende-, Aufricht- und Absetzvorgang störungssicher und kostengünstig durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß der Lehre des Patentanspruchs 13 gelöst.

Der Vorteil der beschriebenen Erfindung ist, dass vollständig auf eine optische Erkennung und entsprechende Datenauswertung selbst bei Mischungen einer großen Zahl von Fest­ körpertypen verzichtet werden kann und zusätzlich eine sehr effektive und kostengünstige Wendevorrichtung beschrieben ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge­ stellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung mit vier Prozesschritten: 1 Aus­ richter, 2 Wendeeinheit, 3 Absenkvorrichtung, 4 Förderband;

Fig. 2 einen detaillierten Längsschnitt durch Wende- und Absenkvorrichtung;

Fig. 3 hin Verfahrensschema für Festkörper, die mit der schwereren Seite voraus in die Wendevorrichtung einlaufen;

Fig. 4 hin Verfahrensschema für Festkörper; die mit der leichteren Seite voraus in die Wendevorrichtung einlaufen;

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Absenkschacht mit symbolisiertem kleinsten und größten Festkörper;

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Antrieb der Absenkeinheit; und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch Haken und Führung.

Die beschriebene Vorrichtung ist in der Lage, Mischungen von länglichen Festkörpern, deren Schwerpunkt auf der Längsachse nicht mittig ist, aus loser Schüttung aufrecht ste­ hend auf ein Förderband aufzusetzen. In Fig. 1 erkennt man, wie diese Festkörper über eine Mehrfach-Rüttelrinne 1 längs ausgerichtet, in einer Wendeeinheit 2 selektiv gewen­ det und anschließend mittels einer Absenkvorrichtung 3 auf ein Förderband 4 stehend auf­ gesetzt werden.

Die Mehrfach-Rüttelrinne 1 zeichnet sich dadurch aus, dass sie im Einlaufbereich über ein im Höhenniveau abgestuftes Register von Trennwänden verfügt, zwischen die die längli­ chen Festkörper, evtl. unterstützt durch eine kontinuierliche Rüttelbewegung, längs ausge­ richtet in Kanäle gelangen und durch ein darunter verlaufendes Förderband abgezogen werden. Die Mehrfach-Rüttelrinne kann in Förderrichtung nach unten geneigt sein, um den Fall- und Fördervorgang zusätzlich durch die Schwerkraft zu unterstützen.

Die längs ausgerichteten Festkörper werden an die Wendeeinheit 2 übergeben, in der die Festkörper auf einem in etwa horizontal verlaufenden Förderband seitlich geführt über das Bandende 5 bzw. über eine gegenüber dem Bandende angebrachte Gegenkippkante 6 ge­ kippt und mit dem schweren Ende voraus (bei Flaschen ist das der Flaschenboden) in Ab­ senkschächte 7 geleitet werden (vgl. Fig. 3 und Fig. 4).

Aus Fig. 3A-3C ist ersichtlich, wie Festkörper, die mit dem schwereren Ende voraus am Bandende ankommen, direkt in einen Absenkschacht 7 abkippen.

In Fig. 4A-4D erkennt man, wie Festkörper, die mit dem leichteren Ende voraus (bei Flaschen ist das die Mündung, der Flaschenhals) auf das Förderbandende zulaufen, vor dem Abkippen in den Absenkschacht 7 auf der Gegenseite auf eine schräg gestellte Auf­ gleitfläche 8 aufsetzen und über diese weiter vorwärts geschoben werden, bis das schwere Ende des Festkörpers, das Förderbandende erreicht hat und der Festkörper rückwärts mit dem schweren Ende voraus über die Gegenkippkante 6 nach unten abkippt.

Das Auflaufen der Festkörper auf der Gegenseite und das rückwärts Abkippen kann zu­ sätzlich durch eine frei laufende Rollen 9 unterschiedlichster Form am unteren Ende der möglicherweise gekrümmten Aufgleitfläche 8 unterstützt werden.

Durch Lageveränderung der Aufgleitfläche 8 und gegebenenfalls der Rollen 9 kann die Wendeeinheit den unterschiedlichen Abmessungen der jeweiligen Festkörper (Mischung) angepasst werden.

Mehrere Festkörper können in nebeneinander angeordneten Kanälen auch zeitlich versetzt den Wende- und Abkippvorgang durchlaufen. Eine Taktung ist nicht nötig.

Die Geschwindigkeiten der Transportbänder der Rüttelrinne 1 und der Wendeeinheit 2 können unterschiedlich sein. Die schnellere Vorwärtsbewegung der Festkörper auf dem Transportband der Wendeeinheit 2 bewirkt einen ausreichenden zeitlichen und räumlichen Abstand der Festkörper um den Wende- und Absenkvorgang abzuschließen, bevor der nächste Festkörper ankommt.

