система для обработки штучных изделий

Формула изобретения

1. Обрабатывающая система для обработки больших количеств однотипных или по меньшей мере схожих изделий, содержащая систему конвейерной транспортировки, в состав которой входят направляющая система, обычно замкнутая, множество средств транспортировки/фиксации, в каждое из которых может быть загружено изделие или группа изделий и которое может перемещаться вдоль направляющих путей направляющей системы независимо от других средств транспортировки/фиксации, и приводные элементы для перемещения средств транспортировки/фиксации по направляющим путям направляющей системы, по меньшей мере одно устройство для последовательной загрузки изделий или групп изделий в каждое средство транспортировки/фиксации, по меньшей мере одно устройство выгрузки для последовательной выгрузки изделий или групп изделий из каждого средства транспортировки/фиксации и по меньшей мере одно обрабатывающее устройство для последовательной обработки изделий или групп изделий, отличающаяся тем, что обрабатывающая система содержит множество автономных станций с по меньшей мере одним устройством загрузки, выгрузки или обрабатывающим устройством, с предназначенными для него средствами входного контроля, с по меньшей мере одним приводом для перемещения средств транспортировки/фиксации через станцию и со средствами внутристанционного управления, при этом выбор пространственной ориентации средств транспортировки/фиксации или изделий, которыми загружены средства транспортировки/фиксации, относительно направляющих путей, по меньшей мере, ограничен и пространственная ориентация меняется на разных участках, причем для устройств загрузки и выгрузки и обрабатывающих устройств предназначены средства входного контроля и расположенные перед средствами входного контроля накопительные участки для порожних или загруженных средств транспортировки/фиксации, средства входного контроля задают пространственную ориентацию и временную последовательность средств транспортировки/фиксации и перемещаемых ими изделий или групп изделий в соответствии с требованиями, накладываемыми соответствующим устройствам, при этом по меньшей мере входной контроль, транспортировка через станцию и функция по меньшей мере одного устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства согласованы между собой с помощью средств внутристанционного управления.

2. Обрабатывающая система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно имеет по меньшей мере одну автономную станцию, которая вместо по меньшей мере одного устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства содержит разветвление направляющего пути или пересечение направляющего пути.

3. Обрабатывающая система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно имеет автономную станцию, которая помимо устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства содержит разветвление направляющего пути и/или пересечение направляющего пути.

4. Обрабатывающая система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она дополнительно имеет по меньшей мере одну автономную станцию, которая содержит только один привод для транспортировки средств транспортировки/фиксации по направляющему пути и средства управления для управления этим приводом.

5. Обрабатывающая система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что пропускная способность автономных станций регулируется также средствами внутристанционного управления в соответствии с зарегистрированной степенью наполнения накопительного участка перед средствами входного контроля и/или следующего накопительного участка.

6. Обрабатывающая система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит средства центрального управления для управления и согласования производительности отдельных автономных станций в соответствии с внешними условиями системы и внутрисистемными условиями.

7. Обрабатывающая система по п.6, отличающаяся тем, что для осуществления функций центрального управления предусмотрен центральный блок управления.

8. Обрабатывающая система по п.7, отличающаяся тем, что для регистрации внутрисистемных условий для центрального блока управления предусмотрены датчики для регистрации степени наполнения по меньшей мере части накопительного участка.

9. Обрабатывающая система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что для регистрации внешних условий системы для центрального блока управления предусмотрены датчики для регистрации изделий, поступающих на обработку по меньшей мере перед одним устройством загрузки, и для регистрации обработанных изделий, выгруженных по меньшей мере одним устройством выгрузки и готовых для дальнейшей обработки.

10. Обрабатывающая система по одному из пп.7-9, отличающаяся тем, что для регистрации внешних условий системы предусмотрены средства ввода для ввода данных в центральный блок управления.

11. Обрабатывающая система по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что предусмотрен закрученный направляющий путь для установки пространственной ориентации средств транспортировки/фиксации, соответствующей положению устройств загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства, или разветвлению направляющего пути, или пересечению направляющего пути.

12. Обрабатывающая система по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что ориентация средств фиксации или изделий, или группы изделий, требуемая устройством загрузки, выгрузки или обрабатывающим устройством, или разветвлением направляющего пути, или пересечением направляющего пути, устанавливается изменением конфигурации соединительного элемента между средством транспортировки и средством фиксации.

13. Обрабатывающая система по п.12, отличающаяся тем, что соединительный элемент между средством фиксации и средством транспортировки выполнен вращающимся или поворотным и/или с изменяемой длиной, или разъемным.

14. Обрабатывающая система по одному из пп.1-13, отличающаяся тем, что в качестве средства входного контроля для транспортировки средств транспортировки/фиксации через устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающее устройство предусмотрено тактирующее колесо, цепь или тяговый трос.

15. Обрабатывающая система по одному из пп.1-14, отличающаяся тем, что накопительные участки выполнены в виде конвейерных линий с пассивной транспортировкой.

16. Обрабатывающая система по п.15, отличающаяся тем, что накопительные участки выполнены в виде наклонных конвейерных линий, вдоль которых средства транспортировки/фиксации перемещаются под действием собственного веса, или в виде выходных участков, по которым средства транспортировки/фиксации перемещаются под действием собственной кинетической энергии.

17. Обрабатывающая система по одному из пп.1-16, отличающаяся тем, что направляющие пути направляющей системы выполнены в виде транспортных каналов со щелевидными отверстиями, проходящими вдоль канала, при этом средства транспортировки перемещаются в каналах, а средства фиксации соединены со средствами транспортировки таким образом, что выступают из щелевидных отверстий наружу.

18. Обрабатывающая система по п.17, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности транспортного канала расположены шесть направляющих или транспортный канал образован шестью направляющими и каждое средство транспортировки перекатывается по этим шести направляющим на трех шарах в каждой группе.

