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Diese Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine
zum Verpacken primärer
Gegenstände
wie Dosen und Flaschen in mehrfach verpackte Schachteln und insbesondere
eine Verpackungsmaschine, welche primäre Gegenstände in Schachteln, die aus zwei
oder mehr Größen oder
Typen von Schachteln ausgewählt
sind, verpacken kann.
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Die Mehrzahl bekannter Verpackungsmaschinen
sind speziell angefertigte Maschinen, die lediglich eine(n) Schachtelgröße oder
-typ aufrichten können.
Daher ist es bei modernen Abfüllanlagen
nötig,
eine Vielzahl von Verpackungsmaschinen zu verwenden, um unterschiedliche
Schachteltypen zu verpacken, wobei jede Maschine eine beträchtliche Stellfläche einnimmt
und sowohl die Anschaffung als auch der Betrieb teuer ist.
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Eine begrenzte Anzahl von Verpackungsmaschinen
ist in der Lage, unterschiedliche Schachtelgrößen oder -typen, z. B. Sechser-,
Achter- oder Zwölferpacks,
einer Schachtel des Umwickeltyps zu verpacken. Alle derartigen Maschinen
erfordern eine Anpassung, wenn von einer/m Schachtelgröße oder -typ
zu einer/m anderen umgeschaltet wird. Diese Anpassung schließt die manuelle
Entfernung aller Schachteln in der Verpackungsmaschine ein und möglicherweise
die mechanische Einstellung der Komponenten in der Maschine. Während dieser
Umstellungszeit, welche 30 Minuten oder länger dauern kann, kann eine
Maschine nicht benutzt werden (bekannt als "Stillstandszeit"), was eine teure Verzögerung in
einer Abfüllanlage
darstellt. Eine solche Verzögerung
kann sogar zu einer Stillstandszeit für die gesamte Abfülllinie,
nicht nur für
die Verpackungsmaschine, führen,
wenn während
des Umstellungsverfahrens Probleme auftreten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Verpackungsmaschine bereitzustellen, welche die
technischen und kommerziellen Nachteile bekannter Verpackungsmaschinen überwindet.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Verpackungsmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, von
einem/r Schachteltyp oder -größe zu einem/r
anderen mit einer minimalen Stillstandszeit zu wechseln.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist eine Verpackungsmaschine zum Verpacken von Gegenständen in
Schachteln bereitgestellt, die aus wenigstens einer ersten Schachtel oder
einer zweiten Schachtel ausgewählt
sind, wobei die erste und die zweite Schachtel von unterschiedlichem/r
Typ oder Größe sind,
wobei die Schachteln in wenigstens einem Magazin gelagert werden
und zum Verpacken durch eine Schachtel in Eingriff nehmende Einrichtung
entnommen werden, die angeordnet ist, um Schachteln aus wenigstens
einem Magazin zu entfernen und diese nacheinander zu einer ersten vorgegebenen
Position zu transportieren, von wo aus die Schachteln zu einer Papiervorschubkette übertragen
werden, welche die Schachteln zu einer zweiten vorgegebenen Position
transportiert, von wo aus die Schachteln mit den Gegenständen kombiniert
werden, wobei die Papiervorschubkette eine Stützeinrichtung umfasst, die
eine erste Endloskette trägt, von
welcher ein erster Satz von Führungsnasen
abhängig
ist, sowie eine zweite Endloskette, von welcher ein zweiter Satz
von Führungsnasen
abhängig ist,
wobei die Führungsnasen
verschachtelt sind, um Schachtel aufnehmende Zonen zu erzeugen,
deren Länge
für unterschiedliche
Schachtelgrößen oder
-typen verändert
werden kann, indem die relativen Positionen des ersten und des zweiten
Satzes von Führungsnasen
verändert
werden, und wobei die Stützeinrichtung
beweglich ist, so dass dann, wenn die relativen Positionen der Nasen
verändert
werden, diese Veränderung
derart kompensiert werden kann, dass die Position des ersten Satzes
von Nasen in Bezug auf die erste vorgegebene Position unverändert bleibt.
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Vorzugsweise wird die relative Position
des ersten und des zweiten Satzes von Führungsnasen durch Steuerung
des Motors angeordnet, welcher eine der ersten und der zweiten Endlosketten
antreibt.
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Vorzugsweise wird die Position der
Stützeinrichtung
durch die Steuerung eines pneumatischen Zylinders angeordnet, welcher
die Struktur positioniert.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungseinrichtung
eine Steuereinrichtung, die den Betrieb jeder der Komponenten der
Maschine während
des Betriebs und der Umstellung zwischen Sehachteln unterschiedlichen/r
Typs oder Größe steuert.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungseinrichtung
ein erstes Magazin zum Lagern der ersten Schachteln und ein zweites
Magazin zum Lagern der zweiten Schachteln sowie Übertragungsmittel, um die Schachteln
von jedem Magazin zu der ersten vorgegebenen Position zu übertragen,
wobei die Schachtel in Eingriff nehmende Einrichtung in einer ersten
Position zur Ineingriffnahme von Schachteln aus dem ersten Magazin
und einer zweiten Position zur Ineingriffnahme von Schachteln aus
dem zweiten Magazin betriebsfähig
ist.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungseinrichtung
Mittel, um eines der Magazine in eine betriebsbereite Position zu
bringen, sowie eine Steuereinrichtung, um die Position der Schachtel
in Eingriff nehmenden Einrichtung entsprechend dem ausgewählten betriebsbereiten
Magazin auszuwählen.
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Vorzugsweise sind die Schachtelaufnahme- und Übertragungsmittel
um eine feststehende Achse in einer Kreisbahn drehbar.
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Vorzugsweise sind die erste und die
zweite Aufnahmeposition an unterschiedlichen Punkten auf der Kreisbahn
angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungseinrichtung
Mittel, um eines der Magazine in eine betriebsbereite Position in
Form eines Rahmens zu bringen, der an einer zweiten feststehenden
Achse befestigt ist, und wobei das erste und das zweite Magazin
an dem Rahmen befestigt sind, wobei jedes Magazin um die zweite
feststehende Achse herum gegenüber
angeordnet ist.
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Vorzugsweise liegt das betriebsbereite
Magazin angrenzend an die Kreisbahn der Schachtelaufnahme- und Übertragungsmittel.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungseinrichtung
eine Vorrichtung, um zusammengeklappte Schachteln mit gegenüber angeordneten
flächenberührenden
Wandflächen
aus dem wenigstens einen Magazin nacheinander herauszuheben und
deren Aufrichtung in einen offenen Zustand einzuleiten, wobei die
Vorrichtung mit der Schachtel in Eingriff nehmenden Einrichtung
betriebsfähig
ist, welche nacheinander eine der flächenberührenden Wandflächen in Eingriff
nimmt, und um aus dem Magazin eine zusammengeklappte Schachtel zu
entnehmen, welche die eine der flächenberührenden Wandflächen einschließt, und
in einer Kreisbahn um eine drehbare Achse aus dem Magazin zu einer ersten
vorgegebenen Position zu übertragen,
wobei die Vorrichtung Wandflächen
in Eingriff nehmende Mittel einschließt, die außerhalb der Kreisbahn zur Ineingriffnahme
der anderen der flächenberührenden
Wandflächen
angeordnet sind, um so die andere flächenberührende Wandfläche in einer
Richtung weg von den Schachtelaufnahme- und Übertragungsmitteln zu ziehen, wodurch
das Öffnen
der Schachtel eingeleitet wird.
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Vorzugsweise werden die Wandflächen in Eingriff
nehmenden Mittel in einer ersten Ebene durch einen linearen Servomotor
bewegt.
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Vorzugsweise sind die Wandflächen in
Eingriff nehmenden Mittel an einem Gleitelement in einer im Wesentlichen
senkrechten Beziehung mit einer Führungsschiene befestigt, wobei
das Gleitelement relativ zu der Führungsschiene beweglich ist,
wodurch die Wandflächen
in Eingriff nehmenden Mittel in zwei Ebenen beweglich sind.
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Vorzugsweise werden die Wandflächen in Eingriff
nehmenden Mittel in einer zweiten Ebene durch einen weiteren linearen
Servomotor bewegt.
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Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung
angeordnet, um die Bewegung der Wandflächen in Eingriff nehmenden
Mittel zu steuern:
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Vorzugsweise umfassen die Wandflächen in Eingriff
nehmenden Mittel einen Saugnapf und einen Napfhalter, die auf dem
Gleitelement befestigt sind, wobei der Saugnapf während der Öffnung der Schachtel
mit einer Vakuumversorgung verbunden ist.
