Gerät zum Stapeln gleichartiger Gegenstände
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Stapeln gleichartiger Gegenstände, mit einer Förder Vorrichtung zum vereinzelten Antransport der Gegenstände an eine Stapelstelle und mit Transportmitteln zum Abtransport der Gegenstände bzw. des Stapels derselben quer zur Eintrittsrichtung der Gegenstände in die Stapelstelle. Solche Geräte sind beispielsweise in der Verpackungsindustrie bekannt und sind im allgemeinen so ausgebildet, dass die erwähnte Fördervorrichtung und die Transportmittel durch einen gemeinsamen Antrieb synchronisiert sind, d. h. es ist durch einen festgelegten Bewegungsablauf alIer massgebenden Geräteteile dafür gesorgt, dass jeder durch eine bestimmte Bewegung der Fördervorrichtung in die Stapelstelle geförderte Gegenstand sogleich von den Transportmitteln erfasst und an den Stapel transportiert wird.
Bei sehr kleinen Gegenständen, beispielsweise kleinen Werkstücken wie roh zugeschnittenen Uhrensteinen oder dergleichen, wäre es schwierig und würde jedenfalls einen unverhältnismässig grossen Aufwand erfordern, wenn man die Teile in bestimmten räumlichen und zeitlichen Abständen zuführen und die Zufuhrbewegungen genau mit den Transportbewegungen an den Stapel synchronisieren wollte.
Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, ein Stapelgerät zu schaffen, bei welchem die zu stapelnden Gegenstände in beliebiger Reihenfolge, d. h. in beliebigen zeitlichen und räumlichen Abständen in die Stapelstelle gefördert werden können, wodurch es möglich wird, die Gegenstände beispielsweise mittels eines einfachen Fördervibrators zuzuführen. Das erfindungsgemässe Gerät ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Stapelstelle eine Vorrichtung vorhanden ist, die beim Eintreffen jedes Gegenstandes in seiner Endstellung in der Stapelstelle anspricht und die Mittel zum Abtransport des Gegenstandes bzw. Stapels betätigt und die weitere Zufuhr von Gegenständen in die Stapelstelle verhindert.
Die erwähnte Vorrichtung kann vorzugsweise einen Erschütterungsaufnehmer, z. B. ein Mikrophon, aufweisen, in welchem Falle die dem Eingang gegenüberliegende Seite der Stapelstelle durch einen beweglichen Anschlag gebildet sein kann, der als Fühler des Erschütterungsaufnehmers ausgebildet ist.
Der Erschütterungsaufnehmer wird daher erst ; erregt, wenn ein Gegenstand auf seinen Fühler auftrifft, d. h. in seine Endlage vollständig in der Stapelstelle eingedrungen ist, aus welcher Endlage er in Stapelrichtung transportiert werden soll.
In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiet und Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Gerätes zum Stapeln von Uhrensteinen dargestellt.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf das Gerät,
Fig. 2 ist eine Ansicht des Gerätes von links in Fig. 1 mit teilweise weggebrochener Seitenwand,
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Stapelstelle in etwas grösserem Masstab,
Fig. 4 zeigt den Elektromagneten zur Betätigung der Transportmittel in Seitenansicht und
Fig. 5 ist ein Schaltschema der elektrischen Aus rüstung des Gerätes.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante der Transportmittel und die Fig. 7 zeigt eine Ausführungsvariante der Transport- und Stapelvorrichtung.
Das in den Fig. 1-5 dargestellte Ausführungsbeispiel des Gerätes weist eine Vibrationsfördervorrichtung 1 üblicher Bauart auf, die roh zugeschnittene Uhrensteine 2 über eine Rinne 3 der eigentlichen Stapelstelle 4 des Gerätes zuführt. An einer Stelle weist die Rinne 3 das aus Fig. 2 ersichtliche Profil auf, an welcher Stelle nicht die in Fig. 2 dargestellte Rich tung aufweisende Steine oder die äusseren von aufeinanderliegenden Steinen in den Vibrator zurück fallen. Es ist somit dafür gesorgt, dass in die Stapel stelle 4 nur eine Reihe einzelner eine bestimmte
Richtung aufweisender Uhrensteine 2 eintreten kann.