19. Обрабатывающая система по одному из пп.1-18, отличающаяся тем, что в обрабатывающие устройства изделия или группы изделий помещаются для обработки на позицию обработки с помощью средств фиксации и удерживаются ими на позиции обработки или изделия или группы изделий выгружаются из средств транспортировки/фиксации и после обработки снова загружаются в средства транспортировки/фиксации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обрабатывающей системе, используемой для обработки штучных изделий, то есть для обработки одинаковых или хотя бы частично схожих изделий, которые должны обрабатываться в больших количествах и в определенной последовательности либо по отдельности, либо группами и при этом обычно занимают более или менее определенное положение и определенным образом пространственно сориентированы, а не расположены навалом. В такого рода технологиях обработка каждого изделия или каждой группы изделий включает множество последовательных этапов, и для транспортировки этого изделия или группы изделий от одного обрабатывающего устройства к следующему обрабатывающему устройству обычно используется конвейерная линия.

Известна обрабатывающая система для обработки больших количеств однотипных или по меньшей мере схожих изделий, содержащая систему конвейерной транспортировки, в состав которой входят направляющая система, обычно замкнутая, множество средств транспортировки/фиксации, в каждое из которых может быть загружено изделие или группа изделий и которое может перемещаться вдоль направляющих путей направляющей системы независимо от других средств транспортировки/фиксации, и приводные элементы для перемещения средств транспортировки/фиксации по направляющим путям направляющей системы, по меньшей мере одно устройство для последовательной загрузки изделий или групп изделий в каждое средство транспортировки/фиксации, по меньшей мере одно устройство выгрузки для последовательной выгрузки изделий или групп изделий из каждого средства транспортировки/фиксации и по меньшей мере одно обрабатывающее устройство для последовательной обработки изделий или групп изделий (WO 98/03420 А1, 29.01.1998).

Обработка таких штучных изделий, как бутылки или контейнеры, осуществляется в несколько этапов: очистка, сушка, проверка, наполнение, закупорка и этикетирование. При обработке печатной продукции используются следующие этапы: комплектование, обрезка, переплет или брошюрование, сортировка, печатание адресов, группирование и упаковка. Изделия, например контейнеры или печатная продукция, проходят последовательно ряд технологических этапов, при этом фиксируются в определенном положении и ориентируются определенным образом с помощью обрабатывающего устройства и транспортируются к обрабатывающему устройству и от него, при этом может потребоваться, чтобы во время транспортировки изделия занимали определенное положение, например при транспортировке наполненных, но еще не закупоренных контейнеров.

В соответствии с существующим уровнем техники такая обработка штучных изделий осуществляется с применением двух способов.

Одним из указанных способов является "способ, ориентированный на устройство", при использовании которого отдельные обрабатывающие устройства и отдельные промежуточные транспортирующие устройства в основном независимы друг от друга. Для фиксации изделий каждым обрабатывающим устройством и каждой транспортирующей линией используются соответствующие средства фиксации. Для компенсирования разницы в производительности устройств и колебаний пропускной способности отдельных обрабатывающих устройств предусмотрены, например, буферы, которые устроены как конвейерные линии без жестко заданного порядка обработки и которые обеспечивают задержку изделий, например конвейерная лента, на которой обеспечивается задержка установленных на ней бутылок, или как позиции очереди, в которой изделия стоят в очереди на обработку в более или менее беспорядочном положении.

Одним из важных преимуществ этого способа является функциональная модульность, которая делает возможным применение модульных устройств и которая обеспечивает простоту разветвления и пересечения конвейерной линии. Одним из серьезных недостатков этого способа является то, что необходимо часто передавать изделия от одного средства транспортировки или фиксации на другое средство транспортировки или фиксации, при этом такая передача приводит к деформациям изделий. Имеются также буферный накопитель и позиции для ожидания очереди, в которых изделия задерживаются и передвигаются в более или менее беспорядочном состоянии, при этом изделия часто трутся друг о друга или о средства транспортировки и таким образом излишне деформируются.

Другим из указанных способов является "системно-ориентированный способ", при использовании которого применяется сочетание обрабатывающих устройств и транспортирующих устройств, которые образуют систему. В такой системе функционально совмещены этапы транспортировки и этапы обработки, а транспортирующие устройства и обрабатывающие устройства совмещены механически с помощью общих управляемых из центра транспортирующих средств, установленных на всех конвейерных линиях системы, при этом данные транспортирующие средства, которые в то же время находятся на позициях фиксации для обеспечения обработки, являются по крайней мере частью обрабатывающих устройств. Эти средства транспортировки/фиксации расположены на центральных транспортных средствах (например, бесконечная тяговая цепь), с помощью которых средства транспортировки/фиксации принудительно транспортируются вдоль множества конвейерных линий и через множество этапов обработки.

В обрабатывающей системе, которая работает в соответствии с системно-ориентированным способом, все узлы подчинены жестким требованиям, накладываемым системой. Для обрабатывающих устройств системы цикл обработки один и тот же и жестко задан или меняется для всех устройств одновременно. Ориентация изделий для обработки в различных обрабатывающих устройствах может меняться только в очень жестких пределах.

Главным преимуществом системно-ориентированного способа является то, что изделия не должны передаваться, и это приводит к большой экономии затрат на устройства.

Главным недостатком этого способа является наличие жестких требований для осуществления цикла обработки и ориентации при обработке, накладывающей ограничения на обрабатывающие устройства так, что во многих случаях они не могут работать в оптимальном режиме и не могут выбираться свободно. Другим недостатком системно-ориентированного способа является то, что разветвление транспортировки внутри системы может быть реализовано только путем удаления изделий из транспортирующих средств, что ведет к образованию порожних позиций в транспортирующем потоке и к снижению пропускной способности вниз по потоку. При совмещении системно-ориентированного способа с непрерывной транспортировкой транспортировка и обработка должны быть синхронизированы очень точно, что трудно сделать в больших системах.