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Vorzugsweise umfassen die flächenberührenden
Wandflächen
gegenüberliegende
Seitenwände
der Schachtel.
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Vorzugsweise weist die Verpackungseinrichtung
eine Gegenstandsvorschubeinrichtung auf, die angeordnet ist, um
Gegenstände
in einer vorgegebenen Rate entlang eines Vorschubweges für die Kombination
mit Schachteln in einer gemessenen Rate vorwärts zu treiben.
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Vorzugsweise schließt die Gegenstandsvorschubeinrichtung
ein Paar von Sternrädern
ein, welche Gegenstände
von einem ersten Beschickband aufsammeln und diese zu einem zweiten
Beschickband in der vorgegebenen Rate bewegen.
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Vorzugsweise sind Greiferblöcke auf
gegenüberliegenden
Seiten des zweiten Beschickbands angeordnet, um eine vorgegebene
Anzahl von Gegenständen
aufzusammeln und diese als eine einzelne Einheit zum Verpacken in
einer Schachtel anzuordnen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verpacken von Gegenständen in
Schachteln bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Auswählen
aus wenigstens einer ersten Schachtel oder einer zweiten Schachtel,
wobei die erste und die zweite Schachtel von unterschiedlichem/r
Typ oder Größe sind,
wobei die Schachteln in wenigstens einem Magazin gelagert werden;
- b) Aufnehmen von Schachteln zum Verpacken unter Verwendung einer
Schachtel in Eingriff nehmenden Einrichtung, die angeordnet ist,
um Schachteln aus dem wenigstens einen Magazin zu entfernen und
diese nacheinander zu einer ersten vorgegebenen Position zu transportieren;
- c) Übertragen
der Schachteln an eine Papiervorschubkette, die die Schachteln zu
einer zweiten vorgegebenen Position transportiert, von wo aus die
Schachteln mit den Gegenständen
kombiniert werden, wobei die Papiervorschubkette eine Stützeinrichtung
umfasst, die eine erste Endloskette trägt, von welcher ein erster
Satz von Führungsnasen
abhängig
ist, sowie eine zweite Endloskette, von welcher ein zweiter Satz
von Führungsnasen
abhängig
ist, wobei die Führungsnasen
eingeschoben sind, um Schachtel aufnehmende Zonen zu erzeugen, deren
Länge für unterschiedliche
Schachtelgrößen oder
-typen verändert
werden kann;
- d) Verändern
der Länge
durch Verändern
der relativen Positionen des ersten und des zweiten Satzes von Führungsnasen;
und
- e) Bewegen der Stützeinrichtung,
wenn die relativen Positionen der Nasen verändert werden, um so diese Veränderung
zu kompensieren, so dass die Position des ersten Satzes von Nasen
in Bezug auf die erste vorgegebene Position unverändert bleibt.
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Vorzugsweise wird die relative Position
des ersten und des zweiten Satzes von Führungsnasen durch Steuerung
eines der Motoren angeordnet, welche die erste und die zweite Endloskette
antreiben.
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Vorzugsweise wird die Position der
Stützeinrichtung
durch die Steuerung eines pneumatischen Kolbens angeordnet, welcher
die Struktur positioniert.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren
die Verwendung einer Steuereinrichtung, die den Betrieb jeder der
Komponenten der Maschine während
des Betriebs und der Umstellung zwischen Schachteln unterschiedlichen/r
Typs oder Größe steuert.
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Vorzugsweise ist die Schachtel in
Eingriff nehmende Einrichtung zur Ineingriffnahme mit Schachteln
aus einem ersten Magazin in einer ersten Position positioniert und
zur Ineingriffnahme mit Schachteln aus einem zweiten Magazin in
einer zweiten Position positioniert, wobei die Schachtel in Eingriff
nehmende Einrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position
beweglich ist.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren,
dass eines der Magazine in eine betriebsbereite Position gebracht
wird und die Position der Schachtel in Eingriff nehmenden Einrichtung
entsprechend dem ausgewählten
betriebsbereiten Magazin ausgewählt wird.
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Vorzugsweise schließt das Verfahren
ein, dass die Schachtelaufnahme- und Übertragungsmittel um eine feststehende
Achse in einer Kreisbahn gedreht werden.
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Vorzugsweise sind die erste und die
zweite Aufnahmeposition an unterschiedlichen Punkten auf der Kreisbahn
angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren,
dass das erste und das zweite Magazin an einem Rahmen befestigt
werden, so dass jedes Magazin um eine zweite feststehende Achse
herum gegenüber
angeordnet ist.
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Vorzugsweise schließt das Verfahren
die Positionierung des betriebsbereiten Magazins in Gebrauch angrenzend
an die Kreisbahn der Schachtelaufnahme- und Übertragungsmittel ein.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren:
Herausheben zusammengeklappter Schachteln mit gegenüber angeordneten
flächenberührenden
Wandflächen
nacheinander aus dem wenigstens einen Magazin und Einleiten ihrer
Aufrichtung in einen offenen Zustand durch Ineingriffnahme einer
der flächenberührenden
Wandflächen
nacheinander und Entnehmen einer zusammengeklappten Schachtel, welche
eine der flächenberührenden
Wandflächen
einschließt,
aus dem Magazin, und Übertragen
in einer Kreisbahn um eine drehbare Achse aus dem Magazin zu der
ersten vorgegebenen Position, wobei die Wandflächen in Eingriff nehmenden
Mittel außerhalb der
Kreisbahn zur Ineingriffnahme der ande ren der flächenberührenden Wandflächen angeordnet
sind, um so die andere flächenberührende Wandfläche in einer
Richtung weg von den Schachtelaufnahmemitteln zu ziehen, wodurch
das Öffnen
der Schachtel eingeleitet wird.
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Vorzugsweise schließt das Verfahren
ein, dass die in Eingriff nehmenden Mittel in der ersten Ebene durch
einen linearen Servomotor bewegt werden.
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Vorzugsweise schließt das Verfahren
ein, dass die Wandflächen
in Eingriff nehmenden Mittel an einem Gleitelement in einer im Wesentlichen senkrechten
Beziehung mit der Führungsschiene
befestigt werden und das Gleitelement relativ zu der Führungsschiene
bewegt wird, wodurch die Wandflächen
in Eingriff nehmenden Mittel in zwei Ebenen beweglich sind.
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Vorzugsweise werden die Wandflächen in Eingriff
nehmenden Mittel in einer zweiten Ebene durch einen linearen Servomotor
bewegt.
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Vorzugsweise schließt das Verfahren
die Verwendung einer Steuereinrichtung ein, die angeordnet ist,
um die Bewegung der Wandflächen
in Eingriff nehmenden Mittel zu steuern.
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Vorzugsreise schließt das Verfahren
die Verwendung der Wandflächen
in Eingriff nehmenden Mittel ein, die einen Saugnapf und einen Napfhalter umfassen,
die auf dem Gleitelement befestigt sind, und die Verbindung des
Saugnapfes mit einer Vakuumversorgung während der Öffnung der Schachtel.
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Vorzugsweise umfassen die flächenberührenden
Wandflächen
gegenüberliegende
Seitenwände
der Schachtel.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren
die Verwendung einer Gegenstandsvorschubeinrichtung, um Gegenstände in einer
vorgegebenen Rate entlang eines Vorschubweges für die Kombination mit Schachteln
in einer gemessenen Rate vorwärts zu
treiben.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren
die Verwendung eines Paars von Sternrädern, um Gegenstände von
einem ersten Beschickband aufzusammeln und diese zu einem zweiten
Beschickband in einer vorgegebenen Rate zu bewegen.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren
die Verwendung von Greiferblöcken
auf gegenüberliegenden
Seiten des zweiten Beschickbands, um eine vorgegebene Anzahl von
Gegenständen
aufzusammeln und diese als eine einzelne Einheit zum Verpacken in
eine Schachtel anzuordnen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinrichtung für eine Verpackungsmaschine,
wie sie vorstehend beschrieben ist, bereitgestellt, wobei die Steuereinrichtung
einen Zentralprozessor umfasst, eine Einrichtung für die manuelle
Eingabe sowie eine getrennte Einrichtung, die durch den Zentralprozessor
gesteuert wird, um den ersten und den zweiten Satz von Führungsnasen und
die die Führungsnasen
tragende Stützeinrichtung
auf der Papiervorschubkette einzeln zu positionieren.