Die Uhrensteine liegen dabei mit ihrer Flachseite auf der im Ausführungsbeispiel um 450 geneigten Fläche
5 der Rinne 3 und werden von der schmalen Fläche 6 der Rinne unterstüzt.
Die eigentliche Stapelstelle wird einerseits be grenzt durch eine mit der Rinnenfläche 6 bündige
Fläche 7 und durch die mit der Rinnenfläche 5 bündige Stimiläche 8 eines in Ruhestellung befindli chen, in Längsrichtung verschiebbaren Stössels 9.
Der Stössel kann aus der dargestellten Ruhelage über die Fläche 7 in einen Stapelkanal 10 verschoben wer den, um einen vor ihm liegenden Uhrenstein 2 an den
Stapel 11 von Uhrensteinen 2 zu transportieren. Die obere Wand des Kanals 10 wird durch einen elastisch nachgiebigen Filzbelag 12 oder dergleichen gebildet, so dass der Stapel 11 von Uhrensteinen 2 im Kanal
10 gegen Verschiebung unter dem Eigengewicht gesi chert ist. Über das Ende der Rinne 3, d. h. über den letzten unmittelbar vor der Stapelstelle 4 in der
Rinne 3 befindlichen Uhrenstein 2 (Fig. 3) greift ein Halter 13, der mit einer in einer Führung 14 längs verschiebbaren Stange 15 verbunden ist oder mit derselben aus einem Stück besteht.
Die dem Eintritt in die Stapelstelle bzw. dem Austritt aus der Rinne 3 gegenüberliegende Seite der Stapelstelle wird durch die Stirnfläche 16 eines Fühlers
17 gebildet. Der Fühler 17 ist in seiner Längsrichtung beweglich gelagert und wirkt auf ein in einem Gehäuse 18 untergebrachtes, nicht dargestelltes Kristalmikrophon oder elektromagnetisches Mikrophon oder dergleichen elektromechanischen Wandler. Dieser elektromechanische Wandler ist in Fig. 5 schematisch dargestellt und mit 19 bezeichnet.
Das in den Fig. 1-3 nicht dargestellte untere Ende des Stössels 9 greift gemäss Fig. 4 in eine Ausnehmung des Ankers 20 eines Elektromagneten, dessen Spule 21 auch in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Das Ende des Stössels 9 wird durch eine Zugfeder 22 in der Ausnehmung des Ankers 20 gehalten. Bei entregtem Magneten wird der Anker 20 durch eine auf die am Anker befestigte Fahne 23 wirkende Blattfeder 24 in der dargestellten Ruhelage an der einstellbaren Anschlagschraube 25 gehalten. Mit einer schwächeren, unter die Fahne 23 greifenden Blattfeder ist eine Stange 27 verbunden, die mit der Betätigungsstange 15 des Halters 13 gelenkig verbunden ist. Die Feder 26 hat die Tendenz, bei Erregung des Elektromagneten der Bewegung der Fahne 23 zu folgen, womit die Stange 27 im Uhrzeigersinn verschwenkt und die Stange 15 nach rechts unten bewegt wird.
Wie Fig. 5 zeigt, ist der elektromechanische Wandler 19 mittels eines Kopplungskondensators 28 mit einem Verstärker 29 verbunden, dessen Ausgang mit der Basis eines Transistors 30 verbunden ist. Der Elektromagnet 20, 21 oder aber der Stössel 9 betätigen einen in Fig. 4 nicht dargestellten Umschalter 31, der bei Ruhestellung des Gerätes den positiven Pol der Spannungsquelle mit einem Spannungsteiler 32, 33 bzw. dem Emitter des Transistors 30 verbindet.