Для уменьшения упомянутых недостатков системно-ориентированного способа и способа, ориентированного на устройство, применяют смешанные системы, в которых используются рядом расположенные участки с применением одного и другого способов. Поэтому выбор способа для каждого участка зависит, в частности, от типа обрабатывающего устройства.

Задачей изобретения является создание системы для обработки штучных изделий, которая является в основном системно-ориентированной, но включает обрабатывающие устройства, которые предъявляют самые разнообразные условия. Таким образом, обрабатывающая система по настоящему изобретению должна объединять преимущества как системно-ориентированного способа, так и способа, ориентированного на устройства для обработки штучных изделий, и в то же время должна быть лишена хотя бы части недостатков этих систем. Обрабатывающая система по настоящему изобретению должна обеспечивать полную автоматизацию, но в то же время и давать возможность применять ручной труд на отдельных этапах обработки. Кроме того, обрабатывающая система по настоящему изобретению должна легко приспосабливаться к самым разным обрабатываемым изделиям, в частности к изделиям, не все из которых должны обрабатываться на данном этапе обработки, т.е. не все из них должны проходить по той же самой конвейерной ветви системы. Обрабатывающая система по настоящему изобретению должна также приспосабливаться к самым разным пространственным условиям и должна легко удлиняться.

Указанный технический результат в обрабатывающей системе для обработки больших количеств однотипных или по меньшей мере схожих изделий, содержащей систему конвейерной транспортировки, в состав которой входят направляющая система, обычно замкнутая, множество средств транспортировки/фиксации, в каждое из которых может быть загружено изделие или группа изделий и которое может перемещаться вдоль направляющих путей направляющей системы независимо от других средств транспортировки/фиксации, и приводные элементы для перемещения средств транспортировки/фиксации по направляющим путям направляющей системы, по меньшей мере одно устройство для последовательной загрузки изделий или групп изделий в каждое средство транспортировки/фиксации, по меньшей мере одно устройство выгрузки для последовательной выгрузки изделий или групп изделий из каждого средства транспортировки/фиксации и по меньшей мере одно обрабатывающее устройство для последовательной обработки изделий или групп изделий, достигается тем, что обрабатывающая система содержит множество автономных станций с по меньшей мере одним устройством загрузки, выгрузки или обрабатывающим устройством с предназначенным для него средствами входного контроля, с по меньшей мере одним приводом для перемещения средств транспортировки/фиксации через станцию и со средствами внутристанционного управления, при этом выбор пространственной ориентации средств транспортировки/фиксации или изделий, которыми загружены средства транспортировки/фиксации, относительно направляющих путей по меньшей мере ограничен и пространственная ориентация меняется на разных участках, причем для устройств загрузки и выгрузки и обрабатывающих устройств предназначены средства входного контроля и расположенные перед средствами входного контроля накопительные участки для порожних или загруженных средств транспортировки/фиксации, средства входного контроля задают пространственную ориентацию и временную последовательность средств транспортировки/фиксации и перемещаемых ими изделий или групп изделий в соответствии с требованиями, накладываемыми соответствующим устройством, при этом по меньшей мере входной контроль, транспортировка через станцию и функция по меньшей мере одного устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства согласованы между собой с помощью средств внутристанционного управления.

Обрабатывающая система дополнительно имеет по меньшей мере одну автономную станцию, которая вместо по меньшей мере одного устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства содержит разветвление направляющего пути или пересечение направляющего пути.

Обрабатывающая система дополнительно имеет автономную станцию, которая, помимо устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства, содержит разветвление направляющего пути и/или пересечение направляющего пути.

Обрабатывающая система дополнительно имеет по меньшей мере одну автономную станцию, которая содержит только один привод для транспортировки средств транспортировки/фиксации по направляющему пути и средства управления этим приводом.

Пропускная способность автономных станций регулируется также средствами внутристанционного управления в соответствии с зарегистрированной степенью наполнения накопительного участка перед средствами входного контроля и /или следующего накопительного участка.

Обрабатывающая система содержит средства центрального управления для управления и согласования производительности отдельных автономных станций в соответствии с внешними условиями системы и внутрисистемными условиями.

Для осуществления функций центрального управления предусмотрен центральный блок управления.

Для регистрации внутрисистемных условий для центрального блока управления предусмотрены датчики для регистрации степени наполнения по меньшей мере части накопительного участка.

Для регистрации внешних условий системы для центрального блока управления предусмотрены датчики для регистрации изделий, поступающих на обработку, по меньшей мере перед одним устройством загрузки и для регистрации обработанных изделий, выгруженных по меньшей мере одним устройством выгрузки и готовых для дальнейшей обработки.

Для регистрации внешних условий системы предусмотрены средства ввода для ввода данных в блок центрального управления.

Предусмотрен закрученный направляющий путь для установки пространственной ориентации средств транспортировки/фиксации, соответствующей положению устройств загрузки, выгрузки или обрабатывающего устройства, или разветвлению направляющего пути, или пересечению направляющего пути.

Ориентация средств фиксации или изделий, или группы изделий, требуемая устройством загрузки, выгрузки, или обрабатывающим устройством, или разветвлением направляющего пути, или пересечением направляющего пути, устанавливается изменением конфигурации соединительного элемента между средствами транспортировки и средствами фиксации.

Соединительный элемент между средствами фиксации и средствами транспортировки выполнен вращающимся, или поворотным, и/или с изменяемой длиной, или разъемным.

В качестве средств входного контроля для транспортировки средств транспортировки/фиксации через устройства загрузки, выгрузки или обрабатывающее устройство предусмотрено тактирующее колесо, цепь или тяговый трос.

Накопительные участки выполнены в виде конвейерных линий с пассивной транспортировкой.

