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Diese
Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, die insbesondere zum
Verarbeiten von Packungen aus einem Zuschnitt in fertig gestellte, gefüllte Schachteln
geeignet ist. Diese Maschine kann sehr leicht eingestellt werden,
verschiedene Schachteltypen aufzunehmen, ohne dass übermäßige Zeit
verloren geht, um die Maschine vom Lauf eines Schachteltyps zum
Lauf eines unterschiedlichen Schachteltyps anzupassen.
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Die
Mehrzahl bekannter Verpackungsmaschinen sind speziell angefertigte
Maschinen, die lediglich eine Größe eines
Schachteltyps aufrichten. Daher ist es bei modernen Verpackungsanlagen
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 insbesondere
in der Getränkeindustrie
zu verpacken. Alle derartigen Maschinen erfordern eine Anpassung,
wenn von einer Schachtelgröße zu einer 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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Ferner
kann sich die Verarbeitungszeit des Beladens und des Schließens eines
Schachteltyps von der des Beladens eines zweiten Schachteltyps unterscheiden.
Folglich strebt die vorliegende Erfindung danach, eine Verpackungsmaschine
auszuführen,
die einen Verschlussanordnung aufweist, in welcher Schachtelseitenklappen-Verschlussvorrichtungen
drehzahleinstellbar sind und in Verbindung mit der Schachtelvorschubgeschwindigkeit
gesteuert werden.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Verpackungsmaschine
des stirnseitig befüllenden
Typs bereit, in welche Schachteln des Schlauchtyps in einer Richtung
geladen werden, welche quer zu deren Vorschubrichtung durch die
Maschine verläuft,
wobei die Schachteln Führungs-
und Nachlaufseitenklappen aufweisen, die zu schließen sind, nachdem
die Schachtel beladen worden ist, wobei die Maschine Seitenklappen-Verschlussmittel
umfasst. Eine solche Maschine ist aus
DE-A-38 37 440 bekannt.
Erfindungsgemäß treten
die Seitenklappen-Verschlussmittel quer in den Schachtelvorschubweg
ein, um die Seitenklappen zu schließen, wobei die Seitenklappen-Verschlussmittel
Führungsverschlussnasen
einschließen,
welche Steuermittel aufweisen, welche Antriebsmittel steuern, um
die Führungsverschlussnasen
der Länge
nach in der Schachtelvorschubrichtung in einer Geschwindigkeit zu
bewegen, die geringer ist als die Schachtelvorschubgeschwindigkeit,
und gleichzeitig quer, so dass sie die Führungsseitenklappen in Eingriff
nehmen und schließen,
und um die Nachlaufverschlussnasen der Länge nach in der Schachtelvorschubrichtung
in einer Geschwindigkeit zu bewegen, die größer ist als die Schachtelvorschubgeschwindigkeit,
und gleichzeitig quer, so dass sie die Nachlaufseitenklappen in Eingriff
nehmen und schließen.
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Gemäß einem
Merkmal dieses Aspekts der Erfindung können die Führungs- und Nachlaufverschlussnasen.
kurvenangetrieben sein und die Steuermittel können die Geschwindigkeit der
Antriebsmittel steuern, die von der Geschwindigkeit der Schachtel
in dem Vorschubweg abhängig
ist.
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Gemäß einem
anderen Merkmal dieses Aspekts der Erfindung können die Steuermittel die Geschwindigkeit
der Nasen dahingehend verändern, dass
diese innerhalb des Bereichs von ± 1 bis 30% der Geschwindigkeit
der Schachteln in dem Vorschubweg liegt.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Verschließen der
Führungs- und Nachlaufseitenklappen
einer Schachtel des vorbeladenen Schlauchtyps bereit, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Veranlassen, dass die Führungsseitenklappen-Verschlussmittel
quer in einen Vorschubweg für
die Schachteln eintreten und gleichzeitig, die Führungsseitenklappen-Verschlussmittel
in die Vorschubrichtung in einer Geschwindigkeit vorzutreiben, die
geringer ist als die Schachtelvorschubgeschwindigkeit, so dass die
Führungsseitenklappen-Verschlussmittel
die Führungsseitenklappen
in Eingriff nehmen und schließen,
Veranlassen, dass die Nachlaufseitenklappen-Verschlussmittel quer
in den Vorschubweg für
die Schachteln eintreten, und gleichzeitig, die Nachlaufseitenklappen-Verschlussmittel
in die Vorschubrichtung in einer Geschwindigkeit vorzutreiben, die
größer ist
als die Schachtelvorschubgeschwindigkeit, so dass die Nachlaufseitenklappen-Verschlussmittel
die Nachlaufseitenklappen in Eingriff nehmen und schließen.
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Gemäß einem
Merkmal dieses anderen Aspekts der Erfindung, kann die Querbewegung
der Führungs-
und Nachlaufseitenklappen-Verschlussmittel kurvenangetrieben sein,
wobei die Arbeitsgeschwindigkeit der Seitenklappen-Verschlussmittel
in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Schachtelvorschubs in dem Vorschubweg
gesteuert wird.