Abgekippte Festkörper werden in den, den einzelnen Kanälen zugeordneten Absenk­ schächten 7 von einem Haken 10 aufgefangen, der die Festkörper stehend vertikal nach unten befördert und auf einem weiteren Förderband 4 stehend absetzt.

Fig. 5 zeigt einen Absenkschacht 7, der jeweils gebildet durch zwei feste, vertikale, im oberen Bereich konvex abgerundete Führungsleisten 11 mit prismatischer Anschrägung sowie im oberen Teil auf der Gegenseite durch einen beweglichen selbstregulierenden, beispielsweise federnden Andrückhebel 12, bestehend aus zwei evtl. konvexen Führungs­ leisten, die ebenfalls prismatisch angeschrägt sind.

Der variable Andrückhebel 12 ist so ausgebildet und beweglich, dass er sowohl die schmalsten als auch die breitesten zu handhabenden Festkörper einer Mischung nach unten passieren lässt aber jedoch gegen die gegenüberliegenden, feststehenden vertikalen Füh­ rungsleisten 11 andrückt.

Der variable Andrückhebel 12 ist so ausgebildet und angeordnet; dass er nach dem anfäng­ lichen Andrücken eines Festkörper-Unterteils an die feststehenden Führungsleisten, im Verlauf des Absenkvorgangs das sich verjüngende Oberteil des Festkörpers (bei Flaschen ist dies der Flaschenhals) freigibt.

Der variable Andrückhebel 12 ist des Weiteren so angeordnet, dass er zu handhabende Festkörper mit definierter maximaler Höhe, die auf dem Förderband 4 abgesetzt wurden, nicht beim Weitertransport behindert.

Fig. 7 zeigt wie ein ankommender Festkörper am vorderen, nach oben abgewinkelten oder abgebogenen Ende des Hakens 10 aufsetzt und sich durch sein Eigengewicht an die feststehenden vertikalen Führungsleisten 11 andrückt.

Der Festkörper ist dadurch auch während des Absenkvorgangs in seiner aufrechten Stel­ lung stabilisiert. Die Haken 10 sind so ausgebildet, dass sowohl die schmalsten als auch die breitesten zu handhabenden Festkörper mit ihrer vorderen Unterkante im schrägen Bereich des Hakens zu stellen kommen.

Während des Absenkvorgangs ist der Haken 10 mittels Rollen 13 auf parallel zu den fest­ stehenden vertikalen Führungsleisten 11 verlaufenden Schienen 14 geführt.

Der Haken 10 taucht im Verlauf der Abwärtsbewegung zwischen den Segmenten des Ab­ zugsbandes 4 ein und führt den Festkörper bis zu dessen Aufsetzen auf dem Förderband 4. Etwa in dem Moment des vollkommenen Untertauchens des vorderen Endes des Hakens 10 unter die Förderbandebene wird der Festkörper freigegeben.

Der Haken 10 ist mit einer Kette 15 gegebenenfalls auch Riemen o. ä. verbunden, die eben­ falls parallel zu den feststehenden vertikalen Führungsschienen 11 verläuft. Die Kette dient dabei als Antrieb für den Absenkvorgang. Der Kettenantrieb erfolgt über eines der Ketten­ räder 16. An Stelle des Kettentriebes können auch Riemen o. ä. verwendet werden.

Bei der hier beschriebenen Realisierung der Absenkeinheit findet eine Kette Verwendung, die über zwei Kettenräder läuft, von denen eines auf einer starren Welle 17, das andere auf einer rotierenden Antriebswelle 18, beide jedoch frei drehbar montiert sind.

Die Kette hat in definierten Teilbereichen Mitnehmerlaschen 19 - es sind auch Bolzen o. ä. als Mitnehmer denkbar. In anderen Teilbereichen der Kette 15 sind diese Mitnehmerla­ schen nicht vorhanden.

Fig. 6 zeigt, wie auf der rotierenden Antriebswelle 18 eine Mitnehmerrolle 20 fixiert ist, mit der die Mitnehmerlaschen, eine kraft-, oder formschlüssige Verbindung oder magneti­ sche Haltewirkung eingehen können. In Phasen einer solchen Verbindung oder magneti­ schen Haltewirkung erzeugt die Rotation der Welle eine Kettenbewegung die das Absen­ ken des Haken 10 und des auf ihm befindlichen Festkörpers bewirkt.

Durch Teilbereiche der Kette ohne Mitnehmerlaschen 19 kann ein Stillstand des Hakens 10 im oberen Bereich des Absenkschachtes 7 als Wartestellung ausgelegt werden.

Trifft ein fallender Festkörper auf einen in Wartestellung befindlichen Haken 10, wird die­ ser durch den Impuls des Festkörpers nach unten in Bewegung gesetzt. Dadurch kommt erneut ein Kontakt oder magnetische Haltewirkung zwischen Mitnehmerlaschen 19 und Mitnehmerrolle 20 zustande und der Absenkvorgang wird erneut durchgeführt, bis wieder ein Haken 10 seine Wartestellung erreicht.