Накопительные участки выполнены в виде наклонных конвейерных линий, вдоль которых средства транспортировки/фиксации перемещаются под действием собственного веса, или в виде выходных участков, по которым средства транспортировки/фиксации перемещаются под действием собственной кинетической энергии.

Направляющие пути направляющей системы выполнены в виде транспортных каналов со щелевидными отверстиями, проходящими вдоль канала, при этом средства транспортировки перемещаются в каналах, а средства фиксации соединены со средствами транспортировки таким образом, что выступают из щелевидных отверстий наружу.

На внутренней поверхности транспортного канала расположены шесть направляющих, или транспортный канал образован шестью направляющими, и каждое средство транспортировки перекатывается по этим шести направляющим на трех шарах в каждой группе.

В обрабатывающие устройства изделия или группы изделий помещаются для обработки на позицию обработки с помощью средств фиксации и удерживаются ими на позиции обработки, или изделия или группы изделий выгружаются из средств транспортировки/фиксации и после обработки снова загружаются в средства транспортировки/фиксации.

В обрабатывающую систему по настоящему изобретению подаются изделия, подлежащие обработке, а обработанные изделия отводятся из системы. Кроме того, дополнительные материалы могут подаваться на отдельные обрабатывающие устройства системы и/или удаляться с них. Система функционально самодостаточна и состоит из множества функциональных узлов, часть из которых является механическими узлами. В число механических узлов обрабатывающей системы по настоящему изобретению входят система конвейерной транспортировки, в состав которой входят система направляющего пути и множество средств транспортировки/фиксации, которые независимы друг от друга и служат для фиксированной транспортировки изделий или групп изделий и перемещаются вдоль направляющих системы направляющего пути; по меньшей мере одно устройство загрузки и хотя бы одно устройство выгрузки для загрузки изделий или группы изделий средствами транспортировки/фиксации и для выгрузки изделий или групп изделий из средств транспортировки/фиксации; по меньшей мере одно обрабатывающее устройство для обработки (в широком смысле слова) изделий или групп изделий.

Система направляющего пути соединяет устройства загрузки с обрабатывающими устройствами, обрабатывающие устройства со следующими обрабатывающими устройствами, обрабатывающие устройства с устройствами выгрузки и устройства выгрузки с устройствами загрузки, при этом направляющие пути либо проходят через эти устройства, либо огибают их. Средства транспортировки/фиксации проходят вдоль линий конвейерной транспортировки, устройств выгрузки или обрабатывающих устройств и через устройства, снабженные приводами, либо устройства без приводов, т.е. без механических приводов, например, работающие под действием силы тяжести на нисходящих конвейерных линиях или с помощью предварительно запасенной кинетической энергии на так называемых выходных линиях.

По мере того как средства транспортировки/фиксации удаляются друг от друга по направляющему пути, они образуют сжимаемые транспортные потоки, и каждый из них приводится отдельно в таких сжимаемых транспортных потоках. Транспортные потоки, в которых средства транспортировки/фиксации следуют друг за другом по направляющему пути без удаления друг от друга, не являются сжимаемыми и могут приводиться в движение путем толкания самых задних средств транспортировки/фиксации.

Перед устройствами загрузки, выгрузки и обработки изделий предусмотрены средства входного контроля. Они служат для пространственной ориентации подаваемых средств транспортировки/фиксации, или изделий, или групп изделий, фиксируемых средствами транспортировки/фиксации, или для выстраивания в очередь изделий, при этом ориентация и временная очередь изделий соответствуют условиям устройств загрузки, выгрузки и обработки изделий. Перед устройствами входного контроля предусмотрены подводящие линии конвейерной транспортировки, выполненные в виде накопительных участков, т.е. участков линий, вдоль которых в определенном порядке располагаются средства транспортировки/фиксации (порожние или загруженные), которые не могут поступать на обработку немедленно.

Вдоль направляющего пути расположены приводы конвейерной транспортировки, которые связаны со средствами транспортировки/ фиксации. Между участками линии конвейерной транспортировки с приводами (активная транспортировка) могут располагаться участки пассивной транспортировки. Транспортировка через устройства загрузки, выгрузки или обработки изделий должна согласовываться с работой данного устройства. Приводы, применяемые для перемещения, обеспечивают постоянную скорость транспортировки, так как колебания пропускной способности могут приводить к изменениям расстояния между средствами транспортировки/фиксации. Другими словами, более выгодно сжимать транспортный поток, чем увеличивать скорость транспортировки с целью увеличения пропускной способности системы. Накопительные участки спроектированы, как линии пассивной транспортировки.

В состав системы входит множество станций (функциональные узлы), которые в основном независимы (автономны) от средств управления, т.е. независимы друг от друга. Этими станциями являются станции обработки загрузки и выгрузки, в состав каждой из которых входят обрабатывающее устройство, устройство загрузки или устройство выгрузки со средствами входного контроля, предназначенными для этого устройства, и привод конвейерной транспортировки, который может также приводить средства входного контроля или представлять устройство. В состав автономных станций может также входить множество идентичных или отличных друг от друга устройств, расположенных параллельно или последовательно и содержащих соответствующие средства входного контроля и привода конвейерной транспортировки. Кроме указанных устройств автономные станции могут также содержать направляющие развилки и/или пересечения, или направляющие развилки или пересечения могут быть представлены в виде автономных станций со средствами входного контроля или без них. Наконец, в состав системы могут входить автономные станции только для транспортировки, содержащие направляющий путь и по крайней мере один соответствующий привод.

