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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Drehen von
auf einem Förderer transportierten Gegenständen um ihre Hochachse aus einer Anfangs-
in eine Endstellung.
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In der Fördertechnik gibt es Situationen, in denen eine Folge von
in bestimmter Weise orientierten, beispielsweise aus einer Füllmaschine kommenden
Gegenständen zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zum Verpacken in größeren Gebinden
um ihre Hochachse gewendet werden müssen, wobei unter dem Begriff Hochachse eine
solche Vertikalachse verstanden wird, die die Aufstandsfläche des Gegenstandes durchsetzt.
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Zur Erfüllung dieser Aufgabe sind Wendevorrichtungen bekannt, die
die Gegenstände ergreifen und in die neue Orientierungsrichtung verdrehen. Eine
derartige Vorrichtung arbeitet mit in Kulissen geführten Hebeln. Eine andere bekannte
Vorrichtung arbeitet mit Stößeln.
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Die bekannten Wendevorrichtungen sind in ihrer Produktivität nicht
ewig zu steigern, sofern nicht besonders kostaufwendige Maßnahmen getroffen werden,
und zwar deswegen, weil die mit der Produktivitätszunahme zunehmenden Geschwindigkeiten
auch höhere Stoßbelastungen zwischen der Wendevorrichtung und dem zu wendenden Gegenstand
erfordern, die zu Beschädigungen führen können und häufig zur Folge haben, daß die
Gegenstände keine für die weitere Verarbeitung erwünschte, genau definierte Endstellung
einnehmen, wenn sie die Wendevorrichtung passiert haben.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nebst Vorrichtung
anzugeben, mit denen sich die Produktivität gegenüber dem Stand der Technik steigern
läßt und auch besonders stoßempfindliche Gegenstände beschädigungsfrei gedreht werden
können.
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Verfahrensmäßig besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß bei
konstanter Fördergeschwindigkeit zunächst der vorlaufende Teil des Gegenstandes
durch Kraftschlußmitnahme seines entsprechenden Bodenbereiches zur einen Seite einer
Vertikalebene und darauf der nachlaufende Teil des Gegenstandes durch Kraftschlußmitnahme
des nachlaufenden Bodenbereiches zur anderen Seite der Vertikalebene aus der Förderrichtung
ausgelenkt wird, daß dann bei weiterhin konstanter Fördergeschwindigkeit die beiden
Bodenbereiche in zueinander parallele und in Förderrichtung verlaufende Bahnen gelenkt
und anschliessend durch Kraftschlußmitnahme und unterschiedliche Fördergeschwindigkeiten
derart entlang der Bahnen mitgenommen werden, daß der nachlaufende Bodenbereich
seine der Endstellung entsprechende Relativposition zum vorlaufenden Bodenbereich
erreicht'und daß nunmehr beide Bodenbereiche wieder mit gleicher Fördergeschwindigkeit
bewegt werden.
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Die apparative Lösung zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch einen
Tragplattenförderer, dessen Tragplatten von Führungsschienen geführt, quer zur Förderrichtung
bewegbar sind und dessen Tragplatten eine in Förderrichtung gemessene Breite haben,
die wesentlich geringer als die in derselben Richtung gemessene Länge des Gegenstandes
ist; durch eine Weiche zum wahlweisen Ablenken der Tragplatten
auf
die eine oder andere Seite einer in Förderrichtung verlaufenden Vertikalebene durch
zwei auf jeweils einer Seite der Vertikalebene in Verlängerung der Bahnen des Plattenförderers
beiderseits der Vertikalebene verlaufende Bandförderer o. dgl., die mit zueinander
unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten antreibbar sind und durch mindestens
einen, eine vorgegebene Position jeweils eines Gegenstandes abtastenden Sensor der
mit dem Antrieb der Weiche gekoppelt ist und diese nach dem Passieren des vorlaufenden
Teils des Gegenstandes, jedoch vor dem Passieren der Weiche durch den nachlaufenden
Teil des Gegenstandes umschaltet.
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Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Dadurch, daß das Drehen der Gegenstände bzw. das Wenden allein durch
den Kraftschluß zwischen der Unterfläche der Gegenstände und den gruppenweise in
entgegengesetzte Richtungen ausfahrenden Tragplatten sowie anschließend ebenfalls
kraftschlüssig durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Transportbänder
geschieht, bleiben die Gegenstände frei von sämtlichen nennenswerten Stoßbelastungen.
