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Dokumentenidentifikation DE60031329T2 12.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001065159
Titel Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Gegenstandes entlang eines Weges
Anmelder G.D Societa' per Azioni, Bologna, IT
Erfinder Spatafora, Mario, 40100 Bologna, IT;
Grepioni, Loris, 40013 Castel Maggiore, IT
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 60031329
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.06.2000
EP-Aktenzeichen 001135052
EP-Offenlegungsdatum 03.01.2001
EP date of grant 18.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B65G 47/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B65G 19/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B65G 54/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B65G 35/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B65B 19/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Gegenstands entlang eines Weges.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Verleihen eines gegebenen Bewegungsgesetzes an einen Gegenstand, der sich entlang eines Weges bzw. Pfads bewegt.

Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft an kontinuierlichen Verpackungsmaschinen verwendet werden, auf welche sich die vorliegende Beschreibung lediglich in beispielhafter Weise bezieht.

Um Gegenstände bzw. Artikel entlang eines Umhüllungspfads bzw. -weges zuzuführen, wenden bestimmte bekannte kontinuierliche Verpackungsmaschinen (beispielsweise die Art, die in EP-A1-496046 geoffenbart ist) einen Förderer an, der eine Serie von Schlitten (oder Zügen von Schlitten) aufweist, die entlang einer festgelegten Führung durch eine Betätigungsvorrichtung zugeführt werden. Entlang eines oder mehrerer Abschnitte des Weges muß jeder Schlitten bzw. Wagen gemäß einem gegebenen Bewegungsgesetz zugeführt werden, um den Schlitten in bezug auf andere bewegbare Glieder entlang des Weges zeitlich abzustimmen und dem Schlitten zu ermöglichen, mit diesen entlang des Weges zu kooperieren, und somit eine nicht geeignete Zeitgebung zu verhindern, die in einer Beschädigung an der Verpackungsmaschine resultiert.

Auf bekannten Verpackungsmaschinen der oben beschriebenen Art wird jeder Schlitten entlang eines Abschnitts des Weges durch ein mechanisches Ergreifen des Schlittens mittels eines Anordnungsglieds zeitlich abgestimmt bzw. getimt, welches sich entsprechend dem gewünschten Bewegungsgesetz vorwärts bewegt und normalerweise einen Sitz ergreift, der in dem Boden des Schlittens ausgebildet ist. Diese Lösung bringt zahlreiche Nachteile, die Anordnungsglieder die entsprechenden Sitze zyklisch ergreifen und freigeben, was insbesondere während eines Eingriffs in einem relativ hohen Geräuschniveau resultiert, das durch den Schlag jedes Anordnungsglieds gegen die Wände des entsprechenden Sitzes resultiert, und vor allem in einem starken Verschleiß der Anordnungsglied-Sitz-Verbindung resultiert.

EP-A2-276409 oder US-A1-5476035 offenbaren einen magnetischen Förderer, der eine Mehrzahl von Schlitten aufweist, von welchen jeder entlang eines gegebenen Weges durch ein Verbinden eines derartigen Schlittens mit einem sich bewegenden Körper unter Verwendung eines Magnetfelds zugeführt ist bzw. wird, das durch den Körper oder den Schlitten generiert bzw. erzeugt ist bzw. wird. Die Magnetförderer, die sowohl in der EP-A2-276409 als auch der US-A1-5476035 geoffenbart sind, können in vorteilhafter Weise verwendet werden, um einen Schlitten entlang eines linearen Weges mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit und Präzision in einer Position zuzuführen, wobei sie jedoch nicht fähig sind, die relativ hohen Förderleistungen (d.h. hohe Geschwindigkeit und/oder hohe Präzision in der Position) zur Verfügung zu stellen, die durch eine Zeitgebervorrichtung einer modernen Verpackungsmaschine gefordert wird bzw. ist.

Es ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Gegenstands entlang eines Weges zur Verfügung zu stellen, das ausgebildet ist, um die oben erwähnten Nachteile zu eliminieren, und welches insbesondere unkompliziert und billig zu implementieren ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Gegenstands entlang eines Weges zur Verfügung gestellt, wie dies in Anspruch 1 wiedergegeben ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Gegenstands entlang eines Weges zur Verfügung gestellt, wie dies in Anspruch 5 wiedergegeben ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

1 eine teilweise, teilweise geschnittene, schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 einen Schnitt entlang einer Linie II-II in 1 zeigt.