В состав автономной станции обрабатывающей системы по настоящему изобретению входят встроенные в станцию средства управления с акторами, которые прямо или косвенно действуют на средства транспортировки/фиксации (например, на транспортировку, ускорение, замедление, установку предварительно заданной ориентации) и/или на изделия (например, на установку ориентации, обработку), при этом данное действие осуществляется в постоянном режиме, или синхронно, или в результате кратковременных условий (фиксируемых датчиками) на станции или соседних узлах. Средства управления автономной станции управляют, в частности, средствами входного контроля, прохождением через станцию, временным порядком функций устройств станции (в режиме циклирования) и, возможно, режимами обработки, выполняемыми устройствами станции.

Для регулирования и взаимного согласования пропускной способности автоматических станций или станционных устройств желательно предусмотреть наличие средств центрального управления. В функции такого центрального управления входят, в частности, согласование пропускной способности отдельных станций с внешними и внутренними факторами системы (в частности, со степенью наполнения накопительных участков) и, возможно, оптимизация работы системы путем согласования пропускной способности станций. Кроме того, центральное управление может брать на себя задачи конфигурирования и функции центральной безопасности. Центральное управление может включать собственные датчики и/или акторы или использовать датчики и/или акторы автоматических станций. Центральное управление обычно действует в автоматическом режиме, но может переключаться и в ручной режим.

Благодаря большой гибкости системы конвейерной транспортировки, высокой степени автономности станций системы, что означает высокую степень автономности отдельных устройств или групп устройств, и четкому разделению задач между стационарным управлением и центральным управлением, система по настоящему изобретению имеет высокую степень интеграционной способности для устройств с самыми разными требованиями и модульностью, что позволяет легко приспосабливаться к изменению внешних условий и легко удлинять систему. Каждое изделие транспортируется по системе с помощью одних и тех же средств транспортировки/фиксации, и этапы передачи не нужны. Это защищает изделия и упрощает обработку и транспортировку. Эти преимущества поддерживаются определенными характеристиками узлов системы, в частности характеристиками системы конвейерной транспортировки.

Обрабатывающая система по настоящему изобретению, а также ее функциональные и механические элементы более подробно описаны ниже и проиллюстрированы с помощью чертежей, где на фиг.1 схематично изображена обрабатывающая система по настоящему изобретению; на фиг.2-4 показаны примеры различных систем управления пропускной способностью обрабатывающей системы по настоящему изобретению; на фиг.5-8 схематично изображены различные примеры направляющего пути и средств транспортировки/фиксации, позволяющих изменять ориентацию средств транспортировки/фиксации и/или изделий по отношению к направляющему пути; на фиг.9-11 схематично изображены различные примеры средств создания различных временных последовательностей средств транспортировки/фиксации или изделий соответственно; на фиг.12 изображен пример направляющего пути и средств транспортировки, перемещаемых по этому пути, для применения в обрабатывающей системе по настоящему изобретению.

Жирной линией на схеме (фиг.1) показаны участки направляющего пути, по которым перемещаются загруженные средства транспортировки/фиксации, а двойной линией показаны участки направляющего пути, по которым передвигаются пустые средства транспортировки/фиксации. Средства транспортировки/фиксации и изделия на схеме не показаны. Прямоугольники, выполненные сплошной линией, обозначают устройства загрузки А изделий, выгрузки В изделий или обработки изделий; прямоугольники, выполненные пунктирной линией, обозначают автономные станции S. Средства входного контроля с предстоящими накопительными участками показаны в виде петель, встроенных в конвейерные линии, со стрелками, указывающими на направление транспортировки. Направления подачи изделий на вход системы и на выход из системы показаны жирными линиями со стрелками, указывающими на устройства загрузки А и от устройств выгрузки В. Тонкими стрелками показаны направления подачи и удаления вспомогательных материалов на устройства обработки V и от этих устройств соответственно.

В состав системы входят десять устройств обработки, обозначенных как V.1-V10, два устройства загрузки A.1 и А.2, два устройства выгрузки B.1 и В.2, четыре развилки SV.1-SV4 и четыре пересечения SZ.1-SZ.4 (стрелочные переводы). Эти устройства А, В, V и стрелочные переводы SV, SZ образованы на пятнадцати автономных станциях S.1-S.15. Еще одна автономная станция S.16 является чисто пересылочной станцией.

Система, изображенная на фиг.1, используется, например, для обработки бутылок или других контейнеров и включает предочистку V.1, очистку V.2, V.3. и V.4, сушку V.5, первый контроль V.6, наполнение V.7, закупорку V.8, второй контроль V.9 и этикетирование V.10, при этом после первого контроля V.6 средства транспортировки/фиксации, перемещающие бутылки, становятся ненужными и удаляются из системы (развилка SV.2), а после второго контроля средства транспортировки/фиксации, переносящие плохо закупоренные бутылки, возвращаются на устройство закупорки V.8 (развилка SV.3 и пересечение SZ.3).

В состав каждой из автономных станций S.1, S.2, S.4; S.8. S.10 и S.14 входят устройство, средства входного контроля, предназначенные для этого устройства, хотя бы один привод конвейерной транспортировки и накопительный участок, расположенный перед средствами входного контроля. Средства управления для управления этим типом станций используются, в частности, для управления средствами входного контроля, т.е. для задания ориентации изделиям и порядка расположения устройств, управления перемещением средств транспортировки/фиксации в зоне устройства и управления на этапах загрузки, выгрузки и обработки изделий, при этом между собой должны согласоваться три функции: входной контроль, перемещение и обработка. Управление станцией регулируется, например, циклом станции или включается с помощью средства транспортировки/фиксации, с помощью изделия или группы изделий, проходящих в зоне входного контроля. Кроме того, система управления станцией обеспечивает регулировку подачи и удаления вспомогательных материалов, например чистящих средств, энергии, заполнителя, пробок, этикеток.

В состав автономной станции S.5 входят три параллельно работающих устройства V.2-V.4 (например, чистящие устройства), установленная перед устройствами развилка и установленные перед развилкой средства входного контроля, а также хотя бы один привод конвейерной транспортировки. Помимо функций, описанных выше. станционное управление такой станции включает управление развилкой SV. 1. Развилка может управляться только задающим генератором.