Darüber hinaus können die bei Beginn und während des Drehens auftretenden und am
Gegenstand angreifenden Kräftepaare hinsichtlich ihrer Größe bequem dadurch gesteuert
werden, daß der Winkel, unter dem die beiden Bahnen von der Weiche an auseinanderlaufen,
den Gegebenheiten angepaßt und die Länge der mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
laufenden Förderbänder entsprechend gewählt werden, damit einerseits die Haftreibung
zwischen Gegenstand und Fördermittel nicht überschritten und andererseits eine hinreichend
kurze Wendestrecke erreicht wird.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig.
1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Drehen von
Gegenständen; Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 11-11 von Fig. 1, jedoch
in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 in weiter vergrößertem Maßstab einen Teil-Längsschnitt
durch die Vorrichtung entsprechend der Linie III-III von Fig. 2.
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Die nachstehend kurz als Wendestation bezeichnete Vorrichtung zum
Drehen von Gegenständen ist gemäß Fig. 1 zweiteilig und besteht aus einem Vorwender
10 und einem Nachwender 50. Die Darstellung von Fig. 1 ist zur Erzielung einer möglichst
großen Klarheit nur schematisch und läßt deshalb das Funktionsprinzip gut erkennen.
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Die zu drehenden Gegenstände 12 werden dem Vorwender 10 auf einem
Bandförderer 14 o. dgl. zugeführt. Die Förderrichtung 16 ist in Fig. 1 durch einen
Pfeil gekennzeichnet. Zum leichteren Verständnis des Drehvorganges sind in Fig.
1 verschiedene aufeinanderfolgende Gegenstände 12 in unterschiedlichen Phasen der
Drehung gekennzeichnet. Jeder Phase entspricht eine bestimmte Position innerhalb
der Wendestation, und diese unterschiedlichen Positionen sind durch die Buchstaben
a-bis g bezeichnet. Vorausgeschickt sei weiterhin, daß es sich bei den Gegenständen
im Ausführungsbeispiel um im Grundriß rechteckige Faltschachteln o. dgl. handelt,
die stehend durch Kraftschlußmitnahme von der Position a bis zur Position g gelangen.
Der Förderweg verläuft vorzugsweise horizontal.
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Die an der Position a ankommenden Gegenstände 12 sind so orientiert,
daß ihre vorlaufende Kante von einer Schmalseite gebildet wird, so daß die längere
Seite des Gegenstandes mit der Förderrichtung 16 zusammenfällt.
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Hinzuweisen ist darauf, daß ein rechteckiger Grundriß s Gegenstandes
gemäß dem Ausführungsbeispiel keine Voraussetzung für die korrekte Funktion der
Wendestation ist.
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Der Vorwender 10 weist zwei parallel laufende Transportketten 18,
20 auf, deren obere Trums entlang der beiden Seiten des Vorwenders in Förderrichtung
16 verlaufen. Die Transportketten 18, 20 sind über Kettenräder geführt, die sich
auf bzw. mit in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten Achsen 21, 22 drehen. Zwei dieser
Kettenräder 23, 24 sind in Fig. 2 gezeichnet und eines der Kettenradpaare ist in
herkömmlicher, jedoch nicht dargestellter Weise so angetrieben, daß sich die oberen
Trums der Transportketten mit konstanter Geschwindigkeit in Förderrichtung 16 bewegen.
Die Fördergeschwindigkeit der Transportketten 18, 20 kann identisch sein mit der
Fördergeschwindigkeit des Bandförderers 14.
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Fig. 2 zeigt ergänzend die konventionelle Lagerung der auf einer Welle
25 angeordneten Kettenräder 23, 24 in Lagern 26, 27, die ihrerseits an einem Maschinengestell
28 befestigt sind.
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Ausweislich der Fig. 2 und 3 verlaufen zwischen den beiden Transportketten
18, 20 eine Vielzahl von senkrecht zur Förderrichtung 16 angeordneten Führungsstangen
30.
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Die stirnseitigen Enden aller Führungsstangen 30 sina an den Transportketten
18, 20 befestigt. Alle Führungsstangen 30 sind zueinander parallel angeordnet und
der
Abstand ihrer Achsen 31 ist aus den noch deutlich werdenden
Gründen vergleichsweise gering.
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Wie aus Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 2 zu erkennen ist, tragen jeweils
zwei benachbarte Führungsstangen 30 eine Tragplatte 34. Alle Tragplatten sind untereinander
identisch. Ihre in Richtung der Führungsstangen 30 gemessene Länge ist klein im
Verhältnis zur Länge der Führungsstangen. Im Ausführungsbeispiel ist die Länge jeder
Führungsstange etwa drei- bis viermal so groß wie die Länge jeder Tragplatte 34.