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Beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1a eine Seitenansicht eines
Schachteltyps ist, der in einem flachen zusammengeklappten Zustand
geliefert wird, der für
die Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Maschine geeignet ist;
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1b eine perspektivische
Ansicht des in 1a gezeigten
Schachteltyps ist;
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2a eine perspektivische
Ansicht eines Schachtelzuschnitts des Umwickeltyps ist, der für die Verwendung
mit einer Maschine gemäß einem
oder mehreren Aspekten der Erfindung geeignet ist;
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2b eine perspektivische
Ansicht einer aufgerichteten und beladenen Schachtel des in 2a dargestellten Typs ist;
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3 eine perspektivische Ansicht
einer Maschine gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist;
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4 und 5 perspektivische Ansichten der Schachtel-Zufuhr-Vorschub-
und Aufrichtstationen der in 3 gezeigten
Maschine sind;
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6 eine vereinfachte Ansicht
der Schachtelhandhabungsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung ist;
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7a und 7b die Aufrichtvorrichtung darstellen,
die für
die Verwendung mit der in 1 gezeigten
Schachtel angepasst ist;
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8 und 9 perspektivische Ansichten der Ladestation
und des Ausfuhrendes der Maschine sind; und
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10, 11 und 12 perspektivische
Ansichten des Moduls zum Ausbilden der abgeschrägten Ecken der in 1 gezeigten Schachtel sind.
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Die
Maschine gemäß den in
den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist in der Lage, unterschiedliche Schachteltypen und -formen
mit einem oder mehreren Gegenständen,
z. B. einer Pizza, zu befüllen.
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In
den Zeichnungen, und insbesondere den 1a und 1b daraus, ist ein Beispiel
eines Zuschnitts 10 zum Ausbilden eines in 1b gezeigten Gegenstandsträgers, der
zur Aufnahme des oder jedes Artikels bereit ist, in einem aufgerichteten
Zustand gezeigt. Der Zuschnitt ist aus geeignetem faltbarem Bogenmaterial,
z. B. Pappe, hergestellt. Der Zuschnitt 10 schließt einen
Deckel 12, eine Basis 14 und gegenüberliegende
Seitenwandflächen 16, 18 ein,
die gelenkig eine mit der nächsten
verbunden sind. Die Schachtel 10 kann ferner gegenüberliegende
Endklappen 20, 22 einschließen, um gegenüberliegende
Endwände
auszubilden. Klebeklappen sind bereitgestellt, um die Endwände und
die Seitenwandfläche 16 an
der Basis 14 zu befestigen.
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Ferner
sind abgeschrägte
Eckklappen 24, 26 und 28, 30 zum
Ausbilden einer abgeschrägten
Ecke an jeder Ecke umfasst. Der Zuschnitt wird gefaltet und die
Klebeklappen 32 werden an den Eckwandflächen 28, 30 und
den Endwandflächen 20, 22 befestigt,
um eine geschlossene Schachtel, wie in 1b gezeigt, bereitzustellen.
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In
den Zeichnungen, und insbesondere den 2a und 2b daraus, ist ein weiteres
Beispiel eines Zuschnitts 10a zum Ausbilden eines Gegenstandsträgers für die Verwendung
mit der in 2b gezeigten
Maschine der vorliegenden Erfindung in einem aufgerichteten Zustand
gezeigt, der zur Aufnahme des oder jedes Gegenstands bereit ist.
Der Zuschnitt ist aus geeignetem faltbarem Bogenmaterial, z. B. Pappe,
hergestellt und entspricht der in 1 gezeigten
Ausführungsform.
Daher sind gleiche Wandflächen
mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, dem der Buchstabe 'a' vorangestellt ist.
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Der
Zuschnitt 10a unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Zuschnitt durch
die Eckenstruktur und die Befestigungsmittel, um die Deckenwandfläche und
die Seitenwandfläche
in Eingriff zu nehmen. Bei dieser Ausführungsform werden die Ecken
durch Endklappen 34, 36 bereitgestellt, die in flächenberührende Beziehung
mit der angrenzenden Seitenwandfläche gefaltet sind. Die Befestigungsmittel
umfassen eine Vielzahl von Laschen 38, die aus der Seitenwandfläche ausgestanzt
sind, und korrespondierende Öffnungen 40 in
der Basiswandfläche 14a.
Der Zuschnitt wird gefaltet und die Laschen 38 werden in
den Öffnungen 40 in
Eingriff genommen und aneinander befestigt, um eine geschlossene Schachtel
C1, wie in 2b gezeigt,
bereitzustellen.
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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 grundsätzlichen
Anordnungen, deren Änderung
in Frage kommt, sind in den 1a und 2a gezeigt, in welchen "W" die Gesamtbreite der aufgerichteten Schachtel
ist, die dem Abstand zwischen den Kanten der gegenüberliegenden
Seitenwand entspricht, "L" die Gesamtlänge der
Schachtel ist, wenn die Basiswandflächen geschlossen sind.