Bezugszeichen 1 in 1 zeigt insgesamt einen Förderer (teilweise gezeigt) zum Zuführen eines Zugs 2 von Schlitten 3 entlang eines Weges bzw. Pfads P, der durch zwei Schienen 4 definiert ist (lediglich eine ist in 1 gezeigt), und umfassend einen horizontalen, gerade vorwärts verlaufenden Abschnitt P1 und einen horizontalen geraden Rückführabschnitt P2 (beide sind teilweise in 1 gezeigt) parallel zueinander und miteinander durch einen halbkreisförmigen Abschnitt P3 verbunden, der sich um eine horizontale zentrale Achse 5 senkrecht zu der Ebene von 1 erstreckt.

Der Zug 2 umfaßt drei identische Schlitten 3, die mechanisch miteinander durch entsprechende verbindende bzw. Verbindungsarme 6 verbunden sind, welche jeweils an die Enden von zwei entsprechenden benachbarten Schlitten 3 gelenkig angelenkt sind, um den Schlitten 3 zu ermöglichen, sich in bezug aufeinander entlang der gekrümmten Abschnitte des Weges P zu drehen.

Entlang gerader Abschnitte P1 und P2 laufen die Schlitten 3 entlang von Schienen 4 durch eine bekannte Betätigungsvorrichtung (nicht gezeigt), welche in einer nicht gezeigten Ausbildung einen linearen elektrischen Motor umfaßt und in einer alternativen Ausbildung, die ebenfalls nicht gezeigt ist, ein lösbares Verbindungsglied für ein mechanisches Verbinden jedes Schlittens 3 mit einer Kette umfaßt, die parallel zu den Schienen 4 läuft.

Der Förderer 1 umfaßt eine Zeitgebervorrichtung 7 zum Zuführen des Zugs 2 von Schlitten 3 entlang eines Abschnitts P3 mit einem gegebenen Bewegungsgesetz und zeitlich abgestimmt mit bekannten externen Betätigungsmitteln (nicht gezeigt), die mit den Schlitten 3 entlang des Abschnitts P3 kooperieren bzw. zusammenwirken.

Wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt jeder Schlitten 3 einen Rahmen 8, der aus einem nicht-magnetischen Material (beispielsweise Aluminium oder Kunststoff) gefertigt bzw. hergestellt ist und eine obere Box bzw. Schachtel 9 für ein Aufnehmen eines Antriebs 10 unterstützt (der in dem Beispiel von 1 durch eine Gruppe von Zigaretten definiert ist), der entlang des Weges P zu fördern ist; zwei horizontale Zapfen bzw. Stifte 11, von welchen sich jedes Ende außerhalb des Rahmens 8 erstreckt und einen Schieber definiert, der sich in querlaufender schiebender Weise einen axialen Sitz 12 in einer entsprechenden Schiene 4 ergreift; zwei Permanentmagnete 13, die ein Teil der Zeitgebervorrichtung 7 ausbilden und in einem gegebenen Abstand D entfernt angeordnet sind; und einen Bodenzapfen 14, der sich nach unten von und einstückig bzw. integral mit dem Rahmen 8 erstreckt.

Wie dies in 2 gezeigt ist, umfaßt zusätzlich zu den Permanentmagneten 13 jedes Schlittens 3 die Zeitgebervorrichtung 7 auch eine angetriebene Welle 15, die koaxial mit der Achse 5 ist und durch einen hohlen festgelegten Rahmen 16 über die Zwischenlagerung von zwei Lagern 17 abgestützt ist. Entlang des Abschnitts P3 unterstützt der Rahmen 16 die Schienen 4 mittels ringförmiger Körper 18, die mit den Schienen 4 und mit dem Rahmen 16 mittels entsprechender Schrauben verbunden sind.

