Titel Transportvorrichtung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung zur Förderung eines Produkts zur Beschickung von Verpackungsmaschinen, insbesondere horizontalen Schlauchbeutelmaschinen oder Kartonierern mit Stückgütern.

Transportsysteme mit voneinander unabhängig angetriebenen Förderelementen zur Produktbeschickung von Verpackungsmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen, wie z. B. aus den Druckschriften US 6,876,896 B1 und US 5,225,725 bekannt. Hierbei weisen diese Systeme einen stationären umlaufenden Aufbau auf, bei dem die Förderelemente nach dem Förderprozess zum Produkteinlauf zurückgeführt werden. Für die zur Rückführung der Förderelemente zur Produktzuführung erforderliche Umlenkung werden möglichst kleine Kurvenradien verwendet, um einen platzsparenden kompakten Aufbau zu erreichen. Die dabei eingesetzten V-förmigen Führungsrollen der Förderelemente können hierbei insbesondere für den

Übergang vom linearen Förderbereich zum Kurvenbereich mit kleinen Kurvenradien nicht spielfrei eingestellt werden. Ferner erzeugt die V-Form der Führungsrollen hohe Reibkräfte gegenüber der Laufschiene und beide Teile sind trotz kontinuierlicher Schmierung einem hohen Abriebverschleiß ausgesetzt.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung zur Produktförderung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass hierbei eine spielfreie Führung aufgrund einer durch eine verwendete Linearmotor-

Antriebsvorrichtung auf einen Permantentmagnet in einem Förderelement einwirkenden magnetischen Vorspannkraft gegeben ist. Erfindungsgemäß umfasst die Transportvorrichtung zur Förderung eines Produkts ein bewegbares Förderelement zum Fördern eines Produkts, eine ortsfeste, umlaufend angeordnete Laufschiene zur Führung des Förderelements, und die Linearmotor- Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Förderelements. Das Förderelement weist einen Grundkörper, einen Schiebefinger, welcher mit dem Produkt in Kontakt bringbar ist, und den Permanentmagneten auf, der mit der Linearmotor- Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Das Förderelement weist eine erste Laufeinrichtung, die in Laufrichtung des Förderelements auf einer Seite des Förderelements angeordnet ist, und eine zweite Laufeinrichtung auf, die in

Laufrichtung des Förderelements auf der anderen Seite des Förderelements angeordnet ist. Das Förderelement weist ferner eine Führungseinrichtung auf, die so angeordnet ist, dass sie durch eine resultierende Vorspannkraft zwischen dem Permanentmagneten und der Linearmotor-Antriebsvorrichtung eine spielfreie Führung des Förderelements an der Laufschiene ausführt. Daher kann ein sehr kompakter Aufbau mit minimalen Radien im Umlenkbereich der Laufschiene realisiert werden. Die Laufschiene der Transportvorrichtung ist vorzugsweise im Wesentlichen einstückig mit einem aus dem Vollmaterial ausgenommen Kanal für die Förderelemente ausgebildet.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Besonders bevorzugt ist die erste und/oder zweite Laufeinrichtung des Förderelements eine Laufrolle. Weiter bevorzugt ist die Führungseinrichtung des Förderelements eine Führungsrolle. Die Verwendung von Rollen hat dabei neben einer kostengünstigen Herstellbarkeit auch den Vorteil einer sicheren und einfachen Bewegung des Förderelements.

Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Laufrollen und die Führungsrolle des Förderelements der Transportvorrichtung als profilfreie Rollen ausgebildet, die nur in formschlussfreier Berührung mit der Laufschiene stehen. Dadurch kann der Abrieb und der Verschleiß zwischen den Laufrollen, der Führungsrolle und der Laufschiene insbesondere in Kurvenbereichen mit kleinen Radien erheblich reduziert werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Achsen der ersten und zweiten Laufrollen am Förderelement versetzt zueinander angeordnet, um Laufrollen mit möglichst großem Durchmesser einsetzen zu können, so dass eine verschleißarme und laufruhige Bewegung des Förderelements gegeben ist.