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Im Querschnitt (Fig. 3) hat jede Tragplatte 34 die Konfiguration eines
H-Trägers mit einem inneren Flansch 35, einem Steg 36 und einem äußeren Flansch,
der eine Tragfläche 37 jeder Tragplatte 34 definiert. Vom inneren Flansch 35 jeder
Tragplatte 34 steht ein Führungszapfen 38 senkrecht ab.
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Die Dicke des Steges 36 jeder Tragplatte 34 ist gleich oder etwas
geringer als der lichte Abstand zwischen jeweils zwei Führungsstangen 30. Der lichte
Abstand zwischen dem inneren Flansch 35 und dem äußeren Flansch der Tragplatte 34
ist gleich oder etwas geringer als der Durchmesser jeder Führungsstange 30. Somit
lassen sich die Tragplatten 34 senkrecht zur Förderrichtung 16 entlang der sie tragenden
Führungsstangen 30 verschieben. Zweckmäßigerweise bestehen die Tragplatten 34 aus
Kunststoff, wodurch die Reibung zwischen ihnen und den Führungsstangen gegebenenfalls
ohne zusätzliche Schmierung geringgehalten werden kann.
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Zum Positionieren der Tragplatten 34 sind im Maschinengestell 28 in
nicht dargestellter Weise Führungsschienen 40a, 40b und 41a, 41b angeordnet. Die
Führungsschienen
erstrecken sich dicht benachbart zu den inneren
Flanschen 35 aller Tragplatten 34, und die beiden Teile 40a bzw. 40b und 41a bzw.
41b jeder Führungsschiene haben einen solchen lichten Abstand, daß sie zwischen
sich die Führungszapfen 38 der Tragplatten 34 aufnehmen können.
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An dem der Position a entsprechenden Eingang der Wendestation verlaufen
die Führungsschienen 40a, 40b unterhalb des oberen Trums der Transportketten 18,
20 zunächst entlang einer Vertikalebene V, die in den Fig. 1 und 2 eingezeichnet
ist und in Fig. 3 mit der Zeichnungsebene zusammenfällt. Im Bereich der Position
b biegen die Führungsschienen 40a, 40b zur einen Seite aus der Vertikalebene V heraus,
haben über die Positionen c und d hinweg wieder einen geraden, jedoch zur Vertikalebene
geneigten Verlauf und knicken dann kurz vor dem Ende des Vorwenders 10, d. h. kurz
vor der Achse 22 der Kettenräder 23, 24 in eine zur Vertikalebene V parallele und
seitenversetzte Bahn zurück. Im weiteren, dem unteren Kettentrum zugeordneten Verlauf
kehren die Führungsschienen 40a, 40b in die Vertikalebene V zurück, in der sie bis
über den Umkehrpunkt zum oberen Kettentrum hinaus verbleiben.
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Im Bereich der Position b befindet sich unterhalb des oberen Kettentrums
innerhalb der Führungsschienen 40a, 40b eine Weiche 42, die in Fig. 1 symbolisch
von einer Weichenzunge und von einem Weichenantrieb 43 symbolisiert ist. An der
Weiche 42 zweigt in Förderrichtung 16 gesehen die Führungsschiene 41a, 41b ab, und
zwar zur anderen Seite aus der Vertikalebene V heraus. Die Führungsschiene 41a,
41b verläuft dann im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu dem bereits beschriebenen
Verlauf der ersten Führungsschiene 40a, 40b bis zum unteren
Kettentrum,
wo die Führungsschiene 41a, 41b wieder in die erstgenannte Führungsschiene 40a,
40b einmündet.
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In der einen Stellung der Zunge der Weiche 42 kann jede einzelne Tragplatte
34 während des Umlaufs der Transportkette 18, 20 ausschließlich den Führungsschienen
40a, 40b folgen. Diese Führungsschienen lenken die Tragplatten 34 dann in Förderrichtung
gesehen hinter der Weiche 42 nach links aus der Vertikalebene V heraus und führen
die Tragplatten im Bereich des unteren Trums in die Vertikalebene zurück. Wird die
Weiche von ihrem Antrieb 43 umgeschaltet, dann werden die Tragplatten vom Umschaltmoment
an in der Weiche 42 nach rechts aus der Vertikalebene V heraus in die anderen Führungsschienen
41a, 41b umgelenkt und folgen dann deren Weg auf der anderen Seite der Vertikalebene,
bis sie im Bereich des unteren Trums wieder in die Vertikalebene zurückkommen.