Bei diesem Betriebszustand wird die Basis des Transistors 30 durch einen Spannungsteiler 34, 35 auf eiem solchen Potential gehalten, dass der Transistor 30 gesperrt ist. Der Emitter des Transistors 30 ist über einen Kopplungskondensator 36 mit dem Eingang eines bistabilen Triggers 37 verbunden. Der Eingang dieses Triggers wird bei Arbeitsstellung des Umschalters 31, d. h. bei angezogenem Elektromagneten 20, 21 über einen Widerstand 38 direkt mit der positiven Klemme der Spannungsquelle verbunden. Der Ausgang des Triggers 37 arbeitet auf einen Leistungsverstärker 39, dessen Ausgang mit der Spule 21 des Elektromagneten verbunden ist.
Die Arbeitsweise des bisher beschriebenen Gerätes ist wie folgt: Wie bereits erwähnt, werden die Uhrensteine 2 aus dem Vibrator 1 vereinzelt und in eindeutiger Lage durch den Ausgang der Rinne 3 in die Stapelstelle 4 gefördert. Sobald der vorderste Stein gemäss Fig. 3 vollständig in die Stapelstelle eingetreten ist, trifft er auf die Stirnfläche 16 des Fühlers 17 auf, so dass vom elektromechanischen Wandler 19 über den Kopplungskondensator 28 ein scharfer Impuls an den Verstärker 29 übertragen wird. Die Teile 19, 28 und 29 sind so ausgebildet, dass am Ausgang des Verstärkers 29 ein negativer Impuls-erscheint, welcher den Transistor 30 leitend werden lässt.
Dabei sinkt die Spannung am Emitter des Transistors 30 augenblicklich stark ab, so dass über den Kondensator 36 ein negativer Impuls an den bistabilen Trigger 37 weitergegeben wird, welcher dabei in einen Zustand kippt, für welchen der Leistungsverstärker 39 den Elektromagneten erregt.
Dabei wird vorerst der Umschalter 31 vom unteren Kontakt getrennt, so dass der Stromfluss durch den Transistor 30 unterbrochen wird. Die Spannung am Emitter steigt jedoch nicht an, sondern wird eher noch absinken, so dass der Trigger 37 im Arbeitszustand verbleibt, d. h. der Elektromagnet erregt bleibt.
Auch durch das Ansprechen des Elektromagneten an den Wandler 19 übertragene Erschütterungen bzw. die dabei erzeugten elektrischen Impulse bleiben wirkungslos, weil der Transistor 30 von der Spannungsquelle getrennt ist. Der Anker 20 des Elektromagneten wird nun angezogen und verschiebt den Stössel 9 nach links oben, so dass der vor der Stirnfläche 8 des Stössels 9 befindliche Uhrenstein 2 an den Stapel 11 im Kanal 10 transportiert und der Stapel um eine Steindicke weitergefördert wird. Wenn der Stössel 9 bzw. der Anker 20 die endgültige Arbeitsstellung erreichen, gelangt der Umschalter 31 mit dem oberen Kontakt in Berührung, so dass über den Widerstand 38 ein positiver Impuls an den Trigger 37 übertragen wird, wodurch derselbe in seinen Ruhezustand zurückversetzt wird.
Damit wird der Leistungsver stärker .39 - gesperrt und der Elektromagnet 21 entregt, und es kehren die Teile 9, 20 und 31 in die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zurück. Der Umschalter 31 verbindet den Spannungsteiler 32, 33 und damit den Emitter des Transistors 30 wieder mit dem positiven Pol der Spannungsquelle, so dass der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt wird. Da jedoch der Kondensator 36 über den Widerstand 33 auf das Ruhepotential aufgeladen werden muss, bleibt der Transistor 30 während einer gewissen Verzögerungszeit unempfindlich, was durchaus erwünscht ist, weil im Augenblick der Rückkehr der mechanischen Teile in ihre Ruhestellung noch Erschütterungen auftreten können.
In diesem Augenblick wäre es jedoch unerwünscht eine neue Stapelbewegung des Stössels 9 auszulösen, weil der nächste Uhrenstein noch nicht vollständig in die Stapelstelle eingetreten sein kann.