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In 3 der Zeichnungen ist eine
Maschine 50 zum Verarbeiten von Schachteln des vorstehend beschriebenen
Typs gezeigt. Die Verpackungsmaschine ist in der Lage, Schachteln
kontinuierlich aufzurichten und zu beladen und umfasst eine Gegenstandsfördereinrichtung 52,
um Gegenstände
durch die Maschine zu fördern,
eine Schachtelzuführvorrichtung 54,
um aufeinanderfolgende Schachteln aus einer Materialzufuhr in einem
flachen zusammengeklappten Zustand zu einer Aufrichtstation 56 der
Maschine nacheinander zu fördern.
Es können
ferner Wandflächenfaltvorrichtungen 58, 60 umfasst
sein, um die Schachtel in einen aufgerichteten röhrenförmigen Zustand zu falten, sowie
Stützmittel 62,
die angepasst sind, um mit der Schachtel während der Stromabwärtsbewegung
in Kontakt gebracht zu werden, so dass die Schachtel in einem aufgerichteten Zustand
gehalten wird. Eine Gegenstandsladevorrichtung 64 zum Laden
von wenigstens einem Gegenstand in ein oder beide Enden der Schachtel
ist in 3 gezeigt. Danach
werden bei den Schachteln mit abgeschrägten Ecken die abgeschrägten Ecken durch
eine Faltvorrichtung 66 ausgebildet. Die Enden der beladenen
Schachteln werden geschlossen und mittels feststehenden Führungen
und der Befestigungsvorrichtung 68, z. B. einer Klebemaschine,
verschlossen.
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Das
Stromaufwärtsende
der Maschine wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben, die
die Schachtelzuführvorrichtung 54 zeigt,
die ein Magazin 70 umfasst, in welchem eine Vielzahl von Schachteln
C in flachen zusammengeklappten Zustand für die Verarbeitung bereitgehalten
wird. Die Schachteln werden aus dem Magazin 70 nacheinander
durch einen Zuführmechanismus 72 entfernt, welcher
in dieser Ausführungsform
ein Vakuumdrehaufgeber 74 ist, wie er dem Fachmann bekannt
ist.
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Während die
Verwendung eines Vakuumdrehaufgebers bevorzugt wird, um Schachteln
zu der Fördereinrichtung
zu liefern, ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung
mit anderen Typen von Zuführmechanismen
verwendet werden kann, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Das
bevorzugte Magazin 70 ist vom Typ der "Schwerkraftzuführung", wodurch die Schachtelzuschnitte C
in dem Magazin in einer Neigung gehalten werden, um eine positive
Zufuhr bereitzustellen.
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In
Gebrauch führt
der Zuführmechanismus 74 kontinuierlich
und nacheinander Schachteln aus dem Magazin zu dem Vorschubende
der Maschine und umfasst eine in einer horizontalen Ebene montierte
Hauptwelle 76, die Aufnahmemittel in der durch den Pfeil "A" angezeigten Richtung wie in 4 gezeigt dreht. Während sich
die Aufnahmemittel 78 drehen, werden Saugnäpfe (nicht
gezeigt) in Kontakt mit der Wand der Schachtel C bewegt. Durch die
Vakuumversorgung wird dann ein Vakuum an dem Satz von Saugnäpfen angelegt,
wie dies bekannt ist, und die Schachtel 10 wird entnommen
und dann auf eine Endlos-Fördereinrichtung 79 übertragen,
um die Schachtel stromabwärts
in einer durchgehenden Vorwärtsrichtung
zu einer Aufrichtstation 56 und auf die Ladestation 64 zu
bewegen.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der Aufrichtstation 56 schließt Wandflächenfaltvorrichtungen 58, 60 ein,
die für
Schachteln verwendet werden, die in eine röhrenförmige Struktur gefaltet werden
müssen,
z. B. die in 2 gezeigte
Schachtel C1. Die Faltvorrichtungen 58, 60 werden
verwendet, um zwei Faltvorgänge
an der Schachtel durchzuführen.
Die erste Faltvorrichtung 58 faltet die Schachtel um die Faltlinie
zwischen der Basis und der Seitenwandfläche 14a, 18a (2a) und in eine senkrechte
Beziehung, so dass die Seiten- und Deckenwandflächen 18a, 12a in
einer im Wesentlichen senkrechten Ebene vorliegen. Anschließend bewirkt
die zweite Faltvorrichtung 60, dass der Deckel 12a in
eine senkrechte Beziehung mit der Seitenwandfläche 18a gefaltet wird.
Die Faltvorrichtungen entsprechen einander. Folglich wird lediglich
eine Einheit 58 unter Bezugnahme auf 4 im Detail beschrieben.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst
die bevorzugte Faltvorrichtung 58 eine Scheibe 80,
die auf geeigneten Antriebsmitteln befestigt ist, z. B. einem Servomotor 82.