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Die insoweit beschriebene Vorrichtung ist konventionell und dient
dem Zweck, eine Folge von hintereinander in der Position a ankommenden Gegenständen
12 auf zwei abgehende Bahnen zu verteilen. Zu diesem Zweck wird die Weiche 42 nach
dem Passieren jeweils eines Gegenstandes oder einer bestimmten Zahl von Gegenständen
umgeschaltet, so daß alle nachfolgenden Gegenstände in die jeweils andere Bahn gelangen,
ohne daß ihre Ausrichtung in irgendeiner Weise beeinflußt werden könnte.
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Gemäß Fig. 1 enthält die Vorrichtung zusätzlich und in Förderrichtung
gesehen eine erste, aus einem Geber 44 und einem Reflektor 45 bestehende Lichtschranke
sowie anschließend mit einem gewissen Abstand eine zweite, aus einem Geber 46 und
einem Reflektor 47 gebildete Lichtschranke. Außerdem ist ein Steuergerät 48 vorgesehen.
An dieses sind die Lichtschranken 44, 46 über
schematisch dargestellte
Leitungen angeschlossen. Das Steuergerät 48 ist seinerseits über eine schematisch
dargestellte Leitung mit dem Weichenantrieb 43 verbunden und steuert diesen in Abhängigkeit
von den von den Gebern 44, 46 der Lichtschranken kommenden Signalen.
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Die Geber und Reflektoren der beiden Lichtschranken haben einen solchen
Abstand oberhalb der Tragflächen 37 der Tragplatten 34 des oberen Kettentrums, daß
sie von den passierenden Gegenständen 12 unterbrochen werden.
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Der gegenseitige Abstand der Lichtschranken 44, 45 bzw.
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46, 47 ist in Förderrichtung justierbar. Ebenfalls justierbar ist
die Position beider Lichtschranken - in Förderrichtung - mit Bezug auf die Weiche
42, damit die nachfolgenden Bewegungen korrekt ablaufen können. Es sei angemerkt,
daß die angesprochenen Justierungen der Lichtschranken nicht notwendigerweise mechanisch,
sondern auch elektrisch innerhalb des Steuergerätes 48 vorgenommen werden können
und daß die zweite Lichtschranke 46, 47 gegebenenfalls auch elektrisch durch eine
Verzögerungsschaltung innerhalb des Steuergerätes 48 simulierbar ist.
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Für die weitere Schilderung wird davon ausgegangen, daß die Grundstellung
der Weiche 42 so ist, daß sie die Tragplatten 34 in der Grundstellung und in Förderrichtung
16 gesehen nach links aus der Vertikalebene V auslenkt. Die linke Bahn auf der einen
Seite der Vertikalebene V ist im übrigen mit L und die rechte Bahn auf der anderen
Seite der Vertikalebene mit R bezeichnet.
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Außerdem sei angemerkt, daß die in Förderrichtung 16 gemessene Breite
jeder Tragfläche 37 wesentlich geringer ist als die in derselben Richtung gemessene
Längserstreckung des Bodens jedes Gegenstandes 12. Durch entsprechende Bemessung
muß sichergestellt sein, daß der
vorlaufende Bereich 12' jedes
Behälterbodens auf anderen Tragflächen 37 bzw. Tragplatten 34 aufsteht als der nachlaufende
Bereich 12" desselben Bodens.
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Jeder von der Position a auf den Vorwender 10 der Wendestation übergehende
Gegenstand 12 wird entlang der Vertikalebene V zunächst bis zur Position b an der
Weiche 42 gefördert. Da die Weiche in ihrer Grundstellung steht und die den vorderen
Bereich 12' des Gegenstandes unterstützenden Tragplatten 34 in die Bahn L ausgelenkt
werden, bewegt sich der vordere Bereich des ganzen Gegenstandes durch Kraftschlußmitnahme
zwischen Boden und Tragplatten nach links in die Bahn L. Unmittelbar danach fährt
die Vorderkante des Gegenstandes 12 durch die erste Lichtschranke 44, 45 hindurch
und erzeugt ein Steuersignal, aufgrund dessen das Steuergerät 48 den .eichenantrieb
43 umschaltet. Im Umschaltzeitpunkt befindet sich der nachlaufende Bereich 12" jedes
Behälters 12 noch vor der Weiche 42. Die Umschaltung bewirkt somit, daß die zweite
den Gegenstand 12 tragende Gruppe von Tragplatten 34 zur anderen Seite in die Bahn
R ausgelenkt wird. Da die beiden Bahnen L, R von der Weiche 42 aus zunächst V-förmig
auseinanderstreben und die Bereiche 12' und 12" des Gegenstandes 12 nun auf auseinanderstrebenden
Gruppen von Trägerplatten 34 stehen, wird der Gegenstand gegenüber der Förderrichtung
bzw.