Weiterhin bevorzugt weist das Förderelement der Transportvorrichtung ein Gleitelement auf, welches mit der Laufschiene zur Abstützung des Förderelements bei Drehmomentenbelastung um die Z-Achse in Kontakt ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Laufschiene einen Profilvorsprung auf, der zwischen Führungsrolle und dem Gleitelement angeordnet ist. Dadurch erfolgt neben der reibungsarmen Führung ferner eine Abstützung senkrecht zur Laufrichtung infolge der resultierenden Vorspannkraft zwischen dem Permanentmagnet und der Linearmotor-

Antriebsvorrichtung.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Transportvorrichtung entsprechend einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung zwei Führungsrollen auf, wodurch eine Abstützung am Profilvorsprung der Laufschiene ohne die Anordnung eines stationären Gleitelements am Förderelement möglich ist.

In weiterer vorzugsweiser Ausgestaltung sind die erste Laufrolle und eine dritte Laufrolle des Förderelements der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung auf einer Seite des Förderelements angeordnet. Dadurch wird eine exaktere spielfreie Führung des Förderelements in Laufrichtung erreicht.

Vorzugsweise sind beim Förderelement der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung die erste Laufrolle in einer ersten Ebene und die zweite Laufrolle in einer zweiten Ebene angeordnet, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch können sich die erste und die zweite Laufrolle insbesondere in Kurvenbereichen an zwei unterschiedlichen Oberflächenbereichen der Laufschiene abstützen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die dritte

Laufrolle des Förderelements in einer dritten Ebene angeordnet, die parallel zu den ersten und zweiten Ebenen angeordnet ist. Dadurch kann das Förderelement auf einem weiteren Oberflächenbereich der Laufschiene radial abgestützt werden.

In weiterer vorzugsweiser Ausgestaltung sind an einem Umlenkbereich der

Laufschiene für jede der Laufrollen jeweils separate Kurven mit entsprechenden Bahnkurven vorgesehen, wobei sich die Bahnkurven der Kurvenbahnen voneinander unterscheiden, um eine Absenkung des Schiebefingers senkrecht zur Förderrichtung vor der Umlenkung des Förderelements zu ermöglichen. Durch die zuerst erfolgende Absenkung des Schiebefingers wird eine störende

Beeinträchtigung bzw. Verschiebung des zu fördernden Produkts durch den zu früh umgelenkten und schwenkenden Schiebefinger verhindert. Zudem kann durch die separaten Kurvenbahnen eine getrennte Abstützung jeder Laufrolle an der Laufschiene erfolgen, die wesentlich zur betriebssicheren, reibungsarmen und spielfreien Umlenkung des Förderelements auch bei kleinsten Kurvenradien beiträgt.

Gemäß einer anderen Alternative der vorliegenden Erfindung sind die Laufeinrichtung und/oder die Führungseinrichtung des Förderelements statt als Laufrollen als elektromagnetische oder pneumatische Laufelemente ausgebildet.

Hierdurch kann ein berührungsloses Bewegen des Förderelements sichergestellt werden. Dies hat den großen Vorteil, dass weder am Förderelement noch an der Laufschiene ein Verschleiß auftreten kann, so dass eine hohe Lebensdauer erreichbar ist. Bei Verwendung eines elektromagnetischen Lauf- oder Führungselements beruht das Funktionsprinzip auf einer Regelung von

Abstoßungskräften zwischen autonomen, über Stromrichter gespeiste Spulen und den mit Permanentmagneten bestückten Förderelementen. Eine Position des Förderelements wird vorzugsweise über einen Wegsensor erfasst.

Weiter bevorzugt umfasst die elektromagnetische Führungseinrichtung eine

Vielzahl von Spulen an der Laufschiene und wenigstens einen Permanentmagneten am Förderelement. Weiter ist bevorzugt eine Steuerung vorgesehen, um einen Abstand zwischen den Spulen und den Permanentmagneten konstant zu halten. Auf diese Weise kann eine magnetisch vorgespannte Führung für das Förderelement erreicht werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische horizontale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Förderelements von Figur

1 ,

Figur 3 eine horizontale Schnittansicht des Förderelements von Figur 2,

Figur 4 eine prinzipielle Schnittansicht des Umlenkbereichs der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs des auf den verschiedenen Bahnkurven abrollenden Förderelements,

Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels des Förderelements der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung,

Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer Transportvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 7 eine schematische Darstellung der Funktion einer elektromagnetischen Führungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine Transportvorrichtung 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Die schematische Schnittansicht von Figur 1 zeigt die Transportvorrichtung 1 als horizontalen Querschnitt, wobei das obere, in der Figur 1 dargestellte Förderelement 2 ein Produkt 20, das auf einem Transportband 4 angeordnet ist, mittels eines Schiebefingers 15 transportiert. Das in der Figur 1 unten dargestellte Förderelement 2 (das der Übersichtlichkeit halber ohne entsprechende Bezugszeichen der einzelnen Bauteile dargestellt ist) wird über eine Laufschiene 3 zur Produktzuführung zurückgeführt. Wie aus der schematischen Schnittansicht von Figur 1 weiter ersichtlich, umfasst das Förderelement 2 einen Grundkörper 2a, an dem Permanentmagnete 6 angeordnet sind, die durch eine resultierende Magnetkraft F mit einer

Linearmotor-Antriebsvorrichtung 5 in Wirkverbindung stehen, die das Förderelement 2 antreibt. Das Förderelement 2 weist ferner eine erste Laufrolle 10 auf, die in Laufrichtung A auf der linken Seite des Förderelements 2 angeordnet ist, sowie eine zweite Laufrolle 1 1 auf, die in Laufrichtung auf der rechten Seite des Förderelements 2 angeordnet ist. Diese erste Laufrolle 10 und zweite Laufrolle 1 1 stützen das Förderelement 2 an der Laufschiene 3 in vertikal entgegengesetzten Richtungen jeweils mit einer Kraft Fz ab. Parallel zur ersten Laufrolle 10 ist eine dritte Laufrolle 14 (vergl. Fig. 2) angeordnet. Zudem ist auf dem Grundkörper 2a als Führungseinrichtung eine horizontale Führungsrolle 12 angeordnet, die das Förderelement 2 an einem Profilvorsprung 3a der

Laufschiene 3 aufgrund der resultierenden Magnetkraft F anpressbar mit einer Gegenkraft F abstützt. Achsen A1 , A2 der Laufrollen 10 und 1 1 sind vertikal versetzt zueinander so angeordnet, dass beide Kräftepaare (F, F; Fz, Fz) stets ein Momentengleichgewicht bilden. Somit wird eine Vorspannung über die Hebelwirkung durch die vertikal versetzt angeordneten Achsen A1 , A2 der

Laufrollen 10, 1 1 erreicht, so dass ein Momentengleichgewicht besteht. Hierbei ist die Achse A2 der zweiten Laufrolle 1 1 an der Laufschiene 3 weiter innen angeordnet als die Achse A1 der ersten Laufrolle 10. Ein aus der Magnetkraft F resultierendes Kippmoment wird durch das Kräftepaar an den Laufrollen 10, 14, und 1 1 abgestützt. Darüber hinaus weist das Förderelement 2 ein Gleitelement

13 auf, das mit dem Profilvorsprung 3a der Laufschiene 3 auf der zur Führungsrolle 12 gegenüberliegenden Seite in Kontakt steht, um das Förderelement 2 zu führen.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Förderelements 2 von Figur 1 , bei dem eine dritte Laufrolle 14 angeordnet ist, sowie die Achsenrichtungen X, Y und Z eines dreidimensionalen Koordinatensystems. Wie aus Figur 2 zusammen mit Figur 1 ersichtlich, stützen die Laufrollen 10 und 14 das Förderelement 2 in der positiven Z-Achsenrichtung ab und die Laufrolle 1 1 das Förderelement 2 in negativer Z-Achsenrichtung ab, während die Führungsrolle 12 und das Gleitelement 13 die Führung in der X-Achsenrichtung gewährleisten. Dadurch ist das Förderelement 2 nur in der X-Achsenrichtung beweglich, die die Laufrichtung des Förderelements 2 bildet.

Figur 3 zeigt eine horizontale Schnittansicht des Förderelements 2 von Figur 2, die insbesondere die Positionsbeziehungen der ersten Laufrolle 10, zweiten

Laufrolle 1 1 und dritten Laufrolle 14 näher veranschaulicht. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist die erste Laufrolle 10 auf einer ersten vertikalen Ebene E1 angeordnet, die zweite Laufrolle 1 1 auf einer zweiten vertikalen Ebene E2 angeordnet, und die dritte Laufrolle 14 auf einer dritten vertikalen Ebene E3 angeordnet, die alle parallel zueinander angeordnet sind. Wie aus Figur 3 ferner ersichtlich, sind die Achsen A1 , A2 der Laufrollen 10 und 1 1 vertikal versetzt zueinander angeordnet.