Развилка SV.1 может также управляться по характеристикам поступающих изделий, которые в соответствии со специфическими характеристиками подаются на одно из трех устройств и обрабатываются соответствующим образом. Для регистрации таких характеристик устанавливаются соответствующие датчики или же средства транспортировки/фиксации или изделия снабжаются, например, визуальными или электронными данными, которые считываются соответствующими считывающими устройствами. В случае разных технологий обработки, предусмотренных устройствами V.2, V.3 и V.4, входной контроль каждого устройства может осуществляться после развилки.

В состав автономной станции S.6 входит обрабатывающее устройство V.5, например печь для сушки, через которое проходят три направляющих пути, объединяющихся в точке пересечения SZ.2. Соответствующий входной контроль устанавливает, например, ориентацию контейнера таким образом, чтобы открытая сторона была направлена вниз, а скорость контейнера, например, независимо от возможного расстояния между контейнерами была такой, чтобы обеспечить сушку контейнера в печи. Управление станции отвечает за ориентацию контейнера, за постоянство температуры в печи или просушивание в печи и в зависимости от скорости контейнера за управление пересечением SZ.2.

В состав двух автономных станций S.7 и S.11 входят устройства непрерывного контроля V.6 и V.9 со средствами входного контроля и развилками SV.2 и SV.3, установленными после устройств непрерывного контроля. На этих станциях осуществляется контроль и сортировка изделий, после чего изделия отправляются дальше в соответствии с результатами сортировки. Система управления станции управляет входным контролем, транспортировкой, последовательностью управляющих действий и развилками, которые переключаются в соответствии с результатами сортировки.

В состав автономной станции S.12 входят два расположенных последовательно устройства: обрабатывающее устройство V.10 и устройство выгрузки В.2, а также средства входного контроля, установленные перед устройствами. Такое сочетание различных устройств в одной автономной станции является предпочтительным, если для этих двух устройств приняты одни и те же требования, касающиеся последовательности изделий или групп изделий (идентичные циклы и согласованные пропускные способности), или если на поствключенное устройство распространяются любые требования. В таком случае возможно также пропустить средства транспортировки/фиксации через оба устройства с помощью одного и того же привода.

Автономные станции S.3, S.9, S.13 и S.15 являются автономными стрелочными переводами (развилкой направляющего пути SV.4 в S.13, пересечениями направляющего пути SZ.1 в S.3, SZ.3 в S.9, SZ.4 в S.15). Станционное управление такими автономными стрелочными переводами может иметь отличительные особенности в зависимости от конкретных требований. Развилки и пересечения направляющего пути могут переключаться в соответствии с фиксированным временным циклом или при наличии средств транспортировки/фиксации, при этом каждое индивидуальное средство транспортировки/фиксации или группа средств направляется по тому или другому пути или принимается с того или другого направляющего пути. На пересечениях направляющего пути один направляющей путь может обладать приоритетом перед другим направляющим путем так, что средства транспортировки/фиксации с направляющего пути без приоритета передаются на направляющий путь с приоритетом только в случае перерыва в работе направляющего пути с приоритетом. Обычно хотя бы на одном из направляющих путей (без приоритета) устанавливаются накопительные участки, совмещенные с пересечением.

В качестве накопительных участков применяются направляющие пути, по которым пассивно перемещаются средства транспортировки/ фиксации (наклонные участки направляющего пути, выходные линии). На таких линиях средства транспортировки/фиксации могут развивать разную скорость и между ними может быть разное расстояние, к тому же они могут стоять на них без движения. Длина каждого накопительного участка должна согласовываться с ожидаемыми колебаниями пропускной способности хотя бы той станции, которая расположена за этим накопительным участком. Желательно, чтобы накопительный участок, выполненный в виде участка направляющего пути, был совмещен с направляющим путем, и они должны пропускать изделия в порядке поступления. Для удлинения накопительных участков без увеличения системы могут применяться закольцованные направляющие пути. В особых случаях накопительный участок может выполняться в виде тупика, который обслуживает изделия в порядке, обратном порядку поступления.

Автономная станция и система конвейерной транспортировки, показанная на фиг.1, рассматриваются только как пример, и они не должны накладывать ограничения на систему по настоящему изобретению. В зависимости от обрабатываемых изделий и в зависимости от используемых обрабатывающих устройств могут применяться автономные станции с разным расположением устройств и разной организацией, а также разным устройством систем конвейерной транспортировки. Для каждой автономной станции очень важно, чтобы она была независимой от других автономных станций в смысле управления, при этом работа акторов, управляемых системой управления станции, задается задающим генератором или, например, событиями, регистрируемыми датчиками на станции или рядом с ней. Система управления станции работает с использованием известных средств управления и известных способов и должна разрабатываться для каждой автономной станции в соответствии с выполняемыми ею функциями, при этом функция устройства (устройства загрузки, устройства выгрузки, обрабатывающего устройства) и/или стрелочных переводов является центральной.

На фиг.2-4 дана схема регулирования пропускной способности системы по настоящему изобретению с теми же обозначения, что и на фиг.1, при этом используются пунктирные линии для линий передачи данных и изображение глаза для обозначения датчиков.

Регулируется пропускная способность каждого устройства (проход изделий через устройство в единицу времени). Пропускная способность простых устройств изменяется путем их периодического переключения, т.е. путем их включения и отключения. На пропускную способность других устройств может влиять, например, рабочий цикл, скорость обработки или другие характеристики, при параллельной установке однотипных устройств часть из них может включаться и отключаться.

