Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stückgutspeicher gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
Derartige Stückgutspeicher haben die Aufgabe, das verpackte oder unverpackte Stückgut, beispielsweise Schokoladetafeln oder -riegel, von der Produktionsseite her abzunehmen und einer Verpackungsstation oder auch einer weiteren Verarbeitung zuzuführen. Damit die Verpackungslinien mit höchster Effizienz laufen können, ist es bekannt, die erforderliche flexible Prozessentkoppelung durch den Einsatz von Zwischenspeichern bzw. Pufferzonen zu erzielen.
Die bekannten Speicher weisen normalerweise eine am Speichereingang angeordnete Beladestation auf, an welcher das auf einem Förderband im Beladetakt angelieferte Stückgut an die Tablare einer an umlaufenden Förderketten pendelnd aufgehängten Gondel abgegeben wird. Die reihenweise angelieferten Produkte werden dabei mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit im Beschickungstakt so bewegt, dass sie von der Endkante des Förderbands auf die Tablare der Gondeln rutschen. Auf der gegenüberliegenden Entladeseite werden die Produkte dann mittels bereitstehender, ebenfalls im Takt arbeitender Entladebänder übernommen und weiterbefördert.
Um einen ungehinderten Durchgang der Produkte durch den Speicher zu gewährleisten und damit Stockungen im Bereiche der Produktion bzw. Verpackung zu vermeiden, ist in bekannter Weise zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Speichers die bereits erwähnte Pufferzone eingeschaltet, in welcher die leeren Gondeln kurzzeitig gespeichert und dann, bei Bedarf, dem Speichereinlauf wieder zugeführt werden können.
Die an seitlichen Bolzen an den Förderketten drehbar aufgehängten Gondeln müssen mit ihrer heiklen Ladung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Speichers einen Weg durchmachen, der mehrfach Beschleunigungen und Verzögerungen mit unvermeidlichen Querkräften aufweist und infolgedessen das Ladegut horizontal wirkenden Erschütterungen aussetzt. Diese unerwünschten dynamischen Einwirkungen auf das auf Tablaren lose aufliegende Gut wirken sich umso intensiver aus, als die Tablar-Oberflächen im Hinblick auf die erwünschte reibungsarme Beweglichkeit der Produkte sowohl beim Beladen als auch beim Entladen der Tablare möglichst glatt sein sollen, damit die Produkte dank ihrer glatten Auflageflächen leicht weiterrutschen können.
Gerade diese Forderung steht aber im Widerspruch zu der Erfahrungstatsache, dass die Produkte nur dann effizient - d.h. relativ rasch und ohne dass sie auf der Tablaroberfläche verrutschen oder gar herabfallen - befördert werden können, wenn zwischen Produktunterseite und Tablaroberfläche ein bestimmter Mindest-Reibungskoeffizient vorliegt.
Da sich das Pendeln der Gondeln und die damit verbundenen, auf die mitgeführten Produkte wirkenden Querkräfte bisher praktisch nicht vermeiden liessen, stiess die Gondelführung bei den bekannten Speichersystemen auf Grenzen, die die Erzielung hoher Taktraten, d.h. entsprechender Übergabeleistungen der Produktreihen am Ein- und Ausgang des Speichers, sehr behinderte.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stückgutspeicher der vorbeschriebenen Art vorzuschlagen, der die genannten Nachteile der bekannten Systeme behebt und es gestattet, dank einer neuen, mit mehreren parallel laufenden, die Gondeln tragenden Kettenpaare arbeitenden Bauart das von der Produktion kommende Fördergut lücken- und staudrucklos und mit ausserordentlich hoher Fördergeschwindigkeit durch den Speicher zu führen, wobei ferner die Produktereihen auf ihrem Förderwege von unerwünschten Seitenkräften freigehalten werden können, die zumeist als Folge des Pendelns der Gondeln auftreten und bisher nur durch drastische Einschränkung der Fördergeschwindigkeit vermieden werden konnten.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs definierte Erfindung gelöst, wobei bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgedankens in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.
Dank dieser erfindungsgemässen Ausbildung des Stückgut-Speichers wird nun erreicht, dass die produktbeladenen Gondeln während des Belade- und Entladevorgangs und bei den unvermeidlichen Richtungsänderungen in der Transferzone nur noch vertikal beschleunigt bzw. kontinuierlich bewegt werden, so dass an diesen kritischen Stellen des Förderweges überhaupt keine Querkräfte mehr auftreten können. Damit ist die Tendenz der Produkte, von den Tablarflächen im unerwünschten Moment abzurutschen, gebannt und die Tablaroberflächen können im Hinblick auf die möglichst reibungsfreie Produkteübergabe extrem glatt gehalten werden.