Der Servomotor 82 wird durch Steuermittel gesteuert, die
bewirken können,
dass die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 80 verändert wird.
Das Rad 80 ist vorzugsweise 'Segment'-förmig,
um eine Führungskante 84 zu
definieren, die die Schachtel berührt, um das Falten einzuleiten.
Danach stößt die innere
Fläche 86 des
Rades an die zu faltende Wandfläche
und bewirkt, dass ihre Faltung wie vorstehend beschrieben fortgesetzt
wird. Der Rest der Schachtel wird durch eine Führung 88 an der Verwendungsstelle
gehalten.
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Es
liegt auf der Hand, dass das Rad 80 der Faltvorrichtung 58 in
der senkrechten Ebene rotiert, wohingegen das Rad 80 der
Faltvorrichtung 60 in der horizontalen Ebene rotiert. Natürlich kann
die Rotationsebene entsprechend den benötigten Falten verändert werden.
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Um
die Errichtung der Schachtel C in einen aufgerichteten Zustand abzuschließen, wird
die Schachtel durch die Fördereinrichtung 79 stromabwärts bewegt.
Die Deckenwandfläche
wird durch die oder eine Nase 91 eines oberen Nasen-Kettenaufbaus 90 oder
eine andere geeignete Fördereinrichtung
gehalten und vorwärts
bewegt, um die Ausrichtung zwischen dem Deckel und der Basis zu
halten. Der obere Nasen-Kettenaufbau 90 wird durch Antriebsmittel,
z. B. einem Servomotor, angetrieben, und durch Steuermittel gesteuert,
um die Deckenwandfläche
in ausgerichteter Vorwärtsbewegung
mit der Basis zu bewegen, und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 79 und
des Nasen-Aufbaus 90 kann durch die Steuermittel eingestellt
werden, um die Förderung
unterschiedlicher Schachteltypen und -formen zu ermöglichen.
Feststehende Führungen 92 können bereitgestellt
sein, um die Aufwärtsbewegung
der Schachtel zu minimieren. Folglich können die Laschen und Öffnungen 38, 40 leicht
in Ausrichtung gebracht werden, um durch geeignete Befestigungsmittel 93,
z. B. einem bekannten Stanzverschlussmechanismus (punch lock mechanism),
aneinander befestigt zu werden.
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Die
Schachtel wird in einer teilweise aufgerichteten, röhrenförmigen Form
zu einer Schachtelhandhabungsstation 94, die in den 4 und 5 gezeigt ist, vorwärts bewegt. In dieser Ausführungsform wird
die Schachtel der zweiten Ausführungsform über 90° manipuliert,
so dass die Enden 20a, 22a der röhrenförmigen Schachtel 10a entlang
der Seiten der Maschine angeordnet werden, um das Beladen zu erleichtern.
Die nachstehend beschriebene Vorrichtung kann jedoch in anderen
Anwendungen verwendet werden, um an eine neue Maschine oder auf
einer Nachrüstbasis
angepasst zu werden, wo es gewünscht
wird, eine Schachtel mittels Rotation zu manipulieren, z. B. an
dem Ausfuhrende einer Maschine.
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Damit
eine Schachtel gehandhabt werden kann, wird die bevorzugte Vorrichtung
mit einer Vielzahl von Saugnäpfen 96,
z. B. vier, bereitgestellt, die auf einem Rahmen 98 montiert
sind, der selbst an einer Endlos-Fördereinrichtung 100 an
einem vorbestimmten Ort befestigt ist, wobei ein Arbeitsbereich
W und ein Umkehrweg definiert sind, die in den 5 und 6 detaillierter
gezeigt sind. Die Fördereinrichtung 100 wird
mittels geeigneter Antriebsmittel, z. B. einem Servomotor, angetrieben.
Der Saugnapfrahmen 98 ist an der Drehvorrichtung montiert,
welche einen diskontinuierlichen Drehantrieb auf den Rahmen überträgt. In dieser
Ausführungsform
wird der Drehvorgang durch eine Antriebsstange 102 bereitgestellt,
die mit einer Nockenschiene 104 über einen Nockenstößel 106 (5) verbunden ist, der in
einem Gehäuse
untergebracht ist, um einen gleichförmigen Weg für die Saugnäpfe bereitzustellen,
während
sich die Endlos-Fördereinrichtung
vorwärts
bewegt. Der Weg ist angepasst, um zu veranlassen, dass die Saugnäpfe über den
gewünschten
Rotationswinkel R während
des Arbeitsbereiches rotieren.