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Vorzugsweise ist die Einrichtung
zum Positionieren der Stützeinrichtung
ein pneumatischer Zylinder.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung
zur Verwendung mit einer Verpackungsmaschine angeordnet, die zwei
Magazine aufweist, auf die durch eine einzelne Schachtel in Eingriff
nehmende Einrichtung zugegriffen wird, wobei die Steuereinrichtung eine
Einrichtung zum Positionieren der Schachtel in Eingriff nehmenden
Einrichtung in einer ersten Position zur Ineingriffnahme von Schachteln
in einem ersten Magazin und einer zweiten Position zur Ineingriffnahme
von Schachteln in einem zweiten Magazin umfasst.
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Vorzugsweise ist die Einrichtung
zum Positionieren der Schachtel in Eingriff nehmenden Einrichtung
betriebsfähig,
um die in Eingriff nehmende Einrichtung in einer dritten Position
zu positionieren, aus welcher die Schachtel in Eingriff nehmende
Einrichtung in keinem Magazin Schachteln in Eingriff nehmen kann.
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Vorzugsweise ist die Einrichtung
ein pneumatischer Zylinder.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung
für die
Verwendung mit einer Verpackungsmaschine angeordnet, die eine Öffnungseinrichtung
zum Öffnen von
Schachteln aufweist, die aus jedem Magazin entnommen werden, wobei
der geometrische Ort der Bewegung der Entnahmemittel auf der Öffnungseinrichtung
derart verändert
werden kann, dass die Öffnungseinrichtung
aus jedem Magazin entnommene Schachteln öffnen kann.
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Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung X-
und Y-orientierte Servomotoren.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung
für die
Verwendung mit einer Verpackungsmaschine angeordnet, die eine Gegenstandsvorschubeinrichtung in
Form eines Sternrades aufweist, wobei die Steuereinrichtung die
Rotationsgeschwindigkeit des Sternrades steuert.
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Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung einen
Motor, der das Sternrad dreht.
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Gemäß einem vierten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem zum Steuern des Betriebs
einer Verpackungsmaschine bereitgestellt, um von ersten Schachteln
in einem ersten Magazin zu zweiten Schachteln in einem zweiten Magazin
zu wechseln, umfassend die folgenden Schritte:
- a)
Hindern der Schachtel in Eingriff nehmenden Einrichtung an der Aufnahme
jedweder Schachteln;
- b) Weiterführen
der Papiervorschubkette, bis diese von Schachteln entleert ist;
- c) Anhalten der Papiervorschubkette;
- d) Anhalten des Vorschubs von Gegenständen;
- e) Umstellen der Schachtel in Eingriff nehmenden Einrichtung
und der Magazine, um die Aufnahme aus dem alternativen Magazin zu
ermöglichen;
- f) Verändern
der relativen Position des ersten und des zweiten Satzes von Führungsnasen
in der Papiervorschubkette;
- g) Verändern
der Position der Stützeinrichtung
in Bezug auf die erste vorgegebene Position; und
- h) Wiedereinschalten des Schachtelentnahme- und Förderverfahrens
und des Vorschubs von Gegenständen.
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Vorzugsweise wird die Anweisung zur
Umstellung aus einem voreingegebenen Steuerprogramm ausgelesen.
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Alternativ wird die Anweisung zur
Umstellung manuell in eine Steuereinrichtung eingegeben.
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Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine
eine Einrichtung zum Öffnen
von Schachteln auf, welche während
des Umstellungsvorganges ebenso angehalten wird.
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Vorzugsweise wird der geometrische
Ort der Bewegung von Entnahmemitteln in der Schachtelöffnungseinrichtung
vor dem Wiedereinschalten geändert,
um der Einrichtung zu ermöglichen,
Schachteln aus dem alternativen Magazin zu öffnen.
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Vorzugsweise werden der Aufnahmepunkt und
der geometrische Ort der Entnahmemittel in der Schachtel in Eingriff
nehmenden Einrichtung während
der Umstellung geändert,
um die Entnahme von Schachteln aus dem alternativen Magazin zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist die Geschwindigkeit
des Vorschubs von Gegenständen,
falls nötig,
abhängig von
der Größe oder
dem Typ von Schachteln in jedem der Magazine veränderbar.
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Vorzugsweise werden die relativen
Positionen und der Bewegungszustand jeder der beweglichen Komponenten
unter Verwendung einzelner Sensoren abgetastet und an die Steuereinrichtung übertragen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1a und 1b perspektivische Ansichten
einer Schachtel des Korbtyps sind, die für die Verwendung mit der erfindungsgemäßen Maschine
geeignet ist, in ihrer Zuschnitts- und aufgeklappten Form;
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2a eine
perspektivische Ansicht eines Zuschnitts für eine vollständig geschlossene
Schachtel ist, der für
die Verwendung mit der erfindungsgemäßen Maschine geeignet ist;
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2b eine
perspektivische Ansicht einer aufgerichteten und beladenen Schachtel
des in 2a in seiner
Zuschnittsform dargestellten Typs ist;
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3a eine
perspektivische Ansicht eines Zuschnitts für eine Schachtel des Umwickeltyps
ist, der für
die Verwendung mit der erfindungsgemäßen Maschine geeignet ist;
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3b eine
perspektivische Ansicht einer aufgerichteten und beladenen Schachtel
des in 3a in seiner
Zuschnittsform dargestellten Typs ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Vorschubs einer Verpackungsmaschine
ist, die insbesondere die Magazineinheit, den Vorschubmechanismus
und die Papiervorschubkette darstellt;
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5 eine
perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine aus 4 von der gegenüberliegenden Seite ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die Magazineinheit in einer
ersten Position darstellt;
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7 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die Magazineinheit in einer
zweiten Position darstellt;
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8 eine
perspektivische Ansicht des Aufgebers aus 4 ist;
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9 eine
Explosionsdarstellung des Aufgebers aus 4 ist;
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10 eine
perspektivische Ansicht des Vakuumaufgebers, des hinteren Aufgebers
und der Papiervorschubkette aus 4 ist;
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11, 12 und 13 weitere Darstellungen der Vorrichtung
aus 10 sind;
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14 und 15 Graphen darstellen, welche die
gegen die Zeit aufgetragene Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung
und abgeleitete Beschleunigung der X- und Y-Servomotoren zeigen,
welche angeordnet sind, um den hinteren Aufgeben aus den 10 bis 13 zu bewegen;
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15 eine
Draufsicht einer Gegenstandsvorschubeinrichtung ist;
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16 das
Stromabwärtsende
der Verpackungsmaschine aus 4 darstellt;
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17 ein
Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist;
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18 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuersystems ist.
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Ein Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in der Lage, eine Vielzahl von Schachteltypen aufzurichten,
z. B. Schachteln des Umwickeltyps, vollständig umschlossene Schachteln
und Schachteln des Korbtyps. Jeder Bezugnahme auf einen Schachteltyp
in dieser Beschreibung schließt verschiedene
Größen einer
speziellen Schachtelausführung
ein. Beispielsweise kann der Mechanismus vollständig umschlossene Schachteln
für acht
oder zwölf
Gegenstände
beladen.
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In den Zeichnungen, und insbesondere
in den 1a und 1b daraus, ist die Schachtel 10 ein
in 1b in einem aufgerichteten
Zustand gezeigter Träger
des Korbtyps, der zum Absenken auf Gegenstände bereit ist. Die Schachtel 10 schließt gegenüberliegende
Seitenwandflächen 12, 14 und
gegenüberliegende
Endwandflächen 16, 18 ein,
die eine mit der nächsten
gelenkig verbunden sind. Die Schachtel schließt ferner eine Griffstruktur
ein, die die Endwandflächen 16, 18 miteinander
verbindet, und umfasst quer verlaufende Trennwände 22, die die Seitenwände 12, 14 jeweils
miteinander verbinden. Die Basiswandflächen 24, 26 sind
mit der Seitenwandfläche 12 bzw. 14 gelenkig
verbunden.
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In den 2a und 2b der Zeichnungen ist eine
Schachtel 30 des Umwickeltyps dargestellt, die in 2a in ihrer flachen zusammengeklappten Form
gezeigt ist. Der Schachtelzuschnitt schließt gegenüberliegende Seitenwandflächen 32, 34 und
gegenüberliegende
Endwandflächen 36, 38 ein,
die eine mit der nächsten
gelenkig verbunden sind. Die Schachtel schließt ferner Deckenwandflächen 40, 42 und
Basiswandflächen 44, 46 ein,
die mit den jeweiligen Seitenwänden 32, 34 gelenkig
verbunden sind. Die Gegenstände
werden in die Schachtel von oben oder ggf. von unten eingeführt und
die Decken- und Basiswandflächen
werden dann aneinander befestigt, um eine vollständig umschlossene Schachtel
bereitzustellen.