Ожидаемая средняя пропускная способность автономных станций зависит от их положения в системе конвейерной транспортировки. В принципе, средняя пропускная способность должна быть одинаковой на каждой позиции кольца, сформированного системой направляющего пути. Эта средняя пропускная способность должна приниматься во внимание при монтаже системы из разных устройств. Временные колебания пропускной способности отдельных устройств могут быть неустранимыми, например колебания, вызванные относительным количеством бутылок, которые нужно вывести из системы в соответствии с сортировкой, и могут также случаться, если устройства неисправны. Эти колебания компенсируются не только накопительными участками, но и путем регулировки пропускной способности системы. При использовании такого регулирования пропускной способности становится возможным не только поддерживать работу системы даже при больших колебаниях пропускной способности, но и включать в работу большее число устройств с оптимальной пропускной способностью и прерываниями, например, ремонт отдельных устройств может осуществляться при минимальных перерывах в работе.

На фиг.2 и 3 дана схема внутристанционного регулирования пропускной способности. Это регулирование относится к степени наполнения, например регистрируется датчиками накопительной линии (датчик 3) перед средствами входного контроля (фиг.2), или к степени наполнения накопительной линии перед следующим устройством, расположенным ниже. Малое наполнение перед устройством и большое наполнение после устройства являются критерием, по которому осуществляется снижение пропускной способности, большое наполнение перед устройством и малое наполнение после устройства являются критерием, по которому осуществляется увеличение пропускной способности системы. Возможны также сочетания, т.е. регулирование пропускной способности по степени наполнения перед устройством и отключение устройства при максимальном наполнении после устройства.

Однако для регулирования пропускной способности в состав системы по настоящему изобретению должны входить средства центрального управления, как это показано на фиг.4, на котором изображена очень простая система по настоящему изобретению, в состав которой входят центральный блок управления 5 и датчики, например датчики 3 для регистрации степени наполнения хотя бы части накопительного участка и датчики 7 для регистрации изделий, поступающих на обработку и удаляемых из системы после обработки. Кроме того, в состав центрального блока управления 5 могут входить средства ввода данных (стрелка 6).

В функции центрального управления входит согласование пропускной способности станций загрузки, выгрузки и обработки (А, В, V) и согласование пропускной способности с внешними условиями (линии передачи данных от центрального блока управления на автономные станции) путем задания пропускной способности, соответствующей возможностям станций (при необходимости внутристанционное управление подавляется). Центральное управление может также задавать и менять приоритеты, оптимизировать работу станции, например, в зависимости от энергопотребления и управлять работой системы таким образом, что хотя бы часть автономных станций будет работать в оптимальном режиме.

Центральное управление берет на себя функции безопасности, которые должны действовать на несколько или все автономные станции (например, отключение в случае аварийной ситуации). Кроме того, центральный блок управления может координировать начало и окончание работы и/или брать на себя задачи конфигурирования для изменения или частичной модернизации технологии обработки.

Система может управляться оператором, который может взять на себя центральное управление вместо центрального блока управления.

На фиг.5-8 схематично изображены различные примеры направляющего пути 10 и средств транспортировки 11, снабженные средствами фиксации 12, и возможные изменения ориентации средств транспортировки/фиксации 11/12, или изделий 13, или групп изделий, перемещаемых средствами транспортировки/фиксации. Изменение ориентации происходит путем перевода направляющего пути и/или путем изменения, например, вращения, поворотом или изменением длины, конфигурации соединительного элемента между средствами конвейерной транспортировки 11 и средствами фиксации 12.

На фиг.5 схематично изображен закрученный направляющий путь 10 в виде направляющего канала, в котором перемещается средство транспортировки 11 в направлении транспортировки F. Однако средства 12, например захваты, для фиксации плоских изделий 13 расположены на средствах транспортировки 11. Средства транспортировки 12 выступают наружу из щелевидного отверстия 14, проходящего вдоль направляющего канала 10, и закручиваются вместе с каналом. На фиг.5 показан переход от вертикального положения изделий 13 к горизонтальному положению, который осуществляется закручиванием направляющего пути 10 на 90°. При установке таким путем требуемой ориентации перемещаемых изделий становится возможной их обработка устройствами, которые расположены с другой стороны направляющего канала и для которых возможно требуется другая ориентация изделия, например вертикальная или горизонтальная.

На фиг.6 изображен вид сверху на другой направляющий путь 10, вдоль которого перемещаются располагаемые здесь средства транспортировки 11 и средства фиксации 12. При вращении средств фиксации 12 по отношению к средствам транспортировки 11 плоские изделия 13 переводятся из положения, перпендикулярного направлению транспортировки (слева), в положение, параллельное направлению транспортировки (справа). Изделия могут располагаться поперек направляющего пути, например, для отправки их на накопительный участок, т.к. в таком положении они занимают меньше места, а продольное расположение изделий может понадобиться для их обработки.

На фиг.7 изображены средства транспортировки 11, расположенные на средствах фиксации 12 с возможностью обеспечения поворота. Это позволяет переводить изделия 13 в положение обработки устройством V.

На фиг.8 изображены средства фиксации, расположенные на средствах транспортировки с возможностью вращения, при этом изделия 13.1-13.5 поворачиваются вместе со средствами фиксации и устанавливаются последовательно (справа) или параллельно друг другу (слева). Несжимаемый транспортный поток, показанный слева, подходит, в частности, для накопительных участков или обрабатывающих станций, таких, например, как сушильная печь, в которой поперечное положение группы изделий позволяет уплотнить изделия и избежать необходимости применения параллельных направляющих путей, как показано на фиг.1 для устройства V.5.

Изменение ориентации изделий, как показано на фиг.5-8, выполняется, в частности, во время входного контроля, но может осуществляться и перед накопительными станциями для того, чтобы создать уплотненные формирования изделий. Закручивание направляющего пути (фиг.5) и изменение ориентации путем изменения конфигурации соединительного элемента между средствами транспортировки и средствами поддержки (вращение, поворот, удлинение и т.п.) могут осуществляться в любой комбинации. Закручивание обычно осуществляется путем закрутки направляющего пути, изменения конфигурации соединительного элемента между средствами транспортировки и средствами фиксации производятся по шаблону (жесткое для безусловных изменений, подвижное для условных изменений).

