DE19730037A1 - Vorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen, pastösen oder partikelhaltigen Produktes in Verpackungsbehälter - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen, pastösen oder partikelhaltigen Produktes in Verpackungsbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE 39 43 149 C1 bekanntgeworden ist. Die bekannte Vorrichtung hat eine Ventilhalteplatte, in der mehrere Dosierventile neben- und/oder hintereinander angeordnet sind. Das Öffnen und Schließen der Schieber der Dosierventile erfolgt mittels eines Antriebs, der über einen Zahnriemen auf einen Spindelantrieb einwirkt, der wiederum mit einer Platte verbunden ist, die die Oberseiten der Dosierkolben hält. Die bekannte Vorrichtung ist aufgrund des Spindelantriebs und der Platte für die Dosierkolben an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt. Dies bedingt für jeden Anwendungsfall speziell angepaßte Bauteile, wobei ein Umrüsten einer bestehenden Vorrichtung auf unterschiedliche Dosierventilanordnungen und/oder unterschiedliche Produkte und Füllmengen relativ aufwendig ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen oder pastösen Produktes in Verpackungsbehälter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Vorrichtung je nach Anwendungsfall einfach an unterschiedliche Anordnungen von Dosierventilen anpaßbar sind. Dadurch ergibt sich ein relativ flexibles Füllsystem, das eine geringe Bauteilevielfalt aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ventilschieber an zueinander verschiebbaren Druckleisten gekoppelt sind, die sich dadurch verschiedenen Ventilanordnungen anpassen lassen. Ferner ist aufgrund zweier unterschiedlicher, mit den Ventilschiebern gekoppelter Antriebe eine einfache Feinanpassung an verschiedene Produkte möglich.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen, pastösen oder partikelhaltigen Produktes in Verpackungsbehälter ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders vorteilhaft ist der mehrteilige, modulartige Aufbau der Dosierelemente, der verschiedene Bauarten und eine kostengünstige Herstellung erlaubt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen oder pastösen Produktes in Verpackungsbehälter, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Teil eines Rahmens nach Fig. 1, Fig. 4 eine Spindelmutteranordnung im Längsschnitt und die Fig. 5 und 6 Längsschnitte durch verschiedene Dosierventile in jeweils zwei Endlagen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 zum Abfüllen von flüssigen, pastösen oder partikelhaltigen Produkten, wie Joghurt, Pudding o. ä. in Verpackungsbehälter 1 ist Bestandteil einer nicht näher dargestellten Produktionsanlage. In dieser Produktionsanlage werden in eine thermoverformbare Verpackungsbahn 2 in einem ersten Arbeitsgang die Verpackungsbehälter 1 eingeformt, worauf die in der Verpackungsbahn 2 neben- und hintereinander angeordneten Verpackungsbehälter 1 taktweise in den Bereich der Vorrichtung 10 gefördert werden. Innerhalb der Vorrichtung 10 ist die Verpackungsbahn 2 mittels Führungsleisten 3 in ihrer Längsförderrichtung geführt. Nach dem Befüllen der Verpackungsbehälter 1 in der Vorrichtung 10 wird auf die Oberseite der Verpackungsbahn 2 eine Verschlußfolie aufgesiegelt. Zuletzt werden die Verpackungsbehälter 1 aus der Verpackungsbahn 2 durch Ausstanzen vereinzelt.

An einer Seite eines Gestells 11 der Vorrichtung 10 sind zwei zylindrisch ausgebildete Führungssäulen 12 befestigt, die von jeweils einem auf der Führungssäule 12 verschiebbaren Längsträger 13 umfaßt sind. Die Längsträger 13 sind Bestandteil eines ersten Rahmens 15, der weiterhin zwei Querträger 16 sowie zwei die Querträger 16 miteinander verbindende Traversen 17, 18 umfaßt. Die sich in horizontaler Ebene erstreckenden Querträger 16 sind mit ihren Stirnseiten am Längsträger 13 befestigt. Vom Längsträger 13 gehen zusätzlich zwei Verstrebungen 19 ab, die mit den Längsträgern 13 verbunden sind. Um den ersten Rahmen 15 vertikal auf- und abbewegen zu können ist am Gestell 11 ein erster Servomotor 20 angeordnet. Die Abtriebswelle des ersten Servomotors 20 ist als Spindel 21 ausgebildet, die von einer ersten Spindelmutter 22 umfaßt ist. Die Spindelmutter 22 ist in einem ersten Träger 23 angeordnet, der die beiden Längsträger 13 miteinander verbindet.