Die Zeitgebervorrichtung 7 umfaßt auch zwei Scheiben 19, die an die Welle 15 gepaßt sind und jeweils eine Anzahl von Permanentmagneten 20 unterstützt, die jeweils zu einem Permanentmagnet 20 auf der anderen Scheibe 19 schauen. Die Magnete 20 von jeder Scheibe bzw. Diskette 19 sind in Paare 21 unterteilt, die entlang der Scheibe 19 gleichmäßig beabstandet sind, wobei die Magnete 20 in jedem Paar 21 durch einen Abstand gleich dem Abstand D getrennt sind. Die Scheiben 19 haben entsprechende Achsen 22, die in einer Ebene II-II liegen, unter einem Winkel zueinander und entgegengesetzt geneigt, um zwischen den Scheiben 19 einen halbkreisförmigen Durchtritt 23 mit variablem Querschnitt zu definieren, durch welchen der Bodenabschnitt jedes Schlittens 3 durchgeht, der Permanentmagnete 13 abstützt. Da die Scheiben 19 entgegengesetzt in bezug auf die Welle 15 geneigt sind, ist der Durchgang 23 relativ eng an einem Anfangsabschnitt des Abschnitts P3, und relativ weit an einem Endabschnitt des Abschnitts P3.

Ein festgelegter halbringförmiger Körper 24 ist in dem Spalt zwischen den zwei Scheiben 19 und radial einwärts bzw. innerhalb des Durchtritts 23 aufgenommen, und hat entlang dem Außenumfang eine halbkreisförmige Nut bzw. Rille 25, die koaxial mit der Welle 15 und in Eingriff in querverlaufend gleitender Weise durch Bodenzapfen bzw. -stifte 14 von Schlitten 3 ist. Abschirmglieder 26, die aus ferromagnetischem Material (vorzugsweise magnetischem Stahl) gefertigt bzw. hergestellt sind, sind in festgelegten Positionen an dem Körper 24 und an den Schienen 4 angepaßt, um zwischen den Permanentmagneten 20 der Scheiben 19 und den Permanentmagneten 13 der Schlitten 3 an einem Anfangsabschnitt und einem Endabschnitt des Abschnitts P3 zwischengelagert zu sein; und die Dicke der abschirmenden bzw. Abschirmglieder 26 variiert von einem Maximum an den zu den Enden schauenden bzw. gerichteten Abschnitten P1 und P2, zu einem Minimum von im wesentlichen null an den Enden, die zu dem zentralen Abschnitt des Abschnitts P3 schauen.

Schub- bzw. Drucklager 27 sind zwischen dem Rahmen 16 und zwischenliegenden Abschnitten der Scheiben 19 zwischengelagert, um es dem axialen Schub bzw. Druck, der durch die elektromagnetische Wechselwirkung der Permanentmagnete 13und 20 im Betrieb ausgebildet wird, zu ermöglichen, mittels der Scheiben 19 auf den Rahmen 16 übertragen zu werden.

Eine Betätigung bzw. ein Betrieb der Zeitgebervorrichtung 7 wird nun unter Bezugnahme auf 1 und 2 und auf einen Zug 2 beschrieben, der drei Schlitten 3 wie in dem gezeigten Beispiel umfaßt.

Der Zug 2 wird entlang des Abschnitts P1 durch die bekannte Betätigungsvorrichtung (nicht gezeigt) – vorzugsweise einen linearen elektrischen Motor – zugeführt, bis der erste Schlitten 3 in dem Zug 2 den Abschnitt P3 ergreift, wo der Bodenabschnitt des Schlittens 3 den Durchtritt 23 ergreift, und die wechselwirkenden magnetischen Kräfte, die zwischen den zwei Permanentmagneten 13 des Schlittens 3 und zwei entsprechenden Paaren 21 von Permanentmagneten 20 auf den zwei Scheiben 19 ausgebildet sind, den Schlitten 3 in eine gegebene festgelegte Position in bezug auf die Scheiben 19 bewegen und verriegeln. Von diesem Moment an wird der Zug 2 entlang des Abschnitts P3 in perfekter Zeit mit der Rotation der Scheiben 19 zugeführt, wobei jedes Paar 21 von Magneten 20 als ein Zeitgeberglied wirkt, um die Schlitten 3 mit den Scheiben 19 entlang des Abschnitts P3 zeitlich abzustimmen.