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Folglich
wird die Schachtel mit den Saugnäpfen 96 an
dem Stromaufwärtsende
des Arbeitsbereiches W in Eingriff genommen, was erreicht wird,
indem sich die Saugnäpfe 96 auf
die Schachtel 10a absenken. Ein Vakuum wird angelegt und
die Saugnäpfe 96 werden
mit der Schachtel in Eingriff genommen. Während sich die Saugnäpfe entlang
des Arbeitsbereiches bewegen, folgt der Nockenstößel dem Weg, was bewirkt, dass
der Saugnapfrahmen 98 und die Schachtel über ungefähr 90° rotieren.
Eine Vakuumunterbrechung ist bereitgestellt, um zu veranlassen,
dass die Saugnäpfe
die Schachtel an dem Stromabwärtsende
des Arbeitsbereiches freigeben. Die Schachtel befindet sich dann
in der Position, dass die Enden positioniert sind, um mit einem
Gegenstand A seitlich beladen zu werden.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Schachtelhandhabungsvorrichtung 94 auf einem Rahmen 108 montiert,
welcher zwischen betriebsbereiten und nicht betriebsbereiten Positionen
angehoben und abgesenkt werden kann. Geeignete Antriebsmittel, z.
B. ein Servomotor, sind bereitgestellt, um die Vorrichtung zu bewegen;
die Antriebsmittel werden durch eine nachstehend beschriebene Steuereinrichtung gesteuert.
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Für die Länge L der
Schachtel ist es üblich, dass
diese eine zu der in 2b gezeigten
Breite W1 unterschiedliche Abmessung aufweist, so dass sich der
Zwischenraum (d. h. der Abstand) zwischen den Schachteln, nachdem
die Schachtel gedreht worden ist, notwendigerweise ändert. Eine
obere Fördereinrichtung 110 ist
bereitgestellt, um die Schachtel bei einer langsameren oder schnelleren
Geschwindigkeit relativ zu der Fördereinrichtung 79 vorwärts zu bewegen,
so dass der Durchsatz an Schachteln bei der gleichen Rate gehalten
wird.
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Daher
wird, um einen kontinuierlichen Vorwärtsvorschub der Schachteln
aufrechtzuerhalten, die Geschwindigkeit der Schachteln geändert werden
müssen.
Wenn z. B. W1 < L,
wird der Abstand größer werden.
Folglich sollte die Geschwindigkeit ansteigen, um dies zu kompensieren.
Ebenso wird die Geschwindigkeit verringert werden, wenn W1 > L, um eine Veränderung
in der Schachtelflussgeschwindigkeit zu erreichen.
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In
dieser Ausführungsform
nehmen die Nasen 111 der oberen Fördereinrichtung 110 die
Führungskante
der Schachtel in Eingriff, um diese vorwärts hin zu der zweiten Endlos-Fördereinrichtung 112,
die in den 8 und 9 gezeigt ist, und weiter
zu der Ladestation 64 zu schieben.
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In
einer Klasse von Ausführungsformen
wird die Schachtel zu der Verpackungsmaschine in einem flachen zusammengeklappten
Zustand geliefert. Die in 1 gezeigte
Ausführungsform
könnte
z. B. vorgeklebt sein und die Klebeklappen könnten an ihren entsprechenden
Wandflächen
wie vorstehend beschrieben befestigt sein. Diese Schachteln 10 müssen nicht
das gleiche Falt- und Befestigungsverfahren durch die vorstehend
beschriebene(n) Faltvorrichtung 58, 60 und Handhabungsmittel 94 durchlaufen,
sodass die Schachtel in das Magazin 70 geladen werden kann,
wobei die Endklappen 20, 22, 32 für die Seitenbeladung
richtig ausgerichtet sind. Die Schachteln 10 werden durch
den Aufgeben 72 auf die Fördereinrichtung 79 gesetzt,
jedoch wird die Schachtel zu einer Aufrichtvorrichtung 114,
die in den 5 und 7 gezeigt ist, gefördert. Die
Steuermittel und die Antriebsmittel sind bereitgestellt, um die
Faltvorrichtung 58, 60 und die Schach telhandhabungsvorrichtung 94 in
eine nicht betriebsbereite Position zu bewegen, so dass diese nicht
in die Schachtelzuschnitte 10, die durch die Fördereinrichtung
zu der Aufrichtvorrichtung 114 gefördert werden, störend eingreifen.
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Die 7A und 7B stellen den Betrieb der Aufrichtvorrichtung 114 dar,
welche Schachtelaufnahmemittel 116, z. B. Saugnäpfe, umfasst,
die die Deckenwandfläche
in Eingriff nehmen und diese relativ zu der Basiswandfläche trennen.
Die Basis wird durch feststehende Führungen (nicht gezeigt), die die
unteren Endklappen oder andere bekannte geeignete Mittel zurückhalten,
daran gehindert, angehoben zu werden. Die Aufnahmemittel folgen
einem vorbestimmten Weg P durch eine Endloskette 118, die
Vorwärts-
und Senkrechtbewegung erlaubt, um sicherzustellen, dass sich die
Schachtel weiter vorwärts
bewegt. Folglich wird die Schachtel wie in 7b gezeigt aufgerichtet, wobei sie durch
Führungs-
und Nachlaufnasen einer zweiten Fördereinrichtung in einem aufgerichteten
Zustand gehalten wird.