Figur 4 zeigt eine prinzipielle horizontale Schnittansicht des Umlenkbereichs der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung 1. In Figur 4 sind mehrere

Förderelemente 2 in Laufrichtung A versetzt dargestellt, um den Bewegungsablauf dieser Förderelemente 2 bei der Umlenkung besser zu veranschaulichen. Das durch die hier nicht sichtbare Linearmotor- Antriebsvorrichtung 5 angetriebene Förderelement 2 befördert das Produkt 20 auf dem Transportband 4, indem der Schiebefinger 15 das Produkt 20 auf dem

Transportband 4 vorwärts schiebt. Bei dieser linearen Bewegung des Förderelements 2 rollen die erste Laufrolle 10 und die dritte Laufrolle 14 auf der inneren Lauffläche 3b der Laufschiene 3 ab, während die zweite Laufrolle 1 1 auf der Lauffläche 3c eines Kernbereichs 16 der Laufschiene 3 abrollt. Zur 180°- Umlenkung des Förderelements 2 sind im Umlenkbereich jeweils separate

Kurvenbahnen K1 , K2 und K3 auf der Laufschiene 3 so ausgebildet, dass das Förderelement 2 in Laufrichtung zuerst senkrecht zur Laufrichtung abgesenkt wird, damit der Schiebefinger 15 durch eine nicht drehende Bewegung aus dem Eingriff mit dem Produkt 20 kommt, bevor die Umlenkbewegung des Förderelements 2 erfolgt. Bei diesem Bewegungsablauf rollt die dritte Laufrolle

14 auf der Kurvenbahn K1 ab, die die innere Lauffläche 3b der Laufschiene 3 bildet, die erste Laufrolle 10 auf der Kurvenbahn K2 ab, die als Versatz auf der Laufschiene 3 ausgebildet ist, und die zweite Laufrolle 1 1 wie bisher kontinuierlich auf der Kurvenbahn K3 ab, die die Lauffläche 3c des Kernbereichs 16 der Laufschiene 3 bildet. Insbesondere die Bahnkurve der dritten Kurvenbahn K3 repräsentiert hierbei mit ihren unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Radien die Absenkbewegung mit der darauf folgenden Schwenkbewegung, die zudem durch die Abrollbewegung der Laufrollen 10 und 14 auf den Kurvenbahnen K2 und K1 erzeugt wird. Ein Kanal 17 der Laufschiene 3 zur Bewegung der Förderelemente 2 kann bei der Produktzuführung am in Figur 4 nicht dargestellten gegenüberliegenden Ende der Transportvorrichtung 1 normal, d. h. mit konstanten Radien, und damit kostengünstiger ausgebildet sein, da eine getrennte Schwenk- und Anhebungsbewegung der Förderelemente 2 zwingend nicht erforderlich ist.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels mit einem alternativen Förderelement 2 der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung 1. In Figur 5 sind gleiche Bauteile im zweiten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind anstelle der Führungsrolle 12 und des Gleitelementes 13 beim in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als Führungseinrichtung zwei in Laufrichtung hintereinander angeordnete Führungsrollen 12 und 12a auf dem Grundkörper 2a angeordnet. Diese beiden Führungsrollen 12 und 12a stützen das Förderelement 2 aufgrund der resultierenden Magnetkraft F am hier nicht dargestellten Profilvorsprung 3a der Laufschiene 3 ab. Ferner ist aus Figur 5 die stark versetzte Anordnung der Laufrollen 10 und 14 ersichtlich, die bei der in Figur 4 beschriebenen Umlenkung des Förderelements 2 auf den separaten Kurvenbahn an K1 und K2 abrollen bzw. abgestützt werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 eine

Transportvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, weist das Förderelement 2 des dritten

Ausführungsbeispiels anstelle von Führungsrollen ein elektromagnetisches Führungselement 22 auf. Das elektromagnetische Führungselement umfasst dabei Permanentmagnete 22, welche am Förderelement 2 angeordnet sind, sowie Spulen 23, welche an der Laufschiene 3, genauer am Profilvorsprung 3a der Laufschiene, angeordnet sind. Ein Abstand S zwischen den Spulen 23 und den Permanentmagneten 22 wird dabei mittels einer Steuerung 24 konstant gehalten.