Eine weitere Konsequenz dieser Anordnung ist die Tatsache, dass nun am Eingang und Ausgang des Speichers sehr hohe Taktraten, d.h. Übergabeleistungen der Produktreihen ohne Rücksicht auf eventuell auftretende Querkräfte gefahren werden können. Durch Versuche konnte bestätigt werden, dass die nunmehr erzielbaren Taktraten mehr als doppelt so hoch sind, als dies bei den herkömmlichen Stückgutspeichern bisher möglich war.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine Seitenansicht eines solchen Stückgutspeichers,
<tb>Fig. 2<sep>eine die Anordnung dreier angetriebener Kettenpaare zeigende Draufsicht,
<tb>Fig. 3<sep>eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips dieses Stückgutspeichers,
<tb>Fig. 4<sep>eine entladeseitige Frontansicht,
<tb>Fig. 5<sep>ein Detail des Gondelantriebs gemäss Schnitt A-A in Fig. 4 und
<tb>Fig. 6<sep>eine weitere Draufsicht.
Gemäss Fig. 1 werden am Einlauf E des insgesamt mit 1 bezeichneten Speichers Produktreihen über einen Einlaufförderer 2 auf die leeren Paletten 3 einer der Produktförderung dienenden Gondel 4 geschoben. Die auf der Oberfläche des Einlaufförderers 2 angelieferten Produktreihen bestehen beispielsweise aus unverpackten Schokoladeriegeln, die im Beschickungstakt auf die Paletten 3 der Gondel befördert werden. Der Übergang der Produktreihen vom Förderer 2 auf die Gondel 4 erfolgt vorzugsweise in der Art, dass der Förderer 2 die Produktreihen mit konstanter Geschwindigkeit zur Palette 3 fördert, so dass die Produkte, auf der Oberfläche des Förderers gleitend, durch Trägheitswirkung auf die Paletten rutschen.
Nach Abschluss des Beladevorganges werden die beladenen Gondeln 4 in Pfeilrichtung über eine Transferzone T zur Auslaufstation A geleitet, wo die Produktreihen, dem Entladetakt entsprechend, über Ausschieber 5 auf einen Auslaufförderer 6 geschoben und in Pfeilrichtung der Verpackung zugeführt werden.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass die beladenen Gondeln 4 zwischen dem Abschluss des Beladevorgangs am Einlauf E und dem Beginn des Entladevorgangs am Auslauf A, mindestens aber auf dem oberen, die beiden Vertikalstränge der Förderbahn verbindenden Umlenkabschnitt, im Hinblick auf den schonenden Transport der leicht beweglich aufliegenden Produkte, mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt werden. Desgleichen sollen die Gondeln während des Beladens und Entladens der Tablare beim Einlauf E und Auslauf A keinen Horizontalkomponenten ausgesetzt sein, d.h. strikt vertikal geführt werden.
Dank dieser Massnahme wird es nun möglich, dass alle mit Produkt beladenen Gondeln zwischen Einlauf E und Auslauf A keinen Beschleunigungen mehr ausgesetzt sind, so dass hier keine unerwünschten Querkräfte auftreten und die Produkte auf den Tablaren weder verrutschen noch herabfallen können.
Fig. 3 zeigt schematisch das Prinzip dieses Durchlaufsystems. Das gesamte, zwischen Einlaufförderer 2 und Auslaufförderer 6 angeordnete System ist demgemäss in drei Bereiche unterteilt, d.h. den Einlaufbereich E, den Auslaufbereich A und die dazwischen liegende Transferzone T, zu der - von ihrer Funktion her gesehen - auch die Rücklaufzone 16 zählt, in der die entladenen, leeren Gondeln auf einem schlaufenförmigen Weg zur Einlaufstelle zurückgeführt werden.
Als Konsequenz der beschriebenen Anordnung ergibt sich nun die Möglichkeit, den Stückgutspeicher mit vergleichsweise sehr hohen Taktraten, d.h. Reihenleistungen beim Beladen und Entladen der Gondeln zu fahren, ohne dass die Produkte durch Querkräfte belastet werden. Die Realisierung einer solchen Anlage wird nachstehend anhand eines Beispiels mit drei zum Antrieb der Gondeln dienenden Kettenpaaren beschrieben.