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Wie in den 3a und 3b dargestellt,
ist die Schachtel 31 eine Schachtel des Umwickeltyps, die in 3a in ihrer Zuschnittsform
gezeigt ist. Ein Schachtelzuschnitt 31 schließt eine
erste Basiswandfläche 33,
eine Seitenwand 35, eine Deckenwandfläche 37, eine zweite
Seitenwandfläche 39 und
eine Basiswandfläche 41 ein,
die eine mit der nächsten gelenkig
verbunden sind. Die Deckenwandfläche 37 umfasst
drei Paare von Öffnungen 43, 45,
die zwischen den Seitenkanten der Deckenwandfläche 37 mit Zwischenraum
angeordnet und angepasst sind, um den oberen Abschnitt von Gegenständen A wie
in 3b dargestellt aufzunehmen.
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Es wird beabsichtigt, dass die Schachteln abhängig von
der Form und/oder Menge der zu verpackenden Gegenstände variieren
können
und demgemäß eine erfindungsgemäße Maschine
in vielerlei Hinsicht einstellbar ist, so dass diese eine breite
Vielzahl solcher Schachteln verarbeiten kann. Die Grundanordnungen,
deren Änderung
in Frage kommt, sind in den 1a, 2a und 3b gezeigt, in welchen "H" die Gesamthöhe der aufgerichteten Schachtel
ist, die dem Abstand zwischen der oberen Kante der Seitenwand und
der Basiswand entspricht, und "L" die Gesamtlänge der
Schachtel ist, wenn die Basiswandflächen geschlossen sind.
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In den 4 bis 7 der Zeichnungen ist eine Verpackungsmaschine
50 zum Verarbeiten von Schachteln, z. B. des vorstehend beschriebenen Typs,
gezeigt. Das Stromaufwärtsende
der Maschine schließt
ein doppeltes Magazin 52 ein, in welchem eine Vielzahl
von Schachteln des Korbtyps und von vollständig umschlossenen Schachteln 10, 30 in
einem zusammengeklappten Zustand für die Verarbeitung bereitgehalten
wird.
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Die Magazineinheit 52 (6 und 7) umfasst zwei (oder mehrere) getrennte
Magazine 58, 60 in angrenzenden Positionen. Jedes
Magazin 58, 60 ist auf einem Rahmen 62,
wie in den 6 und 7 gezeigt, montiert. Der
Rahmen 62 ist auf einer Hauptwelle 64 montiert,
die um die Achse X-X gedreht werden kann. Jedes Magazin 58, 60 ist
vom Typ der Schwerkraftzuführung,
wodurch die Schachtelzuschnitte in ihren jeweiligen Magazinen in
einer Neigung gehalten werden, um eine positive Zufuhr bereitzustellen.
Es wird beabsichtigt, dass die Magazineinheiten jedwede Anzahl von
Magazinen umfassen könnten,
die angepasst sind, um verschiedene Schachteltypen oder -größen aufzunehmen,
und die den nachstehend beschriebenen Drehaufgeber umgeben.
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In dieser Ausführungsform wird ein pneumatischer
Zylinder (nicht gezeigt) verwendet, um den Rahmen zwischen zwei
Positionen zu drehen: der ersten Position, wie sie in 6 gezeigt ist, in welcher
das erste Magazin 58 in eine betriebsbereite Position gebracht
ist, und zwar bereit für
die vollständig umschlossenen
Schachteln, die in dem ersten Magazin gehalten werden, um der Verpackungsmaschine zugeführt zu werden. 7 stellt den Rahmen 62 in einer
zweiten Position dar, in welcher das zweite Magazin 60,
das die Schachteln des Korbtyps enthält, in eine betriebsbereite
Position gebracht ist.
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Die Position der Magazine 58, 60 wird
durch eine nachstehend im Detail beschriebene Steuereinrichtung
gesteuert.
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Wie in den 6 und 7 gezeigt,
wird dann, wenn das erste Magazin 58 in einer betriebsbereiten Position
ist, nacheinander eine vollständig
umschlossene Schachtel durch eine Aufnahmevorrichtung, vorzugsweise
in Form eines Vakuumdrehaufgebers 66, entfernt. Der Vakuumaufgeber 66 umfasst
Sätze von
Saugnäpfen 67, 69,
z. B. drei Sätze,
die jeweils mit einer Antriebswelle 70 über eine Antriebsstange 72 verbunden
sind. Die Antriebswelle 70 wird an ihrem Ende durch ein
geeignetes herkömmliches
Lager 71, 73 gehalten, das auf dem Seitenrahmen 84 montiert
ist. Ein geeigneter Antriebsmechanismus, wie ein Servomotor 75,
ist bereitgestellt, um die Antriebswelle zu drehen. Die Antriebsstangen 72 sind mit
einer Nockenschiene über
einen Nockenstab und -stößel verbunden,
welche eine gleichmäßige Bahn für die Saugnäpfe bereitstellt,
wenn die Antriebswelle gedreht wird. Die Bahn der Nockenschiene
ermöglicht
den Saugnäpfen,
sich hin zu dem Magazin zu erstrecken, um eine Schachtel in einem
flachen zusammengeklappten Zustand aufzunehmen und danach die Saugnäpfe und
die Schachtel zu dem Vorschubende der Maschine zu drehen.
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Damit der Zuschnitt von der geneigten
Position in eine vertikale Ebene übertragen wird, ist es notwendig,
die Rotationsachse des Drehaufgebers, wie in den 6 und 7 dargestellt,
aus der vertikalen Ebene zu versetzen.
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Ein Vakuum wird an einen Satz von
Saugnäpfen 67, 69 angelegt,
um eine Schachtel aus dem Magazin 58, 60 zu entfernen,
wenn diese in Kontakt mit der Seitenwand 32 der Schachtel 30 kommen. Das
Vakuum wird gehalten, während
die Schachtel in eine vorgegebene Position gedreht wird. An dieser vorgegebenen
Position trennt eine Vakuumunterbrechung die Versorgung, um die
Schachtel 30 aus dem Aufgeben 66 freizugeben.
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Falls es gewünscht wird, einen unterschiedlichen
Schachteltyp, z. B. eine in dem zweiten Magazin gehaltenen Schachtel 10 des
Korbtyps, zu verpacken, werden mehrere Einstellungen an der Maschine
vorgenommen. Das zweite Magazin 60 wird wie vorstehend
beschrieben in eine betriebsbereite Position bewegt. Da sich die
Position des zweiten Magazins relativ zu dem Drehaufgeber 66 von
der des ersten Magazins 58 unterscheidet, ist es notwendig,
den "Aufnahme"-Punkt der Saugnäpfe 67, 69 zu
bewegen und die "Ein"- und "Aus"-Positionen
der Vakuumversorgung zu ändern.
Diese Änderungen
werden ausgeführt,
indem die Nockenschiene und/oder die Nocke, welche die Vakuumversorgung
steuern, in eine zweite Position bewegt werden/wird. Ein in 8 gezeigter, durch das Steuersystem
gesteuerter Servomotor 167 bewegt diese Untergruppen zwischen
den zwei Positionen.
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Es wird bevorzugt, eine dritte Position
für die Vakuumversorgung
einzuschließen:
diese Position ist die "Vorgabeeinstellung" ("default setting"), durch welche die
Vakuumversorgung über
die Drehung der Saugnäpfe
getrennt wird. Die Vorgabeposition wird während der Schachtelumstellung
eingenommen oder, falls eine Störung
in der Maschine auftritt.
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8 stellt
die Aufnahmevorrichtung dar, die für Entnahme der untersten zusammengeklappten Schachtel
aus der Magazineinheit angepasst ist. Wie vorstehend beschrieben,
liegt die bevorzugte Aufnahmevorrichtung in Form eines Vakuumaufgebers 66 vor,
welcher Saugnäpfe 67, 69 einschließt, die
auf den Napfhaltern 74 bzw. 76 gehalten werden.
Die Napfhalter 74 und 76 sind vorzugsweise jeweils
fest auf einer länglichen
Stützstange 78 montiert,
welche jeweils gleitend auf einer Ringstruktur 80 montiert
ist, wobei die Ringstruktur auf einer drehbaren Hauptwelle 70 starr
befestigt ist. Die Napfhalter 74, 76 sind auf
Nockenstäben 79 montiert,
die sich in den Seitenrahmen 84 erstrecken, in welchem
eine nachstehend beschriebene Nockenschiene untergebracht ist. Wie in 8 dargestellt, sind drei
Sätze von
Schachtelaufnahmevorrichtungen in Verbindung mit der drehbaren Hauptwelle 70 bereitgestellt.
Lediglich ein Satz solcher Vorrichtungen ist im Detail beschrieben,
da alle drei Sätze
von Aufnahmevorrichtungen den gleichen Aufbau aufweisen, der auf
eine identische Weise funktioniert.