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Die
Schachtel irgendeines Typs wird dann zu der Ladestation 64 (3) bewegt, um mit einem oder
mehreren Gegenständen
durch die zweite Fördereinrichtung 112 beladen
zu werden, an welcher in 8 gezeigte
Führungs-
und Nachlaufnasen 113, 115 befestigt sind. In
dieser Ausführungsform
ist die Maschine angepasst, um eine Pizza in die Schachtel zu laden.
Die Gegenstände
A werden zu der Ladestation auf einer in 8 gezeigten zweiten Fördereinrichtung 120 geliefert,
die parallel zur der ersten und der zweiten Fördereinrichtung 79, 112 verläuft und
mit diesen durch die Steuermittel synchronisiert wird, wodurch in
dieser Ausführungsform
jeder Gegenstand durch geeignete Dosiermittel (metering means) getrennt
wird. Ein hängender
Kolbenmechanismus 122 ist bereitgestellt, um die Gegenstände hin
zu der Schachtel zu schieben, wie dies in 8 gezeigt ist. Der Mechanismus umfasst
eine Vielzahl von Führungselementen 124,
die an eine Endloskette 126 montiert sind, um eine Vorwärtsbewegung
zu übertragen.
Die Endloskette wird durch geeignete Antriebsmittel (nicht gezeigt)
angetrieben, um mit der Gegenstandsfördereinrichtung 120 und
der Schachtelfördereinrichtung 79 durch
Steuermittel synchronisiert zu werden. Die Führungselemente 124 können in
einer seitlichen Ebene durch eine Nockenschiene 128 und
einen Nockenstößel (nicht
gezeigt) bewegt werden und schieben daher den Gegenstand P in ein Ende
der Schachtel. Feststehende Führungen
(nicht gezeigt) halten die Position der Schachtel relativ zu der
Pizza in der seitlichen Ebene, um zu ermöglichen, dass die Pizza während der
kontinuierlichen Vorwärtsbewegung
in die Schachtel eingeschoben wird.
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Die
nächste
Stufe besteht darin, dass die Ecken in den Schachteln 102 mit
abgeschrägten Ecken
angefertigt werden. Dies wird durch die in 9 gezeigte Faltvorrichtung 66 erreicht.
In dieser Ausführungsform
umfasst die Faltvorrichtung 66 gegenüberliegende Nasen-Aufbauten 130,
die durch geeignete Antriebsmittel, z. B. einen Servomotor 132,
angetrieben und durch eine Steuereinrichtung gesteuert werden. Die
Vorrichtung ist in der Lage, abgeschrägte Ecken im Inneren von Faltendklappen
zu falten, was in den 1 bzw. 2 dargestellt ist.
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Führungs-
und Nachlaufnasen 134, 135 sind an einem kontinuierlichen
Förderband 136 befestigt, welches
in einer Höhe
derart positioniert ist, dass die Nasen 134, wenn sie in
Gebrauch sind, die Führungs-
und Nachlaufeckklappen der Schachteln berühren, um so die Klappen zu
bewegen. Dies wird ferner unter Bezugnahme auf die 10, 11 und 12 erklärt.
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Die
Vorrichtung 66 kann derart betrieben werden, dass die einzelnen
Führungsnasen 134 periodisch
vor Schachteln positioniert werden, wodurch jede Schachtel veranlasst
wird, die Nase 134 zu berühren, und dabei die End- oder
Eckklappe auf der Schachtel neu zu positionieren. Eine Nocke 137 und ein
Nockenstößel 139,
die in 10 gezeigt sind, veranlassen,
dass sich die Führungs-
und Nachlaufnasen zu der Schachtel hin und von der Schachtel weg
bewegen.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Nockenstößel auf
einer Welle 141 montiert, die mit der Führungs- oder ggf. der Nachlaufnase 134, 135 verbunden
ist. Der Nockenstößel 139 ist
in einer länglichen Öffnung 143 eines
Stützelements 145 montiert,
das mit der Fördereinrichtung 136 verbunden
ist.
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Die
Vorrichtung 66 kann ferner betrieben werden, um die Geschwindigkeit
der Nasen periodisch zu erhöhen,
um so die einzelnen Führungsnasen 135 mit
den Führungseckklappen
der Schachteln in Berührung
zu bringen, wodurch die Führungseckklappe
neu positioniert wird.
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In
der vorliegenden Erfindung wird ein einzelnes kontinuierliches Förderband 136 mit
variabler Geschwindigkeit verwendet. Es kann jedoch eine Vielzahl
von Förderbändern verwendet
werden. Überdies
kann eine einzelne Laufrolle mit einer oder mehreren daran befestigten
Nasen ohne den Gebrauch eines kontinuierlichen Förderbands verwendet werden.