Die Absenkbewegung in mehreren nebeneinander angeordneten Absenkschächten 7 lässt sich durch eine rotierende Antriebswelle 18 bewerkstelligen. Dabei löst jeder ankommende Festkörper individuell seine Absenkbewegung in seinem Absenkschacht 7 selbst aus, un­ abhängig von der Situation in den anderen Absenkschächten. Es ist keine Taktung noch eine zusätzliche sensorische Steuerung der Abläufe notwendig.

Die Zeit zwischen dem Ende eines Absenkvorgangs und dem Erreichen der Wartestellung eines Hakens 10 im oberen Bereich des Absenkschachtes 7 wird minimieren, in dem auf der Kette 15 mehrere - vornehmlich zwei - Haken 10 befestigt werden.

Claims (13)

1. Handhabungsvorrichtung zum automatischen selektiven Wenden und Aufsetzen auf ein Förderband von im wesentlichen länglichen Festkörpern mit unterschiedlich ausgebildeten stirnseitigen Enden, insbesondere von Flaschen, mit einer Wendeeinheit und einer Absenk­ einheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeeinheit Kippkante (5) und Gegenkippkante (6) umfasst.

2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kippkante (5) und Gegenkippkante(6) horizontal weniger als um die Distanz zwi­ schen leichterem Ende der Festkörper und dem Schwerpunkt der Festkörper beabstandet angeordnet sind.

3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeeinheit eine Aufgleitfläche (8) umfasst.

4. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgleitfläche gegen den Absenkschacht (7) geneigt ist.

5. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeeinheit eine Gegenrolle (9) umfasst.

6. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrolle (9) mit ihrer oberen Kante im Wesentlichen bündig mit der Aufgleit­ fläche (8) abschließt.

7. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Absenkeinheit über einen Absenkschacht verfügt, der durch zwei starre vertikale Führungsleisten (11) und einen Andrückhebel (12) mit konvexen prismatisch angeschräg­ ten Führungsleisten gebildet wird und
dass wischen den Führungsleisten (11) ein Haken (12) vertikal nach unten geführt wird.

8. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haken (10) über eine abgeschrägte Spitzen verfügen deren Neigung so ausgebildet ist, dass sie zusammen mit den Führungsleisten (11) eine konkave Form bildet.

9. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschrägte Spitze des Hakens (10) so ausgebildet ist, dass die kleinsten wie auch die größten Festkörper der Festkörpermischung auf der abgeschrägten Spitze zu ste­ hen kommen.

10. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Hakens (10) mittels einer Antriebskette/-riemens (15) nur zeitweise solange erfolgt, bis der Festkörper auf dem Förderband (4) abgesetzt und ein Haken (10) die Ausgangsposition erreicht hat und dass der Antrieb eines Hakens (10) mittels Mitneh­ mern (19) durch das Gewicht des auf dem Haken (10) auftreffenden Festkörpers, unabhän­ gig von den Haken in anderen Absenkschächten, ausgelöst wird.

11. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (19) für den zeitweisen Antrieb der Kette/des Riemens (115) an der Kette/dem Riemen (15) angeordnet sind und eine kraft- oder formschlüssige Verbindung mit oder eine magnetische Haltewirkung an der Mitnehmerrolle (20) eingehen.

12. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (19) nur entlang von Teilbereichen der Antriebskette (15) platziert sind und dass die Mitnehmer (19) den Absenkvorgang unterbrechen, wenn der zugehörige Ha­ ken (10) wieder die Ausgangsposition zur Aufnahme eines weiteren Festkörpers erreicht hat.

13. Verfahren zum automatischen selektiven Wenden und Absetzen auf ein Förderband von im wesentlichen länglichen Festkörpern mit unterschiedlich ausgebildeten stirnseitigen Enden, insbesondere von Flaschen, unter Einsatz einer Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

• - Ausrichtung von Festkörpern unterschiedlicher Form und Größe aus einer losen Schüttung mittels einer Mehrfach-Rüttelrinne (1);
• - Transport der Festkörper zu einer Wendeeinheit (2);
• - selektives Kippen der Festkörper in Abhängigkeit ihrer Ausrichtung über Kippkante (5) bzw. Gegenkippkante (6);
• - Absenken der Festkörper in aufrecht stehender Position mittels eines abgeschrägten Hakens (10), der parallel zu Führungsleisten (11) bewegbar ist, wobei mittels eines Mitnehmers (19), einer Kette/eines Riemens (15) und einer Mitnehmerrolle (20) eine mechanische Steuerung des Absenkvorgangs erfolgt, die durch das Eigengewicht der Festkörper ausgelöst wird; und
• - aufrechtes Aufsetzen der Festkörper auf ein Förderband (4) mittels eines Hakens (10), der im Verlauf des Absetzvorgangs zwischen Segmenten eines Förderbandes (4) hin­ durchgeführt wird.