-
9 dient
dazu, eine Explosionszeichnung des Vakuumdrehaufgebers darzustellen.
Eine feststehende Nockenplatte 82 ist auf der inneren Fläche des
Seitenrahmens 84 montiert und ist mit einer Öffnung 86 bereitgestellt,
durch welche sich die Antriebswelle 70 erstreckt. Eine
Nockenschiene 88 ist in der feststehenden Nockenplatte 82 ausgebildet,
wobei die Nockenstößel (nicht
gezeigt) in der Nockenschiene 88 angeordnet sind. Der Zweck
der Nockenschiene 88 liegt darin, die Erstreckung der Nockenstäbe 79 weg
von der Hauptwelle 70 und in Kontakt mit der Schachtel
zu erleichtern, wodurch eine der Schachteln aus dem Magazin 58 entfernt
und die Schachtel in einer gleichförmigen Bahn zu der Papiervorschubkette 100 gedreht
wird, wie nachstehend erläutert.
Während
die Schachtel aus ihrem Magazin gedreht wird, wird ein hinterer
Aufgeben verwendet, um gegenüberliegende
Seitenwandflächen zu
trennen und die Aufrichtung der Schachtel zu unterstützen.
-
Eine Vielzahl von Vakuumunterbrechungen ist
in dem Aufgebermechanismus 66 bereitgestellt, der in Verbindung
mit einer Vakuumversorgung verwendet wird, um die Vakuumverbindungs-
und Unterbrechungspunkte einzustellen.
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In dem Prozess der Zuführung einer
Schachtel aus dem Magazin zu der Papiervorschubkette dreht die Hauptwelle
die Aufnahmevorrichtung 66 in die durch den Pfeil "Z" in den 10 und 11 angezeigte Richtung. Während sich
die Aufnahmevorrichtung dreht, werden die Saugnäpfe 67, 69 in
Kontakt mit einer Seitenwand 32 der Schachtel 30 bewegt. Ein
Vakuum wird dann an den Satz von Saugnäpfen angelegt, wenn die Näpfe in Kontakt
mit der Seitenwand 32 der Schachtel 30 kommen.
Folglich wird die Schachtel entnommen und dann an die Papiervorschubkette 100 übertragen.
Während
dieses Übertragungszustands
wird das Vakuum beibehalten, so dass die Saugnäpfe die Schachtelwand halten.
Wenn die Schachtel an der Papiervorschubkette abgelegt wird, trennt
eine Vakuumunterbrechung die Vakuumversorgung von den Saugnäpfen, um
die Schachtel freizugeben. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung
sowie deren Effizienz und Beständigkeit
wird folglich verbessert.
-
Wie aus 12 ersichtlich ist, wird die Schachtel
aus einer zusammengeklappten Position in einen vollständig aufgerichteten
Zustand an der Papiervorschubkette 100 bewegt. Natürlich erfolgt der
Endaufrichtungsvorgang teilweise aufgrund der Ineingriffnahme mit
einem hinteren Aufgeben (oder Schachtelöffnungseinrichtung) 90.
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In dem Aufbau des hinteren Aufgebers 90, die
in den 10 bis 13 gezeigt ist, sind geeignete
in Eingriff nehmende Mittel zur Ineingriffnahme einer oder mehrerer
Wände der
Schachtel umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die in
Eingriff nehmenden Mittel einen Saugnapf 92, der auf einem
Napfhalter 94 gehalten ist, der auf einem Gleitelement 96 montiert
ist. Eine geeignete Einrichtung ist bereitgestellt, um die in Eingriff
nehmenden Mittel in "X"- und "Y"-Richtungen zu bewegen. Beispielsweise ist
das Gleitelement 96 dann wieder auf einem quer verlaufenden
Schlitten 98 montiert und ist in der Lage, in eine durch
den Buchstaben X gekennzeichnete Richtung bewegt zu werden. Der
quer verlaufende Schlitten 98 ist vorzugsweise mit einer
Führungsschiene 99 verbunden,
die an einem Stützrahmen (nicht
gezeigt) befestigt ist: die quer verlaufende Schiene ist angepasst,
um den Saugnapf und das Gleitelement in eine durch den Buchstaben
Y gekennzeichnete Richtung zu bewegen. Folglich ist der Saugnapf 92 in
der Lage, sich hin zu oder weg von dem Vakuumdrehaufgeber 66 und
in senkrechte Richtung zu der Kreisbahn Z einer Schachtel zu bewegen.
Gegebenenfalls können
Anschläge
an den Enden des Gleitelements und/oder der Führungsschiene umfasst sein.
-
Es wird beabsichtigt, dass alternative
Komponenten oder Konfigurationen verwendet werden können, um
einen Aufbau bereitzustellen, der sich in X-Y-Richtungen bewegen
kann.
-
Das Gleitelement 96 wird
durch geeignete Antriebsmittel, z. B. einen ersten linearen Servomotor
(nicht gezeigt) bewegt, der durch ein geeignetes Steuersystem gesteuert
wird, und die quer verlaufende Schiene 98 wird durch zweite
Antriebsmittel, z. B. einen zweiten linearen Servomotor (nicht gezeigt) bewegt,
der ebenso durch das Steuersystem gesteuert wird. Daher kann die
Position des Saugnapfs 92 des hinteren Aufgebers in jedwede
gewünschte
Position bewegt werden. In einigen Ausführungsformen ist das Steuersystem
programmiert, um geeignete X-Y-Koordinaten voreinzustellen und die
Bahn des Saugnapfs zu definieren. Weitere Details des Steuersystems
werden nachstehend erläutert.
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In Gebrauch trennt der hintere Aufgeben 90 eine
oder mehrere der Wände 34 der
Schachtel von der gegenüberliegenden
Wand 32, die durch den Drehaufgeber 66 gehalten
wird. In dieser Ausführungsform
sind die verwendeten gegenüberliegenden
Wände die
Seitenwände 32, 34.
Während
der Drehaufgeber 66 die Schachtel überträgt, wird der Saugnapf 92 des
hinteren Aufgebers 90 vorwärts in Kontakt mit einer Seitenwand 34 der
zusammengeklappten Schachtel 18 bewegt, wie in 10 gezeigt ist. Vorzugsweise
liegt der Kontaktpunkt in einem zentralen Abschnitt der zu trennenden
Wand. An den Saugnapf 92 wird Vakuum angelegt, um die Seitenwand 34 zu
halten. Während
der Drehaufgeber 66 fortfährt, die Schachtel vorwärts zu drehen,
bewegt sich der Saugnapf 92 des hinteren Aufgebers weg von
dem Drehaufgeber 66, um die zwei in 11 gezeigten Seitenwände 32, 34 zu
trennen.
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In dieser Ausführungsform gibt das Führungspaar
der Saugnäpfe 67, 69 des
Drehaufgebers die Führungsendwandfläche 46 frei.
Folglich wird die Schachtel in einen teilweise aufgerichteten Zustand gefaltet,
wobei die Seiten- und Endwände
in eine im Wesentlichen trapezförmige
Beziehung gebracht werden. Die Vakuumversorgung des hinteren Aufgebers
wird dann getrennt und die Schachtel wird von dem in 13 gezeigten hinteren Aufgeben
freigegeben.
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Während
es bevorzugt ist, einen Saugnapf zu verwenden, um eine der Wände zu halten,
können einige
Ausführungsformen
alternative Komponenten, z. B. mechanische Verbindungsmittel, übernehmen.
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Wie vorstehend diskutiert, liegt
die bevorzugte "Aufnahme"-Position des Saugnapfs 92 des
hinteren Aufgebers an einem annähernd
zentralen Punkt der Schachtelseitenwandfläche. Diese Position wird entsprechend
dem Schachteltyp und insbesondere den Maßabweichungen der Seiten- und
Endwände für jeden
Schachteltyp und für
unterschiedliche Schachtelgrößen variieren.
Ebenso wird die Bahn des die zwei Wände trennenden Saugnapfs auch entsprechend
dem speziellen zu errichtenden Schachteltyps variieren. Es wird
beabsichtigt, dass der Saugnapf einer hin und her gehenden Bahn,
welche der in WO 92/15450 beschriebenen ähnlich ist, folgen kann. Alternativ
könnte
eine Rotationsbahn für einige
Schachteln verwendet werden. Ein Vorteil des hinteren Aufgebers
liegt in der durch das System gebotenen Flexibilität. Insbesondere
ist der hintere Aufgeben in der Lage, den Saugnapf 92 in
jedwede Position zu bewegen, um jedwede Anzahl von Bahnen innerhalb
der Endanschläge
des Gleitelements 96 und der quer verlaufenden Schiene 98 einzunehmen. Ein
Beispiel der verfolgten Bahnen zusammen mit Geschwindigkeits- und
Beschleunigungskomponenten der "X"- und "Y"-Antriebsmittel ist in den 14 und 15 dargestellt.