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der Vertikalebene V schräg gestellt, wie es in Fig. 1 an den Positionen
c und d deutlich zu sehen ist. Die Fördergeschwindigkeit 16 in Richtung der Vertikalebene
V ist zu jedem Zeitpunkt und Bahn-unabhängig identisch.
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Somit verläßt jeder Gegenstand 12 den Vorwender 10 der Wendestation
in einer schrägstehenden Orientierung und gelangt in dieser Stellung in den sich
unmittelbar anschließenden Nachwender 50.
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Der Nachwender 50 weist in einem Maschinengestellt zwei parallel und
in gleicher Höhe laufende Förderbänder 52, 54 auf, die mit gleichem Abstand beiderseits
und parallel zur VertikaleBene V ausgerichtet sind und die Bahnen L bzw. R verlängern.
Jedem Förderband ist ein eigener Antrieb 53 bzw. 55 zugeordnet, die in Fig. 1 nur
symbolisch angedeutet sind. Einer der Antriebe 53 oder 55 kann von dem nicht gezeigten
Antrieb der Transportketten 18, 20 des Vorwenders 10 gebildet sein. Mindestens der
andere der beiden Antriebe ist vorzugsweise regelbar.
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Die Förderbänder 52, 54 des Nachwenders 50 laufen mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten, so daß die aut ihnen ruhenden Bereiche 12' bzw. 12" des Bodens
des Behälters 12 entsprechend unterschiedlich schnell bewegt werden. Durch korrekte
Einstellung der Differenzgeschwindigkeit der beiden Förderbänder 52, 54 unter Berücksichtigung
der Förderstrecke über den gesamten Nachwender hinweg wird hierdurch erreicht, daß
die schräg in die Position e einlaufenden Behälter 12 über die Position 11 bis in
die Position g weitergedreht werden, und zwar im Ausführungsbeispiel bis zu einem
Winkel von genau 90C gegenüber der Ausrichtung der Gegenstände 12 in der Position
a. Dabei versteht sich, daß die Behälterdrehung im Bereich des Nachwenders 50 in
dem Moment beginnt, in dem einer der beiden Bodenbereiche des Gegenstandes beim
Einlaufen in die Position e gegenüber dem jeweils anderen Bodenbereich beschleunigt
bzw. verzögert wird und daß die Drehung erst dann endet, wenn beide Bodenbereiche
jedes Gegenstandes außer Kontakt mit den beiden Förderbändern 52, 54 gelangen. Somit
ist die in Fig. 1 dargestellte Position g nicht exakt die Endstellung der Drehbewegung,
sondern entspricht einer
Ausrichtung des Gegenstandes unmittelbar
vor seiner Endstellung.
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In der Praxis wird - wie angedeutet - eines der beiden Förderbänder
52, 54, beispielsweise das Förderband 52, vom Vorwender aus mit einer Oberflächengeschwindigkeit
angetrieben, die derjenigen der Tragplatten 34 des Vorwenders identisch ist. Das
anderen Förderband 54, dem der eigene Antrieb 55 zugeordnet ist, läuft dann mit
einer etwas größeren oberflächengeschwindigkeit. Würde man das Förderband 54, welches
den nachlaufenden Bereich 12" des Gegenstandes trägt, mit dem Antrieb des Vorwenders
10 koppeln und mit der Geschwindigkeit der Tragplatten 34 laufen lassen, dann müßte
der Antrieb 53 des Förderbandes 52 diesem eine geringere Geschwindigkeit geben,
wodurch der vorlaufende Bereich 12' des Bodens bis zum Erreichen der Endstellung
entsprechend verzögert würde. Aus der vorstehenden Schilderung ergibt sich, daß
die Gegenstände 12 durch die gesamte Wendestation 10, 50 hindurch mit konstanter
Fördergeschwindigkeit bewegt werden, und zwar allein durch Kraftschlußmitnahme zwischen
Fördermittel (Tragplatten 34 bzw. Förderbändern 52, 54) und dem Boden 12', 12" des
Gegenstandes 12. Die Konsequenz ist eine sehr schonende Drehung.