Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten eines Produktes in einer

Verpackungsmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum

Ausrichten eines Produktes in einer Verpackungsmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist bereits aus der DE 10 2005 060 327 AI bekannt. Diese Vorrichtung zum Befüllen von

Faltschachteln weist ein Faltschachtelrad auf, auf dem zumindest eine zu befüllende Faltschachtel anzuordnen ist. Auf einem Produktrad ist ein Produkt anordenbar, mit dem die Faltschachtel zu befüllen ist. Die Drehachsen von Faltschachtelrad und Produktrad verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Eine Einschubeinrichtung dient dem Befüllen der Faltschachteln mit dem

Produkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders schonendes Ausrichten eines Produkts in der Verpackungsmaschine zu erreichen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Vorteile der Erfindung

Dem gegenüber zeichnen sich erfindungsgemäße Vorrichtung und

erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausrichten eines Produktes in einer

Verpackungsmaschine gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche dadurch aus, dass beim Überführen eines Produktes wie beispielsweise eine Flasche von einer stehenden Position in eine liegende Position dieses sicher in der Produktaufnahme verbleibt. Auf aufwendige Maßnahmen wie besondere Führungen, Verbesserung des Flaschenrückhalts durch erhöhte Reibung oder ähnliches kann verzichtet werden. Um eine sichere Produktausrichtung zu gewährleisten, ist die Produktaufnahme schwenkbar gegenüber dem Rotor mit diesem verbunden. Es wird eine weitere Bewegung der Rotationsbewegung des Rotors überlagert in der Weise, dass das Produkt aufgrund der Schrägstellung bzw. der überlagerten Schwenkbewegung sicher in der Produktaufnahme verbleiben kann. Eine erhöhte Reibung verhindert, dass das Produkt nach außen schießt. Dadurch erfolgt der Produktrückhalt selbst in einer schnellen

Drehbewegung des Rotors. Je nach Wahl der Drehachse an der

Produktaufnahme kann das Produkt auch zum Rotationsmittelpunkt des Rotors hin beschleunigt werden. Besonders zweckmäßig verschwenkt das Mittel zur

Überlagerung der Bewegung die Produktaufnahme um eine Achse parallel zur Rotationsachse des Rotors.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist eine Kulisse mit einer Führung vorgesehen, welche die Bewegung, insbesondere die Drehbewegung der Produktaufnahme steuert. Hierzu bewegt der Rotor in einer Kulisse eingreifende Betätigungsmittel wie beispielsweise Rollen und die Auslenkmechanik, so dass eine entsprechende Drehbewegung des Kopplungsmittels erzeugt wird. In besonders einfacher Art und Weise wird somit eine positionsabhängige