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Durch Vorprogrammieren des Steuersystems
können
die Position und die Bahnen des Saugnapfs 92 voreingestellt
werden, wodurch die Dauer der Stillstandszeit reduziert wird, wenn
Schachteltypen oder -ausführungsarten
gegeneinander ausgetauscht werden. Erfindungsgemäß wird die Arbeitsgeschwindigkeit
der Vorrichtung sowie deren Effizienz und Beständigkeit verbessert.
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Die Schachtel 30 fährt auf
ihrer Kreisbahn fort, bis diese in Kontakt mit der Papiervorschubkette 100 kommt.
Insbesondere kommt die Führungskante 102 der
Schachtel 30 in anstoßende
Beziehung mit der Führungsnase 104 der
Papiervorschubkette 100. Die Führungsnase 104 führt die
Führungskante 102 weg
von den Saugnäpfen 67, 69 des
Drehaufgebers 66, wodurch die vordere Endwandfläche 4G und
die Seitenwandfläche 34 in
eine im Wesentlichen senkrechte Beziehung gebracht werden. Gleichzeitig
bewegt sich die hintere Nase 106 in Kontakt mit der hinteren
Endwandfläche,
um die Fertigstellung der Aufrichtung zu unterstützen. Danach geben die Saugnäpfe 67, 69 des
Drehaufgebers 66 die Schachtel 30 frei und fahren
fort, sich in die Richtung "Z" zu bewegen, und
die Schachtel 30 wird durch die Papiervorschubkette 100 stromabwärts zu der
Ladestation bewegt.
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Der Aufbau der Papiervorschubkette 100, wie
dieser in den 4 und 10 dargestellt ist, umfasst
obere und untere Seitennasenketten 108 und 110.
Jeder Satz weist eine ähnliche
Konstruktion auf und schließt
Endlosketten mit einer Vielzahl von Führungs- und Nachlaufnasen 104 und 106 ein.
Die obere Kette 108 schließt die Führungsnasen 104 ein
und die untere Kette 110 umfasst die hinteren Nasen 106. Jeder
Kettensatz wird durch Antriebsmittel, z. B. einen oder mehrere durch
das Steuersystem gesteuerte Servomotoren, vorwärts bewegt.
-
Um die Maschineneinstellung von einem Schachteltyp
zu einem anderen zu ändern,
ist es notwendig, den Abstand D zwischen den Führungs- und Nachlaufnasen zu ändern. Daher
bewegt der Servomotor, der die untere Kette steuert, während der
Umstellung die Führungsnase 106 relativ
zu der Führungsnase 104,
um den Abstand zwischen den Nasen zu vergrößern oder zu verringern. Beispielsweise sind
die Seitenwände
einer Schachtel des Korbtyps kürzer
als die einer vollständig
umschlossenen Schachtel, so dass in dem Fall, wenn die Schachtelumstellung
von einer vollständig
umschlossenen Schachtel zu einer Schachtel des Korbtyps erfolgt, dann
der Abstand D verringert wird. Ebenso bedeutet die umgekehrte Umstellung,
dass der Abstand D vergrößert wird.
In dieser Ausführungsform
wird der Abstand zwischen den Führungs-
und Nachlaufnasen um 10 cm vergrößert oder
verringert.
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Die relative Bewegung der Führungsnase 106 ändert die
Position, in welcher die Führungsnase 106 in
Kontakt mit der hinteren Endwandfläche der vorstehend beschriebenen
Schachtel kommt. Es ist notwendig, dass die hintere Nase 106 in
Kontakt mit der Endwandfläche
kommt, während
diese gedreht wird. Dann, wenn die hintere Nase 106 vorwärts bewegt
wird, wird der Kontaktpunkt ebenso vorwärts bewegt. Um den Kontaktpunkt
auf die richtige Position zurückzustellen,
ist es notwendig, die Papiervorschubkette 100 um den entsprechenden
Abstand (d. h. 10 cm) rückwärts zu bewegen.
Es lässt
sich für
den Fachmann ohne weiteres erkennen, dass dann, wenn die hintere
Nase 106 von der Führungsnase weg
bewegt wird, um den Abstand D zu vergrößern, die Papiervorschubkette
um einen entsprechenden Abstand vorwärts bewegt werden muss. Ein
pneumatischer Zylinder (nicht gezeigt) wird verwendet, um die Papiervorschubkette 100 zu
bewegen.
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Die aufgerichtete Schachtel wird
durch die Papiervorschubkette 100 vorwärts bewegt und an der Verwendungsstelle
und auf dem Schachtelabsenkmodul 111 durch eine horizontale
Platte (nicht gezeigt) gehalten. Die Basiswandflächen 46 der Schachtel
werden dann durch Führungen 114,
die an jeder Seite der Schachtel positioniert sind, nach außen gefaltet.
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Nachdem die Schachteln aufgerichtet
worden sind, werden sie zu der Ladestation 120 übertragen.
Folglich verlassen die Schachteln die Ineingriffnahme mit der Papiervorschubkette 100 und
die Ineingriffnahme wird stufenweise übertragen, während sich
die Schachteln stromabwärts
zu einem in den 3 und 4 gezeigten Schachtelabsenkmodul 111 bewegen.
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Das Schachtelabsenkmodul umfasst
eine Fördereinrichtung,
z. B. ein Paar von Seitennasenkettensätzen 112, die jeweils
auf Tischen 113 montiert sind, welche hin zu dem Ladepunkt 114 abwärts geneigt
sind. Jeder Seitennasenkettensatz 112 weist eine ähnliche
Konstruktion auf, die eine durch einen Motor, z. B. einen Servomotor,
angetriebene Endloskette 115 einschließt. Geeignete, mit den Seitennasenkettensätzen verbundene
Mittel werden bereitgestellt, um die von der Papiervorschubkette
zugeführten
Schachteln periodisch in Eingriff zunehmen. In dieser Ausführungsform
umfasst die Schachtel in Eingriff nehmende Einrichtung eine Vielzahl
von auf der Endloskette montierten Führungsstiftnasen 116, die
betriebsfähig
sind, um die gegenüberliegenden Basiswandflächen 24, 26 einer
Schachtel in Eingriff zu nehmen und die Basiswandflächen 24, 26,
die Seitenwandflächen 12, 14 und
die Endwandflächen 16, 18 in
einem aufgerichteten Zustand zu halten, während sich diese stromabwärts bewegt.
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Jede Nase 116 ist vorzugsweise
im Wesentlichen keilförmig
und umfasst eine Stützfläche 117, die
in einem spitzen Winkel in Bezug auf eine fiktive vertikale Ebene
angeordnet ist. Eine Vielzahl von Stiften, z. B. vier Stifte 118,
ist in beabstandeten Intervallen entlang der Stützfläche 117 montiert.
Jeder Stift 116 ist auf der Stützfläche 117 derart positioniert, dass
diese während
des Gebrauchs in entsprechenden Öffnungen
der zu stützenden
Basiswandfläche aufgenommen
werden, wodurch die Schachtel in Eingriff genommen wird. In dieser
Ausführungsform werden
lediglich die führenden
drei der vier Stifte für die
Schachtel des Korbtyps benötigt.
Natürlich
werden für
die größeren Schachteln,
wie die vollständig umschlossenen
Schachteln, alle Stifte verwendet. Im Gegensatz dazu kann eine kleinere
Schachtel es lediglich erforderlich machen, dass sie durch zwei
der Stifte in Eingriff genommen wird.
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Die Endloskette wird durch einen
Motor, z. B. einen Servomotor, bewegt. Während sich jede Nase 64 entlang
der Bahn einer Nockenschiene (nicht gezeigt) bewegt, werden die Schachteln 10 durch
die Nasen 116 in einer horizontalen Ebene gehalten, während diese
durch den Endloskettensatz 113 hin zur Ladestation 120 abgesenkt
werden.
-
Es wird beabsichtigt, dass das Absenkmodul verwendet
werden kann, um Schachteln mit unterschiedlichen Konfigurationen
von Gegenständen,
z. B. zwei Reihen oder drei Reihen, zu beladen. Demgemäß sind einer
oder beide Kettensätze
und Tische durch einen pneumatischen Zylinder (nicht gezeigt) zueinander
hin oder voneinander weg beweglich. Ferner kann das Schachtelabsenkmodul
durch hydraulisch angetriebene Säulen,
welche die Tische tragen, angehoben oder abgesenkt werden. Der pneumatische
Zylinder und/oder die hydraulisch angetriebenen Säulen können durch
eine geeignete Steuereinrichtung gesteuert werden.