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Eine
Führungsnase 134 wird
in Position vor einer Schachtel in einer Geschwindigkeit bewegt,
die geringer ist als die der Schachteln auf der Fördereinrichtung.
Dann wird eine Schachtel die Nase berühren und die Führungseckklappe 24 wird
durch Bewegen der Nase in eine seitliche Richtung D in Bezug auf
die Bewegung der in 11 gezeigten
Schachtel neu positioniert. Anschließend erhöht die Steuereinrichtung die
Geschwindigkeit der Antriebsmittel, was bewirkt, dass die Geschwindigkeit
der Führungsnase 135 relativ
zu der Schachtel C erhöht
wird, um diese in Kontakt mit der Führungseckklappe 28 der
gleichen Schachtel zu bringen, und die Nase wird in eine seitliche
Richtung D in Bezug auf die Bewegung der Schachtel bewegt, um die
in 12 gezeigte Klappe neu
zu positionieren.
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Die
Vorrichtung 66 schließt
eine Steuereinrichtung ein, die angeordnet ist, um die Geschwindigkeit
des kontinuierlichen Förderbands 136 während des
Gebrauchs zu steuern. Diese Steuereinrichtung kann ein speziell
angefertigter Prozessor sein oder kann eine Steuereinrichtung für eine Verpackungsmaschine
sein, mit welcher die Vorrichtung 66 verwendet wird, welche
angepasst ist, um die Vorrichtung 66 zu steuern. Alternativ
kann die Steuereinrichtung vorzugsweise ein bekanntes programmierbares Servosystem
sein.
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In
einigen Ausführungsformen
empfängt
die Steuereinrichtung Informationen von einem Sensor (nicht gezeigt),
der angeordnet ist, um die Geschwindigkeit des kontinuierlichen
Förderbands
zu erfassen; dieser kann die Geschwindigkeit des Förderbands
direkt erfassen. Überdies
kann die Vorrichtung Mittel in Form eines Sensors zum Empfangen
von Informationen bezüglich
der Geschwindigkeit der Schachteln auf der Fördereinrichtung einschließen, die
zu den Steuermitteln übertragen
werden. Alternativ können
Mittel für
die manuelle Eingabe vorhanden sein, durch welche die Geschwindigkeit
der Schachteln auf dem Vorschubweg in die Steuermittel eingegeben
werden kann.
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Sobald
die abgeschrägten
Ecken ausgebildet worden sind, fährt
die Schachtel fort, sich vorwärts
zu bewegen, und die Endklappen 20, 22, 32 werden
durch feststehende Führungen
in überlappende
Beziehung gefaltet und werden durch geeignete Befestigungsmittel 68 aneinander
befestigt, z. B. einer Klebemaschine 67, wie dies dem Fachmann bekannt
ist. Auf die Endklappen wird durch Druckgurte 69 Druck
ausgeübt,
um die Schachtel an der Verwendungsstelle zu halten, während der
Klebstoff trocknet, und die vollständig beladene und umschlossene
Schachtel wird an das Ausfuhrende 71 der Maschine übertragen.
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13 ist ein Blockdiagramm,
welches die elektrische und elektronische Steuerung der Verpackungsmaschine
darstellt.
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13 stellt eine Steuereinrichtung 230 dar, die
einen Zentralprozessor 232 aufweist, ein Mittel 234 für die manuelle
Eingabe, durch welches spezielle Instruktionen programmiert werden
können,
sowie eine Anzeige 236, welche dem Maschinist nützliche
Informationen anzeigt. Der Zentralprozessor 232 und die
Anzeige 236 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 232 und die Anzeige 236 außerdem Informationen
anzeigen, die für
die vorliegende Maschine spezifisch sind, wie z. B. der Zuschnittsaufgeber 54,
die Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen,
der Gegenstandsaufgeber und die Position der Schachtelhandhabungsvorrichtung.
Alle diese Informationen werden durch Sensoren bereitgestellt, die
im Allgemeinen bei 238 gezeigt sind, oder durch bekannte
Positionen der verwendeten Servomotoren.
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Wie
vorstehend diskutiert, steuert die Steuereinrichtung 230 auch
die Positionen der beweglichen Komponenten sowie die Bewegungsgeschwindigkeit
variabler Geschwindigkeitskomponenten. Der Zentralprozessor 232 steuert
z. B. die Motoren 140, welche die Zuführmittel antreiben, die Fördereinrichtungen 79, 110, 112 und 64,
welche die Zuschnitte und die zu verpackenden Gegenstände durch
die Maschine bewegen.
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Der
Prozessor 230 steuert außerdem die Aufrichtvorrichtungen 58, 60 und 114 und
die Schachtelhandhabungsvorrichtung 62 sowie die Position
der Eckklappen neu positionierenden Vorrichtung 66.