An der Unterseite des Rahmens 15 ist eine Ventilhalteplatte 25 befestigt, die mittels eines umlaufenden Dichtungselements 26 zum Gestell 11 hin abgedichtet ist. In der Ventilhalteplatte 25 sind Aussparungen 24 für Füllventile 27 vorgesehen. Um die Vorrichtung 10 bzw. die Füllventile 27 auf einfache Art und Weise dem abzufüllenden Produkt oder der Anzahl und Anordnung der Verpackungsbehälter 1 in der Verpackungsbahn 2 anzupassen ist die Ventilhalteplatte 25 in vorteilhafter Weise einfach montierbar mit dem Rahmen 15, zum Beispiel mittels nicht dargestellter Schnellverschlüsse oder einer Schraubverbindung, verbindbar. Die Anordnung der Füllventile 27 in der Ventilhalteplatte 25 ist derart, daß sich oberhalb und in Deckung mit jedem Verpackungsbehälter 1 des in die Vorrichtung 10 taktweise geförderten Verpackungsbahnabschnitts ein Füllventil 27 befindet. Somit sind im dargestellten Ausführungsbeispiel sechs Reihen mit je sieben nebeneinander angeordneten Füllventilen 27 vorgesehen.

Wie aus den Fig. 5 und 6 am besten ersichtlich ist, weist jedes Füllventil 27 ein dreiteiliges Gehäuse 28 auf, welches aus einem rohrförmigen Zwischenstück 29, sowie aus einem damit durch Schweißen verbundenen Unterteil 31 und einem Oberteil 32 besteht. Während das Zwischenstück 29 aus Kosten- und Vereinfachungsgründen aus einem gezogenen und überdrehtem Rohrabschnitt oder einem einfach herzustellenden Drehteil besteht, sind das Oberteil 32 und das Unterteil 31 im Feingußverfahren hergestellt. Seitlich am Oberteil 32 ist eine Produktzuführung 33 ausgebildet, die mittels einer nicht dargestellten Verbindungsleitung an einen Vorratsbehälter für das abzufüllende Produkt angeschlossen ist. Die oben beschriebene dreiteilige Ausführung des Gehäuses 28 ermöglicht auf einfache Art und Weise die Anpassung an das jeweilige Produkt. Während für flüssige Produkte sogenannte Flachschieber- oder Sitzventile vorteilhaft sind, ist bei Verwendung eines pastösen Produktes ein sogenanntes Schieberventil vorzusehen. Um die jeweilige Ventilbauart zu verwirklichen ist am Füllventil 27 ein entsprechend angepaßtes Mundstück 34, 35 vorgesehen, welches mit einem im Füllventil 27 geführten, auf- und abbeweglichen, ebenfalls entsprechend der jeweiligen Ventilbauart ausgebildeten Schieber 36, 37 zusammenwirkt. Das Zwischenstück 29 und das Oberteil 32 sind bei beiden Ventilbauarten identisch. Um das Mundstück 34, 35 einfach mit dem Unterteil 31 zu verbinden und ggf. auszutauschen hat das Mundstück 34, 35 auf der dem Unterteil 31 zugewandten Seite einen ersten Abschnitt 38, in dessen Bereich der Innendurchmesser vergrößert ist. Der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 38 ist dem Außerdurchmesser eines zweiten Abschnitts 39 am Unterteil 31 angepaßt, der gegenüber dem restlichen Außendurchmesser des Unterteils 31 reduziert ist. Ferner weist das Unterteil 31 auf der dem Mundstück 34, 35 zugewandten Seite einen dritten Abschnitt 41 auf, dessen Außendurchmesser im Verhältnis zum zweiten Abschnitt 39 nochmals reduziert ist, so daß dieser dem Innendurchmesser eines vierten Abschnitts 42 des Mundstücks 34, 35 entspricht, der sich unterhalb des ersten Abschnitts 38 anschließt. Die Außenfläche des dritten Abschnitts 41 ist von einem Dichtring 43 umfaßt, der das Mundstück 34, 35 gegen das Unterteil 31 abdichtet. Die Abschnitte 38, 39 und 42 des Füllventils 27 sind in Höhe der Ventilhalteplatte 25 angeordnet, wobei am Außenumfang des vierten Abschnitts 42 ein zusätzlicher Dichtring 44 zur Abdichtung gegen die Ventilhalteplatte 25 anliegt.