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Gegenstände wie die Flaschen 122 werden der
Maschine durch ein Endaufgabeband 124 zugeführt und
der Liniendruck der Flaschen wird durch ein Vorschubsternrad 126 auf
bekannte Weise gesteuert (16).
Die Gegenstände
werden in Gruppen der richtigen Anzahl pro Schachtel 30 mittels
einer Reihe von Gegenstandsgreifern 128 geteilt, die auch
den Fluss der Gegenstände
steuern, so dass diese in die Schachtel in der gleichen Rate wie
der Schachtelfluss eingeführt
werden können.
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In der Konstruktion des Gegenstandsgreiferaufbaus 128,
die auf jeder Seite der Gegenstandsfördereinrichtung positioniert
ist, ist ein Paar von vier Blöcken
oder Abstandselementen 131 bereitgestellt, das auf getrennten
Endlosketten montiert ist. Jeder Block umfasst vier halbkreisförmige Aussparungen 133,
die nebeneinander positioniert und in der Lage sind, einen Teil
einer Flasche oder Dose aufzunehmen. Die Endloskette ist auf einem
Tisch montiert. Ein Greiferaufbau oder beide Greiferaufbauten kann/können zu
der Gegenstandsfördereinrichtung hin
oder von dieser wegbewegt werden, je nachdem, ob zwei oder drei
Reihen von Gegenständen
benötigt werden.
In dieser Ausführungsform
wird der Greiferaufbau hin zu dem zweiten Greiferaufbau bewegt, wenn
es gewünscht
ist, zwei Reihen von Gegenständen
zu verpacken. Folglich ist jeder Greiferaufbau angepasst, um einen
Teil der Gegenstände
zu greifen, welche die jeweils äußere Reihe
ausbilden, wie dies in 16 gezeigt
ist. Außerdem
wird der Abstand zwischen den Vorschubsternrädern schmaler, um sicherzustellen,
dass der Gegenstandsfluss ggf. auf zwei Reihen beschränkt wird,
oder bewegt sich, um ggf. drei Reihen zu erlauben. In jenen Schachteln,
die sechs in zwei Reihen von jeweils drei Gegenständen angeordnete
Gegenstände
erfordern, bleibt die Führungskerbe
in jedem Greiferblock leer.
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Für
jene Schachteln, die drei Reihen von Gegenständen erfordern, wird die mittlere
Reihe von Gegenständen
durch die in 15 eingenommene Konfiguration
vorwärts
bewegt. Folglich wird die richtige Anzahl von Gegenständen ausgewählt.
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Die Gegenstände verlassen stufenweise den Kontakt
mit dem Greiferaufbau und werden durch die Gegenstandsfördereinrichtung
an die Ladestation übertragen.
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An der Ladestation 120,
die in 4 dargestellt
ist, werden die Schachteln der Gruppe von Gegenständen von
oben zugeführt,
während
die Schachtel und die Gegenstandsgruppe als eine Einheit vorwärts bewegt
werden. Die Schachtel wird auf die Gegenstände aufgrund der Abwärtsneigung
der Endloskettensätze
auf dem Schachtelabsenkmodul wie vorstehend beschrieben abgesenkt.
Wie in Figur drei dargestellt, wird die seitliche Bewegung der Schachtel
in der Ladestation durch ein Paar von Führungen gesteuert, die oberhalb
jedes Kettensatzes positioniert und angepasst sind, um die freien
Kanten jeder Basiswandfläche
aufzunehmen. Die vertikale Bewegung der Schachtel wird durch einen
Druckgurt minimiert, der oberhalb der Endloskettensätze positioniert
und angepasst ist, um Abwärtsdruck
auf die Griffstruktur oder ggf. auf die Deckenwandfläche auszuüben. Es
wird beabsichtigt, dass der Druckgurt in einigen Ausführungsformen
durch feste Führungen oder
ggf. vertikal montierte Endlosketten- und Nasensätze gemäß üblicher Praxis ersetzt werden kann.
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Sobald die Schachteln mit Gegenständen beladen
worden sind, werden diese durch die Gegenstandsfördereinrichtung und/oder den
Druckgurt zu einem weiteren Satz von Endlosketten mit Seitennasen 210 übertragen,
die verwendet werden, um die Schachtel an das Ausfuhrende der Maschine
zu übertragen.
Während
dieser Stufe werden die Basiswandflächen durch geeignete Faltungsmittel,
z. B. feststehende Führungen
(nicht gezeigt), um die Unterseite der Schachtel gefaltet und durch
einen bekannten Verschlussmechanismus miteinander verbunden. Ein
zweiter Druckgurt 212 ist bereitgestellt, um eine unerwünschte Aufwärtsbewegung
des Trägers
zu verhindern.
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Bei der Errichtung der Schachteln
des Umwickeltyps, wie er in den 3a und 3b dargestellt ist, wird
die Maschine zunächst
eingestellt, um Schachteln dieses Typs aufzunehmen. Folglich werden
der erste und der zweite Druckgurt 206, 212 auch
auf in 17 gezeigte Einheiten
montiert, die durch rechnergesteuerte Servomotoren in einer vertikalen
Ebene einstellbar sind.
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Um die Maschine dahingehend abzuändern, Schachteln
des in den 3a und b dargestellten Umwickeltyps aufzunehmen,
wird der Gegenstandsgruppierungsmechanismus wie vorstehend beschrieben
eingestellt, um die benötigte
Anzahl von Gegenstandsreihen zu liefern. Das in 17 dargestellte Magazin 200 fasst
eine Vielzahl von Schachtelzuschnitten 31, die für die Verarbeitung
bereitgehalten werden. Die Zuschnitte werden dann nacheinander durch
einen Vakuumdrehaufgeber 202 entfernt. In dieser Ausführungsform
ist der Vakuumaufgeber 202 horizontal montiert und ähnelt in
der Konstruktion dem vorstehend beschriebenen Aufgeben. Es wird beabsichtigt,
dass geeignete bekannte Aufgeben verwendet werden können. In
dieser Ausführungsform
wird der Drehaufgeber mit einer Nockenschiene bereitgestellt, die
ermöglicht,
dass die zu übertragende
Schachtel direkt auf die Gruppe von Gegenständen gesetzt wird. Eine geeignete
Steuereinrichtung wird verwendet, um die Übertragung der Schachteln und
Gegenstände
zu steuern, so dass deren Bewegung koordiniert ist. In anderen Ausführungsformen wird
der Zuschnitt aus dem Magazin 200 entfernt und einzeln
Papiervorschubkettensätzen
zugeführt,
so dass die Basiswandflächen
und die Seitenwandflächen
gehalten werden.
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Die Gegenstände werden der Ladestation 204 durch
die Gegenstandsfördereinrichtung
auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben zugeführt.
-
An der Ladestation 204 werden
obere Abschnitte der Gegenstände
durch die Öffnungen 43, 45 durch
Absenken der Schachteln eingeführt.
In dieser Ausführungsform
wird der Prozess durch den ersten Druckgurt 206 ausgeführt, der
in einem zentralen Bereich positioniert ist, um die Deckenwandfläche abzusenken
und zu ermöglichen,
dass die Halsabschnitte der Gegenstände durch die Öffnungen durchgehen.
In dieser Ausführungsform
ist der erste Druckgurt auf einer hydraulischen Plattform 208 montiert,
die entsprechend dem Schachteltyp angehoben oder abgesenkt werden
kann. Eine geeignete Steuereinrichtung wird verwendet, um das Niveau der
Plattform zu steuern.
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Während
die Schachtel durch die Seitennasenkettensätze 210 stromabwärts bewegt
wird, werden die Seitenwandflächen 35 durch
feststehende Führungen
(nicht gezeigt) in eine im Wesentlichen senkrechte Beziehung mit
der Deckenwandfläche 39 gefaltet
und die teilweise aufgerichtete Schachtel wird an den zweiten Satz
von Endlosketten übertragen,
der die Schachtel an das Ausfuhrende der Maschine überträgt. In dieser
Ausführungsform
kann der zweite Druckgurt 212, der verwendet wird, um die
Bewegung der Deckenwandfläche/Griffstruktur
zu minimieren, angehoben oder abgesenkt werden, wie dies für die Schachtel
anwendbar ist. Ebenso wird der Satz von Endlosketten 210 durch horizontale
Einstellung auseinander bewegt oder enger zusammengebracht, welcher
durch Servomotoren (nicht gezeigt) gesteuert und angetrieben wird.