Relativbewegung zwischen Rotor und Produktaufnahme bzw. Kopplungsmittel, welches der Befestigung der Produktaufnahme dient, erreicht. Lediglich ein einziger Antrieb ist notwendig, der eine Vielzahl von Produktaufnahmen positionsabhängig verschenken kann. Dadurch wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau erreicht.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest ein Kopplungsmittel vorgesehen zur lösbaren Befestigung der Produktaufnahme. Dadurch lässt sich in besonders einfacher und schneller Weise die Vorrichtung an unterschiedliche Produktgrößen anpassen, indem die Produktaufnahmen als Formatteile ausgeführt sind, die sich schnell austauschen lassen.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Kopplungsmittel über zumindest eine Welle und/oder einer Auslenkmechanik mit dem Betätigungsmittel verbunden ist. Besonders bevorzugt ist die Auslenkmechanik als Klemmstück ausgebildet, das die Welle starr mit dem Betätigungsmittel verbindet. Dadurch lässt sich in besonders einfacher Weise eine translatorische Verschiebung des Betätigungsmittels relativ zur Rotationsachse des Rotors in eine Verschwenkung des Kopplungsmittels bzw. der Produktaufnahme überführen.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die Welle zumindest teilweise durch den Rotor geführt. Besonders bevorzugt ist ein Lager vorgesehen, das die Welle lagert und mit dem Rotor verbunden ist. Über diesen Mechanismus ist lediglich ein Antrieb vorgesehen, der die Produktaufnahmen zusammen mit dem Rotor bewegt und gleichzeitig das Mittel zum Verschwenken der Produktaufnahmen relativ zu dem Rotor betätigt. Das Lager stellt diese beiden Funktionen in besonders einfacher Weise sicher.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der Abstand der Führung relativ zur Rotationsachse des Rotors verändert, indem er sich insbesondere nach einer Einlaufposition, in der das Produkt der Produktaufnahme zugeführt wird, zuerst verkleinert und/oder vor Erreichen einer Entnahmeposition, in der das Produkt aus der Produktaufnahme entnommen wird, sich wieder vergrößert. Bei der Überführung eines stehenden Produkts in eine liegende Position wird dadurch sichergestellt, dass aufgrund der Schrägstellung des Produkts wegen erhöhter Reibung das Produkt anfangs nicht nach außen überschießt. Kurz vor Erreichen der Entnahmeposition wird die Produktaufnahme wieder in die vorzugsweise horizontale Lage gedreht. Hierbei wurde der Drehpunkt der Produktaufnahme so gewählt, dass der Produktschwerpunkt durch die Dreh- bzw. Schwenkbewegung zur Rotationsachse beschleunigt wird. Dadurch wird die Produktentnahme erleichtert.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausrichten eines Produktes in einer Verpackungsmaschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Ausrichten,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Rotors mit

Kopplungsmitteln,

Fig. 4 eine entsprechende Ansicht gemäß Fig. 3 ohne Rotor zur

Darstellung der Kulissenmechanik sowie die

Figuren 5 bis 8 unterschiedliche Stellungen der Vorrichtung zum

Ausrichten des Produktes.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 werden Produkte 28 wie

beispielsweise in Fig. 2 dargestellte Fläschchen oder sonstige Behältnisse stehend einem Vereinzelungsrad 12 zugeführt. Das um die vertikale Achse drehbar gelagerte Vereinzelungsrad 12 bewegt das vereinzelte Produkt 28 in den Erfassungsbereich einer Produktaufnahme 14. Das Produkt 28 wird hierbei in die Produktaufnahme 14 stehend überführt (Einlaufposition). Die Produktaufnahme 14 ist in dem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rechteckförmig ausgeführt. Die dem Vereinzelungsrad 12 zugewandte Seite der Produktaufnahme 14 weist eine entsprechende seitliche Öffnung 13 oder Ausnehmung auf, so dass hierüber das Produkt 28 in das Innere der Produktaufnahme 14 überführt werden kann und auf einem Boden 15 zu stehen kommt. Nach oben hin ist die

Produktaufnahme 14 offen, so dass das Produkt 28 nach dem Ausrichten über diese obere Öffnung wieder entnommen werden kann. Die Produktaufnahme 14 ist schwenkbar gelagert und schwenkbar mit einem Rotor 16 verbunden.

Beispielhaft sind noch drei weitere Produktaufnahmen 14 gezeigt, die jeweils um 120 Grad versetzt an dem Rotor 16 angeordnet sind.

Der Rotor 16 wird über einen Riemen 26 von einem Antrieb 24 bewegt. In Blickrichtung hinter dem Rotor 16 ist eine Kulisse 50 vorgesehen. Die Kulisse 50 ist scheibenförmig ausgebildet und gegenüber dem Rotor 16 feststehend angeordnet. Die Kulisse 50 wirkt mit später erläuterten Betätigungsmitteln 48 wie beispielsweise Laufrollen der Produktaufnahmen 14 zusammen, so dass eine gezielte Schwenkung der einzelnen Produktaufnahmen 14 relativ zum Rotor 16 erreicht wird. Diese Schwenkbewegung der Produktaufnahme 14 wird der Drehbewegung des Rotors 16 und der Produktaufnahmen 14 überlagert. Die Rotordrehachse und die Schwenkachse der Produktaufnahme 14 sind zueinander parallel. Durch eine geeignete Erzeugung der Schwenkbewegung der Produktaufnahme 14 kann ein Herausfallen des Produkts 28 trotz Bewegung des Rotors 16 verhindert werden. Die Produktaufnahme 14 weist an einer Seite einen Schlitz 22 auf, in den ein Entnahmemittel wie beispielsweise zumindest ein Finger 36, 38 eines Greifers oder ähnliches zur leichteren Entnahme des

Produkts 28 eingreifen kann.