Der Schieber 36, 37 ist an seinem dem Mundstück 34, 35 abgewandten Ende mit einer Ventilschieberstange 45 verbunden. Die Verbindung erfolgt mittels einer Verbindung 46, die es ermöglicht, den Schieber 36, 37 nach Abnahme des Mundstücks 34, 35 einfach auszutauschen. Die Ventilschieberstange 45 ragt aus einem auf der Oberseite des Oberteils 32 angeordneten Abschlußdeckels 48 heraus. Dieser der Führung der Ventilschieberstange 45 dienende Abschlußdeckel 48 ist mittels Schraubverbindungen 49 (von denen in der Zeichnung lediglich eine Schraubverbindung 49 dargestellt ist) mit dem Oberteil 32 verbunden. Auf der dem Oberteil 32 zugewandten Seite des Abschlußdeckels 48 ist die Ventilschieberstange 45 von einem Faltenbalg 50 umfaßt. Der Faltenbalg 50 hat eine Faltenbalgdichtung 51, die auf einem an dem Oberteil 32 ausgebildeten, umlaufenden Bund 52 anliegt, und die von dem Abschlußdeckel 48 in Richtung des Bundes 52 gepreßt wird. Auf der dem Mundstück 34, 35 zugewandten Seite ist das Ende des Faltenbalges 51 von einem Stahlspannring 54 umfaßt. Damit der Stahlspannring 54 das Ende des Faltenbalges 50 am entsprechenden Ventilschieberstangenabschnitt dichtend und unverrückbar andrückt sind in diesem Bereich an dem Umfang der Ventilschieberstange 45 mehrere aus der Ventilschieberstange 45 herausragende, radial umlaufende Dichtbunde 56 vorgesehen, in die der Stahlspannring 54 durch seine Vorspannung das Ende des Faltenbalges 50 eindrückt, und somit dieses gegen die Ventilschieberstange 45 abdichtet und hält.

Um eine synchrone Bewegung aller Füllventile 27 zu ermöglichen sind die den Verbindungen 46 abgewandten Enden jeder Reihe von Ventilschieberstangen 45 an Druckleisten 57 befestigt. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist sind die Druckleisten 57 wiederum in zwei Profilleisten 58 verschiebbar befestigt. Die in Förderrichtung der Verpackungsbahn 2 verlaufenden, in etwa in Deckung mit den längsseitigen Randzonen der Verpackungsbahn 2 angeordneten Profilleisten 58 sind aus der Montagetechnik und dem Vorrichtungs- und Apparatebau hinlänglich bekannt, und werden deshalb nicht näher beschrieben. Wesentlich ist lediglich, daß die Profilleisten 58 auf der den Druckleisten 57 zugewandten Unterseite jeweils eine durchgehende Längsnut 59 aufweisen. Gegen diese Längsnut 59 ist jeweils ein Ende einer Druckleiste 57 mittels eines Nutsteines 61 und einer mit dem Nutstein 61 zusammenwirkenden Schraube 62 gepreßt, so daß nach Lösen der Schraube 62 der Nutstein 61 und somit die Druckleiste 57 in bezug auf die Profilleiste 58 verschiebbar ist.

Die in Förderrichtung der Verpackungsbahn 2 betrachtet vorderen und hinteren Enden der beiden Profilleisten 58 sind mit je einem Pneumatikzylinder 63 verbunden. Dazu sind die in Längsrichtung der Ventilschieberstangen 45 wirkenden, zylindrischen Ventilstangen der Pneumatikzylinder 63 beispielsweise mit einem Außengewinde versehen, die in Nutsteinen 64 eingeschraubt sind, die in an der Oberseite der Profilleisten 58 verlaufenden Längsnuten 65 angeordnet sind. Die Pneumatikzylinder 63 sind mittels eines gemeinsamen oder jeweils eines getrennten Steuerblockes so ansteuerbar, daß die beiden Profilleisten 58 von den vier Pneumatikzylindern 63 synchron auf- und abbewegt werden.