Die Basis wird durch bekannte Mittel 214 errichtet und
ggf. werden Gegenstandsrückhaltewandflächen durch
bekannte Mittel 216 ausgebildet. Folglich wird die Schachtel
befestigt, um den Verpackungsvorgang abzuschließen.
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18 ist
ein Blockkreisdiagramm, dass die elektrische und elektronische Steuerung
der Verpackungsmaschine 50 darstellt.
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18 stellt
eine Steuereinrichtung 130 dar, die einen Zentralprozessor 132 aufweist,
eine Einrichtung für
die manuelle Eingabe 134, durch welche spezielle Anweisungen
programmiert werden können,
sowie eine Anzeige 136, welche dem Maschinist nützliche
Informationen anzeigt. Der Zentralprozessor 132 und die
Anzeige 136 können
Betriebsinformationen wie z. B. die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine
und die Einhaltung von speziellen Sicherheitsbestimmungen auf übliche Art
und Weise anzeigen. Überdies
können
der Zentralprozessor 132 und die Anzeige 136 außerdem Informationen
anzeigen, die für
die vorliegende Maschine spezifisch sind, wie z. B. den Aufgeben 58, 60,
der verwendet wird, die Position der Führungsnasen 104 und 106 und
der Stützeinrichtung 112 und
die Position des Aufgebers 66 und des hinteren Aufgebers 90.
Alle diese Informationen werden durch Sensoren bereitgestellt, die im
Allgemeinen bei 138 gezeigt sind.
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Wie vorstehend diskutiert, steuert
die Steuereinrichtung 130 auch die Positionen der beweglichen
Komponenten sowie die Bewegungsgeschwindigkeit drehzahlvariabler
Komponenten. Der Zentralprozessor 132 steuert z. B. die
Motoren 140, welche die Zuführmittel (Antriebsgurt, Sternrad
und Blöcke) antreiben,
welche die zu verpackenden Gegenstände in (das Vorschubende der)
Maschine 50 bewegen.
-
Der Prozessor 130 steuert
außerdem
die Position des Aufgebers 66 durch die Betätigung eines pneumatischen
Zylinders 142 sowie die Position des hinteren Aufgebers 90 durch
die programmierte und genaue Steuerung der X- und Y-Servomotoren 144. Überdies
steuert der Zentralprozessor 132 auch die Papiervorschubkette 100 durch
die Steuerung entweder eines oder beider Servomotoren 146,
die die Endlosketten steuern, von welchen die Führungsnasen 104 und 106 abhängen, sowie
den pneumatischen Zylinder 148, der die Position der Stützstruktur 112 steuert.
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Eine geeignete Steuereinrichtung
kann umfasst sein, um die Stütztische
des Schachtellademoduls an der gewünschten Position für eine(n)
speziellen Schachteltyp oder -größe zu positionieren,
in dem der pneumatische Zylinder und/oder die hydraulisch angetriebenen
Säulen 96, 98 gesteuert
werden. Die Steuereinrichtung kann ferner die Motoren steuern, die
jede der Endlosketten antreiben, um die Geschwindigkeit zu steuern
und einzustellen und den Schachteldurchsatz gemäß dem/der Schachteltyp und/oder
-größe zu synchronisieren.
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Zusätzlich kann die Steuereinrichtung
die Vorschub- und Ladevorrichtung für Schachteln des Umwickeltyps
steuern, um die Vorrichtung wie vorstehend beschrieben in betriebsbereite
oder nicht betriebsbereite Zustände
zu setzen.
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Wie nachstehend beschrieben ist,
können die
Positionen und die Geschwindigkeit dieser Vorrichtungen manuell
eingegeben werden oder ein spezielles vorgeschriebenes Programm
kann in den Zentralprozessor geladen werden, um die Verpackungsmaschine
zu steuern. Ferner kann die gesteuerte Umstellung der Maschine von
einem/r Schachteltyp oder -größe zu einem/r
anderen wie nachstehend beschrieben das Ergebnis eines vorgeschriebenen
Programms oder eines manuellen Eingabesignals sein.
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Bezüglich 19 wird
der Umstellungsprozess entweder aufgrund einer manuellen Eingabeanforderung
(Kästchen 152)
oder durch die Maschine, die an das Ende eines vorprogrammierten
Durchlaufs gelangt (Kästchen 154),
gestartet (Kästchen 150).
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Die erste Stufe in dem System besteht
darin, den Aufgeben 66 zu veranlassen, die Aufnahme von Schachteln
aus einem der Magazine 58, 60 anzuhalten (Kästchen 156).
Zu diesem Zeitpunkt werden der hintere Aufgeben oder die Schachtelöffnungseinrichtung 90 ebenso
angehalten (Kästchen 158).
Die Papiervorschubkette 100 wird weiter betrieben, bis
diese von Schachteln entleert ist. In der vorliegenden Erfindung
erfordert dies, dass die vier zwischen die erste und die zweite
vorgegebene Position gelegten Schachteln von der Papiervorschubkette 100 entfernt werden.
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Im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen
erfolgt diese Entfernung jedoch nicht manuell, sondern die Papiervorschubkette 100 wird
weiter betrieben, bis diese Schachteln für die Befüllung an der Schachtelfüllstation 120 auf
normale Art und Weise entfernt werden (Kästchen 160). An diesem
Punkt wird die Papiervorschubkette 100 angehalten (Kästchen 162).
Sensoren können
den Zentralprozessor 132 wie vorstehend beschrieben mit
Informationen hinsichtlich einer Anzahl der zu verpackenden Gegenstände versorgen,
so dass die Gegenstandsvorschubeinrichtung an einem solchen Punkt
angehalten werden kann, an dem alle erforderlichen Gegenstände zum
Verpacken der vier vorstehend erwähnten Schachteln weitergeleitet
worden sind (Kästchen 164).
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An diesem Punkt werden die Führungsnasen 104 und 106 auf
der Papiervorschubkette in Bezug zueinander, wie vorstehend beschrieben,
umgestellt (Kästchen 166)
und die Stützeinrichtung
wird in Bezug auf die erste vorgegebene Position, wie ebenso vorstehend
beschrieben, umgestellt (Kästchen 168).
-
Der Aufgeben 66 wird dann
für die
Verwendung mit dem anderen Magazin 58, 60, wie
vorstehend beschrieben, umgestellt (Kästchen 170).
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Außerdem wird das Programm, unter
welchem der geometrische Ort des Napfs 92 auf dem hinteren
Aufgeben oder Schachtelöffnungsvorrichtung 90 arbeitet,
derart gesteuert, dass diese Vorrichtung mit dem Schachtelaufgeber 66 arbeitet,
um so die Schachteln aus dem nun verwendeten Magazin zu öffnen (Kästchen 172).
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Schließlich wird die Gegenstandsvorschubeinrichtung
derart gesteuert, dass die richtige Anzahl von Gegenständen an
die Verpackungsstation 120 zur richtigen Zeit, wie vorstehend
beschrieben, bereitgestellt wird (Kästchen 174).
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Nachdem jeder dieser Schritte vorgenommen
worden ist, kann die Verpackungsmaschine 50 wiedereingeschaltet
werden und die Schachteln aus dem neu verwendeten Magazin zum Befüllen in
der üblichen
Art und Weise entfernt werden (Kästchen 176).
Es wird darauf hingewiesen, dass das Wiedereinschalten des Schachtelentnahmeprozesses
und des Gegenstandsvorschubprozesses derart gesteuert wird, dass
keine Gegenstände
unverpackt zur Verpackungsstation gehen und der Verpackungsstation
keine Schachteln ohne entsprechende Gegenstände zugeführt werden.
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Modifikationen können vorgenommen werden, ohne
den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere
können
alternative Sensoren und alternative Mittel zum Positionieren jeder
der beweglichen Gegenstände
verwendet werden, ohne den Schutzumfang, wie er in den angehängten Ansprüchen beansprucht
ist, zu verlassen.
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Darüber hinaus wird der Fachmann
erkennen, dass die Erfindung, während
die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform zum Laden von Flaschen
in Schachteln dient, nicht auf Schachteln für Flaschen beschränkt ist.
Die Erfindung kann mit Maschinen zum Verpacken von Dosen, Pappe-"Ziegeln" ("bricks") und anderen Behältern in
Schachteln verwendet werden. Ferner ist die Erfindung in der Lage,
Schachteln zu verarbeiten, die zahlreiche Konfigurationen von Gegenstandsgruppen
umfassen, die einen Bereich von Schachtelgröße und -form abdecken, z. B.
vier, sechs, acht und zwölf
Flaschen, ohne dass unnötige
Zeit beim Einstellen des Mechanismus zugebracht wird.