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Geeignete
Steuermittel können
umfasst sein, um die Aufrichtvorrichtungen und die Handhabungsvorrichtung 62 zwischen
betriebsbereiten und nicht betriebsbereiten Positionen zu positionieren. Die
Steuermittel können
ferner die Motoren steuern, die jede der Endlosketten antreiben,
um die Geschwindigkeit zu steuern und einzustellen und den Schachteldurchsatz
gemäß dem Schachteltyp und/oder
-größe zu synchronisieren.
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Zusätzlich können die
Steuermittel die Eckklappen neu positionierende Vorrichtung 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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Der
Umstellungsprozess von dem ersten Schachteltyp in 2 zu einem anderen in 1 gezeigten Typ wird durch die Steuermittel
gesteuert und wird entweder auf Grund einer manuellen Eingabeanforderung
oder durch die Maschine, die an das Ende eines vorprogrammierten
Durchlaufs gelangt, eingeleitet.
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Die
erste Stufe in dem System besteht darin, eine Veränderung
in dem Schachteltyp durch manuelle Eingabe oder einen Sensor zu
erfassen. Anschließend
werden die Aufrichtvorrichtungen 58, 60 in eine
betriebsbereite Position bewegt und die Schachtelhandhabungsvorrichtung 94 wird
angehalten und in eine nicht betriebsbereite Position bewegt. Danach
wird die Aufrichtvorrichtung 114 angefahren, wodurch die
Endlosketten 118 und die Saugnäpfe 116 mit den Fördereinrichtungen 79 und
den Schachteln C synchronisiert werden. Die Geschwindigkeiten der
zweiten Fördereinrichtung 112 und
der hängenden
Fördereinrichtung
werden auch mit der Geschwindigkeit der ersten Fördereinrichtung synchronisiert,
um einen konstanten Durchfluss durch die Maschine aufrechtzuerhalten.
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Schließlich wird
die Ecken neu positionierende Vorrichtung 66 angehalten
und die Gegenstandszuführmittel
werden derart gesteuert, dass die richtige Anzahl von Gegenständen an
die Ladestation 64 zu der richtigen Zeit bereitgestellt
wird.
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Dieser
Prozess wird umgekehrt, wenn die Schachteltypen vom ersten zum zweiten
Typ umgestellt werden. Wie vorstehend diskutiert, beziehen sich
die Hauptänderungen
auf das Setzen dieser nicht betriebsbereiten Vorrichtungen in einen
betriebsbereiten Modus. Außerdem
wird die Geschwindigkeit der hängenden
Fördereinrichtung 110 und
der zweiten Fördereinrichtung 112,
wie durch die Steuermittel ermittelt, aus den vorstehend dargelegten Gründen angehoben
oder verringert werden müssen.
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Durch
Vorprogrammieren des Steuersystems können die Einstellungen an der
Maschine, die zum Wechseln von der Verpackung eines Schachteltyps
zu einem anderen Schachteltyp benötigt werden, voreingestellt
sein, wodurch die Summe an Stillstandszeit verringert wird, wenn
Schachteltypen oder -größen gegeneinander
ausgetauscht werden. Erfindungsgemäß wird die Arbeitsgeschwindigkeit
der Vorrichtung sowie deren Effizienz und Beständigkeit verbessert. Ein Vorteil
der vorliegenden Erfindung liegt in der Flexibilität, die durch
das System geboten wird.
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Wenn
auch die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform zum Laden von Pizzas
in Schachteln dient, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung
nicht auf Schachteln für
Pizzas beschränkt
ist. Die Erfindung kann mit Maschinen zum Verpacken von Dosen, Pappe-'Ziegeln' ('bricks'), Flaschen oder
anderen Behältern
in Schachteln verwendet werden.
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Ferner
können
verschiedene Elemente der Maschine, z. B. die Schachtelhandhabungsvorrichtung,
die Faltvorrichtung, die Aufrichtstation oder die Ladestation als
ein Modul getrennt hergestellt werden, das in neue Maschinen eingebaut
wird oder auf einer Nachrüstbasis
geliefert wird.
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Darüber hinaus
ist die Erfindung, während die
hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform als Teil der Maschinen
zum Laden von Behältern zeigt,
zwei Typen von Schachteln zu halten, nicht auf Schachteln dieses
Typs beschränkt,
wie der Fachmann erkennen wird, kann die Erfindung mit Schachteln
sowohl des Umwickeltyps als auch des Entladetyps verwendet werden
oder ggf. Schachteln über jedweden
gewünschten
Drehwinkel manipulieren.
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Es
liegt auf der Hand, dass der Schachtelaufrichtmechanismus und -handhabungsmechanismus unter
Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform dargestellt worden
ist und dass zahlreiche Modifikationen möglich sind. Der Schachtelaufrichtmechanismus
ist in der Lage, Schachteln zu verarbeiten, die zahlreiche Konfigurationen
von Gegenstandsgruppen umfassen, die einen Bereich von Schachtelgröße und -form
abdecken, ohne dass unnötige
Zeit beim Einstellen des Mechanismus zugebracht wird.