Die den Profilleisten 58 abgewandten Oberseiten der Pneumatikzylinder 63 sind an der Unterseite eines zweiten Rahmens 66 befestigt. Der zweite Rahmen 66 hat zwei quer zu den Profilleisten 58 und parallel zu den Druckleisten 57 angeordnete Träger 67, die die Druckleisten 57 beidseitig überragen, sowie zwei Verbindungsträger 68. Die Träger 67 und die Verbindungsträger 68 bilden zusammen den rechteckigen zweiten Rahmen 66 aus. In den beiden den Längsträgern 13 zugewandten Endbereichen der Verbindungsträger 68 ist jeweils eine Spindelmutter 69 integral angeordnet. Eine weitere Spindelmutter 69 ist in der Mitte des einen, den Längsträgern 13 entgegengesetzten Verbindungsträgers 68 in identischer Weise gelagert.

Die in der Fig. 4 dargestellte Lagerung der Spindelmutter 69 weist einen der Außenkontur der Spindelmutter 69 angepaßten, an seiner Außenfläche in einem oberen Bereich 70 und einem unteren Bereich 71 kugelförmigen Grundkörper 72 auf, in dem die Spindelmutter 69 eingepreßt oder eingeklebt ist. Die Bereiche 70 und 71 liegen an sphärisch gewölbten Flächen 73, 74 zweier Lagerschalen 75, 76 an, die sich in einem gemeinsamen Spindelmuttergehäuse 77 befinden, welches wiederum in dem Träger 68 angeordnet ist. Um den Grundkörper 72 und somit die Spindelmutter 69 gegen die Lagerschalen 75, 76 zu fixieren ist für jede Spindelmutter 69 ein Fixierstift 78 vorgesehen, der zwischen den Bereichen 70 und 71 auf die Außenfläche des Grundkörpers 72 einwirkt.

In den Spindelmuttern 69 ist jeweils eine Spindel 79 bis 81 drehbar gelagert, die sich in Wirkrichtung der Pneumatikzylinder 63 erstrecken, und in der Traverse 17 bzw. den Querträgern 16 angeordnet sind, so daß die Spindeln 79 bis 81 in der Draufsicht die Ecken eines gedachten Dreiecks bilden (Fig. 2). Die eine, in dem Verbindungsträger 68 angeordnete Spindel 79 ist mit einem zweiten Servomotor 84 gekoppelt, der in der Mitte der Traverse 17 des ersten Rahmens 15 angeordnet ist. Auf dem dem Servomotor 84 zugewandten Ende der Spindel 79 ist ein Zahnriemenrad 85 drehfest befestigt, das einen Zahnriemen 86 antreibt. Der Zahnriemen 86 ist um jeweils ein zusätzliches Umlenkrad 87 geführt, das drehfest auf seiner jeweiligen Spindel 80, 81 in Höhe des Zahnriemenrads 85 befestigt ist. Um den Zahnriemen 86 zu führen und gegen das Zahnriemenrad 85 und die Umlenkräder 87 zu spannen sind mehrere Rollen 88 vorgesehen, die auf den Trägern 67 und den Verbindungsträgern 68 zwischen dem Zahnriemenrad 85 und den Umlenkrädern 87 angeordnet sind.

Die oben beschriebene Vorrichtung 10 arbeitet wie folgt: Zum Abfüllen der Verpackungsbehälter 1 wird die Verpackungsbahn 2 um eine Vorzugslänge mittels einer nicht dargestellten Fördereinrichtung taktweise in die Vorrichtung 10 gefördert. Sobald die Verpackungsbehälter 1 unterhalb der Füllventile 27 zum Stillstand gekommen sind, wird der erste Servomotor 20 derart angetrieben, daß der erste Rahmen 15 aus seiner oberen Endposition in seine untere Endposition verfahren wird. Durch die Relativbewegung zwischen den Gehäusen 28 und Schiebern 36, 37 tritt dadurch in den Füllventilen 27 befindliches Produkt aus den Mundstücken 34, 35 aus, und wird in die Verpackungsbehälter 1 abgegeben. Da die Gehäuse 28 der Füllventile 27 in der mit dem ersten Rahmen 15 verbundenen Ventilhalteplatte 25 angeordnet sind tauchen weiterhin beim Absenken des ersten Rahmens 15 die Mundstücke 34, 35 zur Schaum- oder Spritzvermeidung in die Verpackungsbehälter 1 ein. Spätestens wenn die Füllventile 27 bzw. die Gehäuse 28 ihre untere Endposition erreicht haben wird der zweite Servomotor 84 angesteuert, so daß der zweite Rahmen 66 aus seiner oberen Endlage ebenfalls in Richtung der Verpackungsbehälter 1 bewegt wird. Dabei werden die mittels der Druckleisten 57 mit dem zweiten Rahmen 66 verbundenen Ventilschieberstangen 45 in Richtung der Verpackungsbehälter 1 bewegt, wobei das Schließen der Füllventile 27 eingeleitet wird. Das Verschließen und Abdichten der Füllventile 27 an sich, das heißt das Verschließen der Mundstücke 34, 35 durch die Schieber 36, 37 wird durch die vier Pneumatikzylinder 63 bewirkt. Diese werden angesteuert, sobald der zweite Servomotor 84 den zweiten Rahmen 66 in seine untere Endposition verfahren hat. Durch dieses von den Pneumatikzylindern 63 bewirkte Verschließen der Füllventile 27 wird bewirkt, daß die relativ große Ventilschließkraft ausschließlich durch die Pneumatikzylinder 63 erzeugt wird. Weiterhin läßt sich durch eine entsprechende Ansteuerung eine Feinanpassung an das jeweilige Produkt erzielen.