Изменение ориентации, как показано на фиг.5-8, осуществляется под внутристанционным управлением. Например, скорость циклического перемещения шаблона может также регулироваться средствами центрального управления. Кроме того, изменение ориентации может выполняться путем отделения средств фиксации от средств транспортировки или временной выгрузкой изделий из средств транспортировки/фиксации.

На фиг.9-11 схематично изображены различные примеры средств создания различных временных последовательностей средств транспортировки/фиксации или изделий соответственно, применяемых на станциях загрузки, выгрузки или обработки обрабатывающей системы по настоящему изобретению, в частности средств входного контроля.

На фиг.9 изображено тактирующее колесо 20 для извлечения, например, средств транспортировки/фиксации 11/12/13 по отдельности из накопительного участка и транспортировки их на обрабатывающее устройство V. Тактирующее колесо 20 приводится, например, таким образом, что циклы вращения чередуются с циклами остановки. В каждый цикл вращения тактирующее колесо 20 поворачивается таким образом, что после этого цикла положение каждой прорези 22 соответствует положению предыдущей прорези перед циклом. В каждый последующий цикл загруженное средство транспортировки/фиксации 11/12/13 из предстоящего накопительного участка 21 помещается в прорезь 22, например, под действием собственного веса, и изделие 13 обрабатывается в обрабатывающем устройстве V, для чего изделие 13 заводится на обрабатывающую станцию путем изменения конфигурации соединительного элемента между средствами транспортировки 11 и средствами фиксации 12 (сравн. с фиг.7) путем отделения загруженных средств фиксации от средств транспортировки или путем (как показано) выгрузки изделия из средства транспортировки/фиксации 11/12 и повторной его загрузки после обработки. Затем загруженное вновь средство транспортировки/фиксации 11/12/13 перемещается, например, снова под действием силы тяжести из прорези 22 и подается, например, на другой накопительный участок 21.

С помощью тактирующего колеса 20 изделия 13 или загруженные средства транспортировки/фиксации 11/12/13 выстраиваются во временную последовательность или транспортный поток через обрабатывающее устройство 13, при этом данный поток синхронизируется с последовательными обрабатывающими действиями, выполняемыми обрабатывающим устройством. Синхронизация обрабатывающих действий и тактирующего колеса является задачей внутристанционного регулирования в случае, если используется станция, в которой тактирующее колесо принимает на себя функцию входного контроля и привода конвейерной транспортировки через станцию. Кроме того, с помощью регулирования можно остановить тактирующее колесо и обработку, если накопительный участок перед тактирующим колесом пуст или если накопительный участок после тактирующего колеса полон. Для обеспечения требуемой пропускной способности системы длина цикла может изменяться.

Циклические колеса типа колеса, показанного на фиг.9, подходят не только для обрабатывающих станций, но также и для станций загрузки и выгрузки.

На фиг.10 изображен другой пример средств задания временной последовательности загруженных средств транспортировки/фиксации 11/12/13 и перемещения средств транспортировки/фиксации через устройство, например обрабатывающее устройство V, или мимо него. Здесь вместо тактирующего колеса используется бесконечная цепь 30, которая перемещает непрерывный поток расположенных на равном расстоянии друг от друга загруженных средств транспортировки/фиксации 11/12/13 на устройство V и от него. В обрабатывающем устройстве средства транспортировки/фиксации 11/12 разгружаются и после обработки во время непрерывного перемещения изделия 13 загружаются вновь. Желательно операции загрузки/повторной загрузки заменить на изменение ориентации, как, например, описано в примерах, соответствующих фиг.5-8.

Для управления средствами, показанными на фиг.10, должно применяться управление, описанное в примерах, соответствующих фиг.9.

На фиг.11 показаны задание временной последовательности загруженных средств транспортировки/фиксации 11/12/13 и транспортировка этой последовательности через обрабатывающее устройство V. По мере поступления загруженных средств транспортировки/фиксации 11/12/13 в зону привода 40, выполненного в виде бесконечного тягового пассика 41, эти средства спариваются, например, путем вдавливания тягового пассика 41 в канавку, расположенную на средствах транспортировки. Таким образом формируется транспортный поток через обрабатывающую станцию, который движется с постоянной скоростью и в котором загруженные средства транспортировки/фиксации могут располагаться друг от друга на любом расстоянии. Управление обрабатывающим устройством V организовано таким образом, что процесс обработки начинается, когда загруженное средство транспортировки/фиксации 11/12/13 достигает обрабатывающей позиции.

На примерах фиг.1-11 описаны различные функции управления автономными станциями. Другими примерами такого типа являются управление режимом обработки обрабатывающего устройства в соответствии с характеристиками изделий; внутристанционное отключение и соответствующая аварийная сигнализация при нарушении условий обработки.

Для того чтобы внутристанционное управление могло функционировать в соответствии с характеристиками изделий, необходимо на станциях устанавливать датчики, способные регистрировать специфические характеристики или получать данные из расшифровки этих специфических характеристик, которыми снабжаются средства транспортировки/фиксации, в виде штрихового кода или набора или US-5074678, а направляющие пути в заявках WO 98/15461 и ЕР 0870934.

Примеры средств транспортировки/фиксации с соединительными элементами с изменяемой конфигурацией между средствами транспортировки и средствами фиксации, которые могут применяться в способе по настоящему изобретению, описаны в публикациях DE 19645092, GB 2307458, WO 97/43197 или WO 98/03422. Средства транспортировки/фиксации, средства фиксации которых отделяются от средств транспортировки, и которые также могут применяться в системе по настоящему изобретению, описаны например в заявке WO 98/25845.