Zur Überführung des stehenden Produkts 28 in eine liegende Position wird der Rotor 16 von der Einlaufposition um eine horizontale Drehachse um 90° gedreht. In dieser Entnahmeposition ist die obere Öffnung der Produktaufnahme 14 fluchtend ausgerichtet mit einer Packgutkette 20, so dass das Produkt 28 quer zur Rotordrehachse entnommen oder seitlich herausgeschoben werden kann. Das liegende Produkt 28 wird in ein bereitstehendes Fach der Packgutkette 20 überführt, indem es beispielsweise mit einem vorauseilenden Finger 36 im Kopfbereich und einem nacheilenden Finger 38 im Bodenbereich gegriffen bzw. geklemmt wird.

Die beiden Finger 36, 38 sind über einen Schlitten 46 mit einer Linearachse 32 verbunden. Die Finger 36, 38 sind über Wellen 51, 53 mit dem Schlitten 46 so verbunden, dass sie gegenüber dem Schlitten 46 und der Linearachse 32 nach vorne überstehen und bei einer Drehbewegung nicht mit dem Schlitten 46 und der Linearachse 32 kollidieren. Der Schlitten 46 ist an der Unterseite der

Linearachse 32 angeordnet. Zur Übergabe des Produkts 28 bewegt die

Linearachse 32 den Schlitten 46 bei gegriffenem Produkt 28 von der

Entnahmeposition nach rechts in den Erfassungsbereich der Packgutkette 20 in die Übergabeposition. In der Übergabeposition werden die Finger 36, 38 geöffnet. Das Produkt 28 kommt auf der Packgutkette 20 zu liegen.

Anschließend werden die Finger 36, 38 in eine Position nach oben verschwenkt, in der sich das abgelegte Produkt 28 nicht mehr im Erfassungsbereich der Finger 36, 38 befindet. Danach wird der Schlitten 46 wieder nach links in die

Entnahmeposition zurückbewegt, um das nächste, in der weitergedrehten nächsten Produktaufnahme 14 bereitstehende Produkt 28 zu entnehmen. Hierzu greifen die Finger 36, 38 wieder in den Schlitz 22, um das Produkt 28 zu klemmen. Der Schlitten 46 wird über die Linearachse 32 bewegt, beispielsweise über einen Servoantrieb 35, der mit einem Anbauflansch 34 mit der Linearachse 32 zusammenwirkt. Alternative Ausgestaltungen sind hierbei denkbar.

Die Packgutkette 20 als Beispiel für eine übliche Transportvorrichtung bewegt die liegenden Produkte 28 zu einem weiteren Verarbeitungsschritt der

Verpackungsmaschine. Beispielsweise können die Produkte 28 anschließend in eine Faltschachtel überführt und verpackt werden, gegebenenfalls unter vorheriger Beifügung von Beipackzetteln oder ähnlichem. Die beschriebenen Komponenten sind bevorzugt Teil einer Verpackungsmaschine 10.

In Fig. 2 sind noch weitere Details der Vorrichtung zur Übergabe des Produkts 28 in der Verpackungsmaschine 10 gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich eine einzige Produktaufnahme 14 gezeigt, während bei zwei weiteren

Kopplungsmitteln 54 die dort zu befestigenden Produktaufnahmen 14 fehlen. Die Kopplungsmittel 54 lassen sich relativ zu dem Rotor 16 bewegen bzw.

verdrehen. Dadurch wird eine Schwenkbewegung der Produktaufnahme 14 relativ zum Rotor 16 möglich, um ein Herausfallen des von der Einlaufposition in die Entnahmeposition zu überführenden Produkts 28 zu verhindern. In der in Figur 2 gezeigten Entnahmeposition sind vorauseilender Finger 36 und nacheilender Finger 38 gerade im Begriff, das Produkt 28 zu greifen. Der Schlitten 46 ist relativ zu der Linearachse 32 beweglich angeordnet wie der Doppelpfeil symbolisieren soll.