Während der oben beschriebenen Arbeitsvorgänge des Elektromagneten 20, 21 und des Stössels 9 wurde in der bereits beschriebenen Weise die Stange 27 durch die von der Fahne 23 freigegebene Feder 26 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch die Stange 15 und damit der Halter 13 nach unten verschoben werden, wobei sich der Halter 13 gegen den der Stapelstelle 4 benachbarten Uhrenstein 2 am Ausgang der Rinne 3 legt und verhindert, dass dieser Stein bei der Transportbewegung des in der Stapelstelle liegenden Steines durch den Stössel 9 aus der Rinne geworfen wird. Während der Stapelbewegung hält der Halter 13 den vordersten Stein fest und verhindert damit das Eintreten weiterer Steine in die Stapelstelle. Wenn der Stössel 9 in die in den Figuren dargestellte Ruhelage zurückgekehrt ist, kann der nächste Uhrenstein in die Stapelstelle eintreten.
In diesem Zeitpunkt ist nämlich der Halter 13 in die dargestellte Ruhelage zurückgekehrt und erlaubt wieder eine freie Verschiebung der Uhrensbeine längs der Rinne 3 bzw. in die Stapelstelle.
In vielen Fällen führt die Betätigung des Stapelstössels 9 und der Haltevorrichtung 13, 15 zu unerwünschten heftigen Schlägen. In diesen Fällen kann es von Vorteil sein, anstelle einer direkten Betätigung durch einen Elektromagneten eine indirekte Betätigung mittels einer lelktromagnetischen Kupplung zu bewirken. Eine Ausführungsmöglichkeit einer solchen Kupplung ist in Fig. 6 dargestellt, in welcher entsprechende Teile gleich bezeichnet sind wie in den Fig. 1-5.
Der in diesem Falle abwärts wirkende Stös sel 9 wird durch eine Rückführfeder 40 in der dargestellten Ruhelage an einem einstellbaren Anschlag 41 gehalten, welcher Anschlag zugleich die Funktion des unteren Kontakts des Umschalters 31 (Fig. 5) übernehmen kann, während die Anschlagfahne 42 des Stössels 9 die Funktion des Umschalters 31 übernehmen kann. Ein weiterer Kontakt 43 übernimmt die Funktion des oberen Kontakts des Umschalters 31 gemäss Fig. 5. Anstelle von direkt als Kontakte ausgebildeten Anschlägen 41 und 43 können diese Anschläge auch als Betätigungsorgane von Mikroschaltern ausgebildet sein. Der Stössel 9 liegt unmittelbar über dem Umfang eines mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Rades 44.
Dem Rad 44 gegenüber liegt über dem Stössel 9 eine Anpressrolle 45, die mittels einer starken Blattfeder 46 mit dem Anker 20 des Elektromagneten verbunden ist. Eine Blattfeder 47 hält die Teile 20, 45 und 46 bei entregtem Magneten in der dargestellten Ruhelage, in welcher der Stössel 9 mit etwas Spiel zwischen dem Rad 44 und der Rolle 45 liegt. Wird der Elektromagnet in der oben beschriebenen Weise erregt, so wird die Rolle 45 gegen den Stössel 9 und damit der Stössel gegen den Umfang des Rades 44 gepresst, womit der Stössel 9 mit einer der Umfangsgeschwindigkeit des Rades 44 entsprechenden Geschwindigkeit nach unten verschoben wird, um den in die Stapelstelle eingetretenen Stein nach unten an den Stapel zu transportieren.
Sobald der Schalter 43 betätigt wird, wird der Elektromagnet entregt und damit der Stössel 9 freigegeben, womit er durch die Feder 40 in die dargestellte Ruhelage zurückversetzt wird. Die elektrischen Vorgänge spielen sich dabei genau so ab wie anhand der Fig. 5 beschrieben.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 6 soll der nicht dargestellte Halter 13 beim Stapelvorgang in gleicher Richtung vorgeschoben werden wie der Stössel 9. Der Halter 13 kann also über eine Feder direkt vom Stössel 9 angetrieben werden.