Gemäss Fig. 2, 4 und 6sind für die Gondelförderung drei mit 7a, 7b und 7c bezeichnete parallele Kettenpaare gleicher Länge vorgesehen, die mit Servomotoren 8 ausgerüstet sind. Die drei Kettenpaare 7a, 7b und 7c liegen - in Förderrichtung gesehen - in drei parallelen Vertikalebenen und sind quer dazu in einer Flucht angeordnet. Jede Gondel 4 ist über zwei seitlich an den Ketten befestigte Bolzen 11 (Fig. 4) drehbar aufgehängt. Jedem der drei Servomotoren 8 ist ein dreiteiliger, auf einer gemeinsamen, angetriebenen Welle 10 angeordneter Radsatz R (Fig. 4) zugeordnet, der anschliessend noch im Detail beschrieben wird. Jedes Kettenpaar 7a, 7b, 7c führt eine gleiche Anzahl, beispielsweise sechs, Gondeln und bildet damit einen Gondelzug.
Ausserdem ist jedes Kettenpaar 7a, 7b, 7c mittels des separat steuerbaren Antriebs 8 so gesteuert, dass es die Gondeln beim Durchlaufen des Speichers, dem Schema nach Fig. 3entsprechend, im Einlaufbereich E und Auslaufbereich A im entsprechenden Takt, dazwischen aber mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt. Diese Steuerung erfolgt von einer zentralen Steueranlage aus, welche jeden der Servomotoren 8 jeweils in Abhängigkeit von der jeweiligen Gondelposition und unabhängig von der Steuerung der beiden anderen Antriebe betätigt. Dadurch reagiert jeder Servomotor in jedem Moment im Hinblick auf die jeweilige Position der Gondeln und der Betriebsart - im Takt oder kontinuierlich - in der die Gondeln gerade gefahren werden sollen.
Ausserdem ist jeder Servomotor 8 mit einem Impulsgeber ausgerüstet, der den jeweiligen Absolutwert der Gondelposition ausgibt, so dass auch nach einem Strom- oder Spannungsabfall (Not-Aus) beim Wieder-Einschalten der Anlage exakt von der gleichen Position aus weitergefahren werden kann. Über Datenbus wird ferner sichergestellt, dass der Ausschub der Produktreihen und die Zufuhr der Produkte zu den Packmaschinen V1 und V2 (Fig. 4) immer synchron abläuft, auch wenn die Arbeitsgeschwindigkeit der Packmaschinen variiert.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, wie eine Kette von einem der drei Kettenpaare 7a, 7b, 7c durch den Stückgutspeicher geführt ist. Die Gesamtlänge einer mit drei Kettenpaaren versehenen Anlage ist dabei so bemessen, dass in der Transferzone T zwischen der Beladeebene am Einlauf E und der Entladeebene am Auslauf A drei beladene Gondelzüge G gleicher Länge L Platz finden und in der Rücklaufzone 16 der Leergondeln zwischen Auslauf A und Einlauf E ebenfalls drei leere Gondelzüge G untergebracht werden können. Jedes Kettenpaar weist somit eine Mindest-Gesamtlänge von sechs Gondelzügen, d.h. sechs x L, auf, sodass sowohl im Transferbereich T (Fig. 3) als auch im Leergondel-Rücklaufbereich 16 (Fig. 1) jeweils drei Gondelzüge der Länge L Platz finden. Die vertikalen Stränge der Transferzone sollen dabei mindestens einen ganzen beladenen Gondelzug aufnehmen können.
Dabei sind die einzelnen Gondelzüge so mit den Antriebsketten gekoppelt, dass
- der die Beladung einschliessende, den aufsteigenden Vertikalstrang der Transferzone bildende Gondelzug im Takt,
- der darüber liegende, die Umlenkzone bildende Strang mit gleichmässiger Geschwindigkeit und
- der dem Auslauf zustrebende Vertikalstrang wiederum im Takt bewegt wird.
Der Übergang vom aufsteigenden, linken Vertikalstrang in die Umlenkzone kann also erst dann erfolgen, nachdem die letzte Gondel dieses Gondelzuges am Einlauf gefüllt wurde und damit die im oberen Umlenkbereich herrschende kontinuierliche Förderung von der anderen Kette übernommen werden kann.
Jedes der drei Kettenpaare 7a, 7b, 7c weist auf einem Sechstel seiner Gesamtlänge 6xL einen Gondelzug der Länge L auf, während fünf Sechstel des betreffenden Kettenpaares keine Gondeln führen. Dies gilt sinngemäss auch, wenn der Stückgutspeicher mehr als drei Kettenpaare führt.