In Fig. 3 ist eine genauere perspektivische Ansicht des Rotors 16 mit drei Kopplungsmitteln 54 gezeigt. Der Rotor 16 ist über ein Lager 59 auf einer Achse

60 gelagert. Der Rotor 16 wird über einen in Fig. 3 nicht dargestellten Riemen 26 angetrieben, der in Verzahnungen 61 an der Außenseite des Rotors 16 eingreift. Die Kopplungsmittel 54 sind im Wesentlichen scheibenförmig ausgeführt. Das Kopplungsmittel 54 weist an seiner Stirnseite eine Aufnahme 55 in Form einer rechteckförmigen Vertiefung auf, die der lösbaren Befestigung der Produktaufnahme 14 an dem Kopplungsmittel 54 dient. Die Aufnahme 55 wirkt hierzu mit entsprechenden Gegenflächen an der Produktaufnahme 14

zusammen. Über ein Feststellmittel 57 wie beispielsweise eine Flügelschraube kann die jeweilige Produktaufnahme 14 schnell mit dem Rotor 16 verbunden werden. Dadurch lassen sich beispielsweise bei geänderten

Produktabmessungen als Formatteile ausgeführte Produktaufnahmen 14 besonders einfach austauschen. Die Kopplungsmittel 54 sind mit

entsprechenden Auslenkmechaniken 52 versehen, die über Betätigungsmittel 48 in einer Führung 49 einer Kulisse 50 eingreifen. Die Kulisse 50 ist feststehend gegenüber dem Rotor 16 angeordnet.

Eine genauere Darstellung der Bewegungserzeugung für die Kopplungsmittel 54 ergibt sich aus Fig. 4, bei der der Rotor 16 nicht gezeigt ist. Das Kopplungsmittel 54 ist starr mit einer Welle 56 verbunden. Die Welle 56 weist eine Drehachse auf, die parallel zur Rotordrehachse des Rotors 16 verläuft. Die Welle 56 ist durch ein

Lager 58 drehbar gelagert. Das Lager 58 ist mit dem Rotor 16 verbunden.

Dadurch werden Betätigungsmittel 48, Auslenkmechanik 52, Welle 56, Lager 58 und Kopplungsmittel 54 über den Rotor 16 in eine Drehbewegung versetzt. Die durch das Lager 58 hindurchgeführte Welle 56 ist mit der Auslenkmechanik 52 starr verbunden. Die Auslenkmechanik 52 ist als hebeiförmiges Klemmstück ausgeführt, das mit dem Ende der Welle 56 klemmend verbunden ist. Die Auslenkmechanik 52 ist zwangsgeführt durch das Betätigungsmittel 48 wie beispielsweise eine Laufrolle, die mit der entsprechenden Führung 49 in der Kulisse 50 zusammenwirkt. Die Laufrolle 48 ist beabstandet von dem

Wellenende angeordnet. Die Führung 49 verläuft nur teilweise kreisförmig um die

Achse 60. Denn durch eine Veränderung des Abstands der Führung 49 zu der Achse 60 bzw. dem Rotormittelpunkt wird positionsabhängig die Verschwenkung der Welle 56 relativ zum Rotor 16 erreicht. Der Abstand der Welle 56 zum Rotormittelpunkt ist immer konstant aufgrund des fest mit dem Rotor 16 verbundenen Lagers 58. Verkleinert sich der Abstand der Führung 49 zum

Rotormittelpunkt entlang der Rotordrehung im Uhrzeigersinn, gleicht die

Auslenkmechanik 52 den verringerten Abstand zum Rotormittelpunkt durch eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn aus. Da die Auslenkmechanik 52 starr mit der Welle 56 verbunden ist, erfährt auch die Welle 53 eine entsprechende Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn. Nimmt der Abstand der Führung 49 zum Rotormittelpunkt wieder zu, erzwingt die

Auslenkmechanik 52 eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn. Jede der Laufrollen 48 befindet sich im Eingriff mit der Führung 49 der Kulisse 50.