Figur 7 zeigt die prinzipielle Darstellung der Funktionsweise der Transportvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. An der Laufschiene 3 ist ein Wegsensor 25 angeordnet, welcher mit der Steuerung 24 verbunden ist und eine Position des Förderelements 2 bestimmen kann. Die Steuerung 24 ist ferner über Leitungen mit einer Vielzahl von Stromrichtern 26 verbunden, welche die Spulen 23 speisen. In Figur 7 sind dabei die inaktiven Stromrichter durch die gestrichelten Pfeile zwischen der Steuerung 24 und den Stromrichtern 26 erkennbar. Die Steuerung 24 regelt dabei die Abstoßungskräfte zwischen den autonomen, jeweils über einzelne Stromrichter 26, gespeisten Spulen 23 und den mit den Permanentmagneten 22 bestückten Förderelementen 2. Entsprechend einer Positionsrückmeldung über den Wegsensor 25, welcher die Position des Förderelements 2 an die Steuerung 24 übermittelt, generiert die Steuerung 24 an den von den Permanentmagneten 22 überdeckten Spulen bzw. den zugehörigen Stromrichtern 26 konstante Steuerspannungen. Die Spannungs- und Magnetkraftbeträge können über eine überlagerte Abstandsregelung dabei individuell verändert werden. Hierfür wird ein Abstand S zwischen den Permanentmagneten 22 und den Spulen 23 konstant bestimmt, wobei eine Abstandsmessung vorzugsweise kontinuierlich ausgeführt wird. Zur

Abstandsmessung wird dabei der Steuerspannung 30 eine Trägerfrequenz eines Oszillators (Schwingkreis) überlagert. In Figur 7 ist die Oszillatorspannung mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet, wobei die Steuerspannung 30 und die Oszillatorspannung 31 über der Zeit T aufgetragen sind. Die sich bei einer Abstandsänderung ergebende Frequenzänderung des Oszillatorsignals dient dabei als Ist-Wert für den Abstand S. Der Ist-Wert für den Abstand S wird dann zur Abstandsregelung durch die Steuerung 24 verwendet.

Die Transportvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels weist somit ein elektromagnetisch vorgespanntes Förderelement 2 auf. Dies führt insbesondere im Kurvenbereich der Laufschiene zu sehr großen Vorteilen, da eine kontaktlose Führung des Förderelements möglich ist. Hierdurch kann ein Verschleiß sowohl an dem Förderelement als auch an der Laufschiene 3 vermieden werden. Durch die Regelung des Abstandes S zwischen den Permanentmagneten 22 und den Spulen 23 kann darüber hinaus eine gewünschte Vorspannung des Förderelements 2 realisiert werden. Ansonsten entspricht dieses

Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Die in den Ausführungsbeispielen beschriebene erfindungsgemäße Transportvorrichtung 1 weist somit gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass eine spielfreie Führung der Förderelemente 2 auch in Kurvenbereichen bzw. am Übergang von einem Linear- zu einem Kurvenbereich gegeben ist. Durch die dabei erreichte konstante Abstütz- bzw. Lagerbelastung kann eine signifikante Verlängerung der Lebensdauer bzw. Dauerhaltbarkeit der bewegten Bauteile des Förderelements 2 und der Laufschiene 3 erreicht werden.

Insbesondere infolge der ballig ausgebildeten Oberflächen der Laufrollen sind eine Schmierung der Laufrollen und die damit verbundene Verunreinigung der Laufschiene 3 nicht erforderlich. Durch die unterschiedlichen Kurvenbahnen auf der Laufschiene 3 kann eine kurvengesteuerte individuell angepasste

Korrekturbewegung der Laufrollen 10, 1 1 , 14 des Förderelements 2 im Umlenkbereich erfolgen. Das für das Förderelement 2 der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung 1 verwendete Führungssystem mit profilfreien Lauf- und Führungsrollen ist im Hinblick auf Toleranzen bei der Fertigung der Bauteile zudem außerordentlich fehlertolerant und gegenüber Störeinflüssen unanfällig.