Damit die Zeitgebervorrichtung 7 geeignet bzw. ordnungsgemäß arbeitet, müssen die Polaritäten eines Permanentmagneten 13 und der zwei entsprechenden Permanentmagnete 20, die zu dem Magnet 13 in der Verwendung gerichtet sind, offensichtlich zu jeder Zeit entgegengesetzt sein, so daß die Kräfte zwischen den Magneten 13 und 20 immer auf Anziehung und niemals auf Abstoßung sind. Diese Bedingung wird im wesentlichen zu jeder Zeit erfüllt, da der Positionierfehler des Zugs 2 von Schlitten 3 in bezug auf die Scheiben 19 relativ klein (etwa einige Millimeter) zu jeder Zeit ist, um somit niemals in einer relativen Position zu resultieren, in welcher entgegengesetzte Polaritäten zueinanderschauend positioniert sind.

Die Magnete 13 sind in einer im wesentlichen festgelegten Position in bezug auf die entsprechenden Magnete 20 entlang des Abschnitts P3 gehalten, jedoch ändern die Position in bezug auf die Magnete 20 entlang des die Abschnitte verbindenden Abschnitts P3 zu den Abschnitten P1, P2; wobei der Änderung in der Position durch die Kräfte der magnetischen Anziehung entgegengewirkt oder durch sie unterstützt wird, die entlang des Abschnitts P3 ausgebildet sind, was in einer starken mechanischen Beanspruchung bzw. Spannung sowohl der Schlitten 3 als auch der Scheiben 19 resultiert. Der Zweck der Abschirmglieder 26 ist, bemerkenswert die Intensität einer derartigen Beanspruchung zu reduzieren, was durch ein Zwischenlagern eines Glieds aus ferromagnetischem Material zwischen einem Magnet 13 und einem entsprechenden Magnet 20 ausgeführt wird, so daß die Magnetfeldlinien jedes Magnets 13, 20 dazu tendieren, sich in dem Eisen zu schließen, ohne den anderen Magnet 20, 13 zu beeinflussen, wodurch die Kräfte einer elektromagnetischen Anziehung zwischen den zwei Magneten 13 und 20 stark reduziert werden.

Die Neigung der Scheiben 19 in bezug auf die Welle 15 erlaubt, einen Durchtritt 23, der in der Breite entlang des Abschnitts P3 variiert und somit eine Kraft einer elektromagnetischen Anziehung zwischen den Magneten 13 und 20 zu erhalten, welche ebenfalls entlang des Abschnitts P3 variiert, indem er eng von dem Abstand zwischen den Magneten 13 und 20 abhängig ist. Für einen effektiven Zeitpunkt bzw. ein effektives Timing ist, während zur selben Zeit die mechanische Beanspruchung reduziert wird, sind die Scheiben 19 so geneigt, um einen relativ engen Durchtritt 23, wo ein genauerer Zeitpunkt erforderlich ist, um einen relativ weiten bzw. breiten Durchtritt 23 zu erhalten, wo sich die Magnete 13 und 20 voneinander wegbewegen. In dem gezeigten Beispiel ist bzw. wird eine Wahl für eine extrem präzise Positionssteuerung bzw. -regelung an einem Eingabeabschnitt des Abschnitts P3 durchgeführt.

In einer nicht gezeigten alternativen Ausbildung sind die Permanentmagnete 13 durch Glieder ersetzt, die aus ferromagnetischem Material hergestellt sind, und welche in einer Verwendung mit dem Magnetfeld wechselwirken, das durch die Permanentmagnete 20 generiert bzw. erzeugt ist.

In noch einer weiteren Ausbildung, die nicht gezeigt ist, sind die Permanentmagnete 20 durch Elektromagnete ersetzt.

Die Zeitgebervorrichtung 7, wie sie beschrieben ist, ist insbesondere vorteilhaft zur Verwendung im Zusammenhang mit der bekannten Betätigungsvorrichtung (nicht gezeigt), umfassend einen linearen elektrischen Motor, durch Permanentmagnete 13 von Schlitten 3, die als Teil von sowohl der Zeitgebervorrichtung 7 als auch des linearen elektrischen Motors verwendet werden.