Wie Fig. 1 zeigt, sind im Auslaufbereich A des Speichers, d.h. in der Entladezone der Gondeln 4, zwei übereinander angeordnete Ausschieber 5 vorgesehen, welche die Produkte der im Takt vorbeigeführten Gondeln 4 von den Tablaren 3 auf den bzw. die davor angeordneten Förderer schieben, die sie, gegebenenfalls über anschliessende Beschleunigungsbänder 18 (Fig. 6) , zu den Verpackungsmaschinen V1/V2 weitertransportieren. Aus Fig. 6ergibt sich ferner, wie die Produkte einerseits von einem der hier nicht ersichtlichen Ausschieber 5 frontal in Pfeilrichtung F weggeführt werden. Der andere der beiden Ausschieber 5 beliefert dagegen einen quer zur Ausschubrichtung orientierten Lateralförderer 15, der reversierbar ist und daher die Produkte je nach Belastung abwechselnd einer der beiden Verpackungsmaschinen V1/V2 zuführen kann.
So ist gewährleistet, dass auch bei sehr hohen Durchlaufleistungen des Speichers im Entladebereich keine Stockungen auftreten.
Wie in Fig. 3 schematisch angedeutet ist, befindet sich zwischen dem einlaufenden und dem auslaufenden Strang der Kettenpaare die erwähnte Leergondel-Rücklaufzone 16, durch welche die am Auslauf entladenen, leeren Gondeln hindurchgeführt werden. In dieser Pufferzone können eventuelle, zwischen Ein- und Auslauf auftretende Schwankungen ausgeglichen werden. Die Gondeln bilden hier eine rücklaufende Schlinge 16 (Fig. 1und 3). Die Pufferwirkung wird durch den jeweils dritten unabhängigen Kettenzug erzielt, der während einer Betriebsunterbrechung einer Verpackungsmaschine vollständig befüllt und später - nachdem der Schaden behoben ist - auch wieder über eine höhere Verpackungsgeschwindigkeit entleert werden kann.
Dank dieser raumsparenden Bauart kann der Speicher auch dort noch untergebracht werden, wo konventionelle Gondelspeicher wegen der geringen verfügbaren Raumhöhe nicht mehr in Frage kommen. Auch die benötigte Einbaulänge ist bei der beschriebenen Konstruktion minimal, sodass sich der Speicher auch als Retrofit bestens in bestehende Linien integrieren lässt und hochdynamisch zwei Packmaschinen beschicken kann.
Die beschriebene Anordnung macht es möglich, dass auch eine, beispielsweise in der Verpackungsstation auftretende Störung ohne nachteilige Auswirkungen auf den Betrieb des Speichers bleibt. Kommt z.B. ein Kettenzug zum Stehen, so können die beiden anderen Kettenzüge dank ihrer separaten Steuerung noch so lange beladen werden, bis sie gefüllt sind. Nimmt dann die Verpackung ihren Betrieb wieder auf, so kann mit einer höheren Packgeschwindigkeit der Füllstand des Speichers während der Produktion wieder gesenkt werden.
Grundsätzlich können alle zur Verfügung stehenden Gondeln 4 befüllt werden; dann befinden sich diese im Wesentlichen in der Transferzone T (Fig. 1und 4) oberhalb vom Einlauf- bzw. Auslaufniveau des Speichers. Bei vollständiger Entleerung befinden sich alle Gondeln im Rücklaufbereich 16 des Speichers und damit zum Teil unterhalb von Einlauf- und Auslaufniveau.
Alle drei für die Förderung der Gondeln vorgesehenen Kettenpaare 7a, 7b und 7c sind im entsprechenden Antriebsbereich über die Radsätze R (Fig. 4) koaxial auf einer Welle 10 gelagert. Jeder der drei Radsätze R weist hierbei jeweils ein mit der Welle 10 drehstarr verbundenes Kettenradpaar 9 auf, über welches das betreffende Kettenpaar 7a oder 7b oder 7c geführt ist. Im oberen Teil von Fig. 4 ist dies das Kettenpaar 7c auf dem Kettenradpaar 9. Im Gegensatz zu diesem dem Kettenantrieb dienenden Kettenradpaar 9 sind die beiden anderen Kettenpaare 7a und 7b hier über koaxiale, unverzahnte und lose auf der Welle 10 umlaufende Kettenführungsscheiben F geführt, auf denen sich diese beiden nicht vom gleichen Radsatz angetriebenen Kettenpaare 7a und 7b jeweils dank ihrer Kettenrollen mit rollender Reibung bewegen.