Abgesehen von dieser rein mechanischen Vereinfachung für den Antrieb der Haltevorrichtung hat das Stapeln nach unten den Vorteil, dass keine Gefahr besteht, dass das Bindemittel für den Steinstapel, beispielsweise flüssiger Wachs, längs des Stapels an die Stapelstelle und damit in den Mechanismus fliesst.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Stapeleinrichtung schematisch dargestellt. Anstelle eines gradlinig bewegten Stössels ist ein drehbares Transportsegment vorgesehen,-das durch eine nicht dargestellte Feder in der in Fig. 7 dargestellten Ruhelage gehalten wird, in welcher die Steine von der ebenfalls nicht dargestellten Förderrinne 3 auf die Transportfläche 49 des Segments gelangen kön- nen.
Hat ein Stein die Endlage erreicht, so wird kurz zeitig eine elektromagnetisch, e Kupplung erregt, wel- che das Segment 48 mit einem kontinuierlich rote ; renden Antrieb kurzzeitig kuppelt, womit das Segment 48 im Uhrzeigersinn soweit gedreht wird, dass der auf der Fläche 49 liegende Stein an das vordere Ende des Stapels 11 transportiert und zugleich der Stapel um eine Steindicke weitergefördert wird. Das Segment 48 ist etwas dünner ausgeführt als eine Steinlänge oder -breite, so dass das Segment zum Stapeln der Steine in eine Lücke 50 am Boden des Stapelkanals eintreten kann. Um ein Wegschleudern des Steins bei der Transportbewegung zu verhindern kann die Fläche 49 vorzugsweise etwas versenkt angeordnet sein.
Die in Fig. 7 dargestellte Ausführung hat den Vorteil, dass einerseits abwärts gestapelt werden kann, so dass. praktisch keine Gefahr des Vordringens von Bindemittel bis zur Stapelstolle und zum Stapelmechanismus besteht, und dass anderseits im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 6 die Steine auf eine metallische Transportfläche 49 gefördert werden, deren Form unveränderlich bleibt. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere beim Stapeln von roh bearbeiteten Uhrensteinen die Ausführung nach Fig. 6 insofern nachteilig ist, als defekte Uhrensteine eine nicht genügend glatte und ebene Auflagefläche für die nachfolgenden Uhrensteine darstellen und das Stapeln der Steine in falscher Richtung bewirken können. Diese Schwierigkeit wird bei der Ausführung nach Fig. 7 vermeiden.
Selbstverständlich können alle beschriebenen und dargestellten Teile durch technische Äquivalente ersetzt werden. Es kann insbesondere auch durch andere Mittel festgestellt werden, ob ein Stein seine Endlage in der Stapelstelle erreicht hat. Es ist beispielsweise möglich, an der dem Eintritt gegenüberliegenden Seite der Stapelstelle einen feinen Lichtstrahl quer zur Steinebene auf eine Photozelle zu werfen, welcher Lichtstrahl unterbrochen wird, sobald der Stein seine Endstellung erreicht hat. Die Photozelle kann entsprechend dem elektromechanischen Wandler 19 über eine analog ausgebildete Elektronik die Betätigung der Stapelvorrichtung auslösen.
Die beschriebenen Lösungen mit dem Umschalter 31 und dem bistabilen Trigger 37 haben den Vorteil, dass die mechanischen und elektrischen Vorgänge starr gekoppelt sind, d. h., der Elektromagnet oder die Kupplung kann erst entregt werden, wenn die Stapelbewegung beendet ist. Es könnte jedoch auch ein monostabiler Trigger vorgesehen sein, der bei jedem Ansprechen der Fühlvorrichtung eine Erregung der Kupplung oder des Elektromagneten für bestimmte Zeit bewirkt.
Anstelle des in Fig. 7 dargestellten segmentförmigen Transportorgans könnte irgendein mit den erforderlichen Haltemitteln für die zu transportierenden Gegenstände versehenes Organ, z. B. ein Schwenkarm vorgesehen sein. Auch braucht die Bewegung ebene des Transportorgans nicht unbedingt senkrecht zu stehen, sondern bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung könnte z. B. ein in einer um 450 geneigten Ebene drehbares Transportorgan vorhanden sein, das bei seiner jeweiligen Transportbewegung um 1800 die Steine vorerst nach oben und dann an einen um 45" abwärts geneigten Stapel fördert.