Anspruch[de]
Verfahren zur dynamischen Steuerung bzw. Regelung eines Gegenstands bzw. Objekts entlang eines Weges, um den Gegenstand (3) mit einem Zeitgeberglied (21) abzustimmen bzw. zu timen; wobei der Gegenstand (3) so ausgebildet ist, daß wenigstens ein Abschnitt (13) des Gegenstands mit einem Magnetfeld wechselwirkt; wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bewegen des Zeitgeberglieds (21) entlang des Pfads bzw. Weges (P3) mit einem gegebenen Bewegungsgesetz;

Generieren bzw. Erzeugen eines Magnetfelds mittels des Zeitgeberglieds (21); und

magnetisches Verbinden des Gegenstands (3) mit dem Zeitgeberglied (21) entlang des Weges (P3);

wobei das Verfahren gekennzeichnet ist, daß es den weiteren Schritt eines Abschirmens des Magnetfelds umfaßt, das durch das Zeitgeberglied (21) an einem anfänglichen Abschnitt und einem Endabschnitt des Weges (P3) gebildet wird, durch ein Zwischenlagern eines Glieds (26) aus ferromagnetischem Material zwischen dem Gegenstand (3) und dem Zeitgeberglied (21).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand (3) entlang des Weges (P3) durch das Zeitgeberglied (21) zugeführt wird und festgelegt bzw. montiert wird, um frei entlang einer feststehenden Führung (4) zu laufen. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, und umfassend den weiteren Schritt eines Variierens eines Abstands zwischen dem Zeitgeberglied (21) und dem Gegenstand (3) entlang des Weges (P3), um eine magnetische Wechselwirkung zwischen dem Gegenstand (3) und dem Zeitgeberglied (21) von einem Punkt zu einem anderen des Weges (P3) und entsprechend dem gegebenen Änderungsgesetz zu variieren. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Abstand von einem ersten Wert an einem Anfangsabschnitt des Weges (P3) und einem zweiten Wert an dem Endabschnitt des Weges (P3) ist; wobei der erste Wert niedriger als der zweite Wert ist, um ein Lösen des Gegenstands (3) und des Zeitgeberglieds (21) an einem Ausgabeende des Endabschnitts zu unterstützen. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung bzw. Regelung eines Gegenstands bzw. Objekts entlang eines Weges bzw. Pfads, wobei die Vorrichtung umfaßt:

wenigstens ein Zeitgeberglied (21);

einen Förderer (19) zum Führen bzw. Versorgen des Zeitgeberglieds (21) entlang des Weges (P3) und mit einem gegebenen Bewegungsgesetz; und

magnetische Verbindungsmittel (20), die auf dem Zeitgeberglied (21) angeordnet sind, zum magnetischen Verbinden des Gegenstands (3) und des Zeitgeberglieds (21) in Antwort auf ein Magnetfeld, das durch die magnetischen Verbindungsmittel (20) generiert bzw. erzeugt ist;

gekennzeichnet durch ein Umfassen von Magnetfeldabschirmmitteln (26), die an einem Anfangsabschnit und einem Endabschnitt des Weges (P3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jedes Abschirmmittel (26) durch ein feststehendes Glied (26) definiert ist, das aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist und zwischen dem Gegenstand (3) und dem entsprechenden Zeitgeberglied (21) zwischengelagert ist. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Weg (P3) ein halbkreisförmiger Weg (P3) ist; der Förderer zwei identische angetriebene Scheiben (19) umfaßt, die jeweils koaxial mit dem halbkreisförmigen Weg (P3) sind und eine Anzahl von Permanentmagneten (20) trägt bzw. abstützt, die eine Anzahl von Zeitgebergliedern (21) definieren; wobei die zwei Scheiben (19) synchron miteinander sind und axial beabstandet sind, um dazwischen einen halbkreisförmigen Durchtritt (23) zu definieren, welcher in der Verwendung durch einen Bodenabschnitt des Gegenstands (3) ergriffen ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei jede Scheibe (19) in bezug auf eine Achse (5) des halbkreisförmigen Weges (P3) um denselben Winkel, jedoch in entgegengesetzter Richtung in bezug auf die andere Scheibe (19) geneigt ist. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, und weiterhin umfassend eine feststehende Führung (4), die sich entlang des Weges (P3) erstreckt; wobei der Gegenstand (3) montiert bzw. festgelegt ist, um frei entlang der feststehenden Führung (4) zu laufen.






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