Die Kettenführungsscheiben F bestehen vorzugsweise aus einem verschleissfesten Kunststoff.
Das Gleiche gilt sinngemäss auch für die beiden anderen Radsätze R, die also jeweils ein drehstarr auf der Antriebswelle 10 sitzendes Kettenantriebsradpaar 9 und zwei koaxiale, paarweise lose auf der Welle gelagerte Kettenführungsscheiben F aufweisen. Durch diese Unterteilung der Antriebe lässt sich erreichen, dass jedes der drei Kettenpaare in jedem Augenblick unabhängig von den beiden anderen Antrieben steuerbar ist und sich die Anlage somit durch hohe betriebliche Flexibilität auszeichnet, d.h. jederzeit an die gerade herrschenden Bedingungen anpassbar ist.
Die Koppelung der Kettenpaare 7a, 7b und 7c mit den zugehörigen Gondeln 4 ist in Fig. 5gezeigt, die einen Schnitt gemäss A-A in Fig. 4 darstellt. Die drei Kettenpaare 7a, 7b, 7c, sind im vertikalen Strang ihres Weges in Kunststoffleisten 17 geführt. An den Kettenpaaren sind die Gondeln 4 mittels Bolzen 11 drehbar aufgehängt. Dabei ist die Verbindung der innenlaufenden Kette 7a mit der Gondel 4 relativ unkompliziert, da die Bolzen 11 von der Kette direkt in die entsprechenden Nabenbohrungen der Gondeln hineinragen können. Um das mittlere und das äussere Kettenpaar 7b und 7c mit der Gondel 4 zu verbinden, sind an bestimmten Kettengliedern Überbrückungsbügel 12 befestigt, die die jeweils inneren Ketten überbrücken und je nach der bis zur Gondel zu überwindenden Distanz unterschiedlich lang sind.
In Fig. 5 ist im linken Teil der Figur gezeigt, wie der Überbrückungsbügel 12 die beiden Ketten 7b und 7a überbrückt, die dabei über die lose gelagerten Führungsscheiben F (Fig. 4) geführt sind. Im rechten Teil der Figur ist die andere Situation für die angetriebene Kette 7b voll ausgezeichnet. Damit die Gondeln 4 unter Last (Produktgewicht und Beschleunigungskräfte) positionskonform bewegt werden können, ist jeder Überbrückungsbügel 12 mit zwei übereinander liegenden Stützrollen 13 versehen, von welchen in Fig. 5allerdings jeweils nur die eine der beiden sichtbar ist.
Durch die in den Führungsnuten 14 von ortsfest am Maschinengestell angeordneten Kunststoffleisten 17 geführten Stützrollenpaare 13 ist sichergestellt, dass die durch die Gewichtskräfte verursachten, auf die Überbrückungsbügel 12 der beiden äusseren Kettenpaare 7b/7c wirkenden Drehmomente jederzeit an die beiden Führungsnuten 14 abgegeben werden können. Dadurch werden die Ketten selbst von Drehmomenten freigehalten und sind praktisch ausschliesslich auf Zug beansprucht. Bei einer Ausführungsform der Überbrückungsbügel 12 sind diese kettenseitig an Mitnehmerlaschen 12a befestigt.
Dank der beschriebenen Bauart ist die im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung definierte Aufgabe optimal gelöst: Die zunächst einander widersprechenden Forderungen von hoher Durchgangsleistung einerseits und schonender Produktförderung andererseits sind eingelöst und konnten ausserdem mit der Lösung weiterer, entscheidender Probleme verbunden werden. So kann der Speicher auch die drei unabhängigen Kettenzüge jederzeit komplett füllen oder entleeren, solange die Betriebsbedingungen von Produktion und Verpackung dies zulassen. Das bedeutet, dass alle Gondeln 4 genutzt werden können, was einen enormen Nutzungsgrad mit sich bringt.
Dies ist deshalb möglich, weil bei einem mit drei Kettenzügen versehenen Stückgutspeicher konstruktiv die Länge jedes Kettenzuges 7a, 7b, 7c mindestens die sechsfache Länge eines einzelnen Gondelzuges G hat und mindestens jeweils dreimal die Länge eines einzelnen Gondelzuges in der Leergondel-Rücklaufzone 16 Plätze findet. - Je nach den betrieblichen Gegebenheiten können auch mehr als drei Kettenpaare eingesetzt werden.