Dadurch erfolgt abhängig von der Rotorposition ein Verschwenken der jeweiligen Produktaufnahme 14.

Der Verlauf der Führung 49 ist in Figur 2 angedeutet. In der Einlaufposition (Fig. 5) weist die Führung 49 einen relativ großen Abstand von dem Mittelpunkt des Rotors 16 auf. Der Abstand nimmt nach der Einlaufposition stark ab. Dies bewirkt eine Drehung 64 der Welle 56 entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 6). Kurz vor der

Entnahmeposition (Fig. 8) nimmt der Abstand wieder zu. Dies bewirkt eine Verschwenkung 64 der Produktaufnahme 14 im Uhrzeigersinn (Fig. 7). Über eine Änderung des Abstands der Führung 19 vom Rotormittelpunkt lässt sich die gewünschte Schwenkbewegung der Produktaufnahme 14 abhängig von der Drehposition des Rotors 16 einstellen.

Verschiedene Stellungen der Vorrichtung zum Ausrichten eines Produkts 28 in einer Verpackungsmaschine sind in den Figuren 5 bis 8 gezeigt. In der

Einlaufposition gemäß Fig. 5 wird das Produkt 28 stehend in die

Produktaufnahme 14 übergeben. Anschließend bewegt sich der Rotor 16 in

Drehrichtung 62 wie in Fig. 6 darstellt. Eine Schrägstellung der Produktaufnahme 14 bzw. eine der Rotorbewegung 62 überlagerte Bewegung wird durch einen Pfeil 64 entgegen dem Uhrzeigersinn symbolisiert. Die Reibung verhindert, dass das Produkt 28 aus der Produktaufnahme 14 fällt. Kurz vor dem Ende der Rotationsbewegung 62 des Rotors 16 wird die Produktaufnahme 14 in die horizontale Lage gedreht. (Fig. 7). Der Rotorbewegung 62 wird eine Bewegung 64 der Produktaufnahme 14 im Uhrzeigersinn überlagert, so dass die Achse der Produktaufnahme 14 in der Entnahmeposition (Fig. 8) wieder fluchtet mit der Oberfläche der Packgutkette 20. Die Produktaufnahme 14 ist wieder horizontal ausgerichtet.

Der Drehpunkt der Produktaufnahme 14 ist dabei so gewählt, dass der

Produktschwerpunkt durch die Drehbewegung zur Rotationsachse des Rotors 16 beschleunigt wird. Dies ist in Fig. 7 dargestellt. Die Führung 49 bzw. der überlagerte Antrieb der Produktaufnahme 14 ist so ausgebildet, dass pro Takt eine Produktaufnahme 14 in der Einlaufposition (vgl. Fig. 5, vertikal) und eine Produktaufnahme 14 in der Entnahmeposition wie in Fig. 8 gezeigt, steht. Die Anzahl der Produktaufnahmen 14 ist hierfür unerheblich. Im Ausführungsbeispiel wurde die Relativbewegung zwischen Rotor 16 und

Produktaufnahme 14 mit Hilfe der Kulisse 50 und der entsprechenden Mechanik realisiert. Hierbei sind jedoch auch andere Varianten denkbar, beispielsweise ein Direktantrieb der Produktaufnahmen 14 oder sonstige Möglichkeiten. Wesentlich ist, dass abhängig von der jeweiligen Drehposition des Rotors 16 eine Bewegung für die Produktaufnahme 14 überlagert werden kann in der gewünschten Art und

Weise.

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten eines Produkts in einer

Verpackungsmaschine eignet sich insbesondere für Produkte 28, die besonders sorgfältig behandelt werden müssen, wie beispielsweise Fläschchen oder ähnliches. Die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.