Während des Abgebens des Produktes aus den Füllventilen 27 kann es ggf. erforderlich sein, mit steigendem Füllpegel in den Verpackungsbehältern 1 die Füllventile 27 wieder etwas anzuheben, damit kein Produkt die Mundstücke 34, 35 äußerlich verunreinigt. Diese Aufwärtsbewegung des ersten Rahmens 15 wird durch den ersten Servomotor 20 bewirkt.

Nachdem die Füllventile 27 aus den Verpackungsbehältern 1 herausgefahren sind und das gewünschte Volumen abgegeben wurde wird die Verpackungsbahn 2 um eine Vorschublänge weitergefördert, worauf sich die Vorgänge wie oben beschrieben wiederholen.

Ergänzend wird erwähnt, daß es bei entsprechend ausladender Größe der Vorrichtung 10 zur Schwingungsreduzierung beim schnellen Anheben und Absenken des ersten Rahmens 15 sinnvoll sein kann, die Massen wie beispielsweise den Servomotor 84 auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Rahmens 15, also im Bereich der Führungssäulen 13 anzuordnen, wodurch sich entsprechend auch die Anordnung der Spindeln 80, 81 ändert.

Weiterhin kann anstelle der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Führungssäulen 13 der erste Rahmen 15 auch mittels mehrerer, jeweils beispielsweise in Eckbereichen des ersten Rahmens 15 angeordneten Spindeln bewegt werden. Der Antrieb des ersten Rahmens 15 erfolgt in diesem Fall entsprechend dem Antrieb des zweiten Rahmens 66 mittels eines einzigen Antriebsmotors, der die Spindeln über einen Zahnriemen antreibt.

Claims (6)

1. Vorrichtung (10) zum Abfüllen eines flüssigen, pastösen oder partikelhaltigen Produktes in Verpackungsbehälter (1), mit mehreren, in einem auf- und abbeweglichen Halteelement (25) angeordneten Füllventilen (27), deren Ausschuborgane (36, 37) mittels eines gemeinsamen Antriebs synchron auf- und abbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschuborgane (36, 37) mit zueinander verschiebbaren Trägerleisten (57) verbunden sind, daß die Trägerleisten (57) mittels wenigstens eines Pneumatikzylinders (63) und eines ersten Servomotors (84) auf- und abbeweglich sind, wobei die Pneumatikzylinder (63) und der erste Servomotor (84) an einem ersten Rahmen (66) angeordnet sind und daß der erste Rahmen (66) mittels eines an einem zweiten Rahmen (15) angeordneten zweiten Servomotors (20) beweglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Rahmen (66) Spindelmuttern (69) angeordnet sind, in denen Spindeln (79, 80, 81) gelagert sind und daß die Spindeln (79, 80, 81) mittels des ersten Servomotors (84) angetrieben sind, der auf einen die Spindeln (79, 80, 81) umschlingenden Zahnriemen (86) wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pneumatikzylindern (63) und den Trägerleisten (57) Profilschienen (58) mit Längsnuten (59) angeordnet sind und daß die Trägerleisten (57) in den Längsnuten (59) verschieb- und befestigbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement als Halteplatte (25) mit den Füllventilen (27) angepaßten Aussparungen (24) ausgebildet ist und daß die Halteplatte (25) am zweiten Rahmen (15) austauschbar befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Füllventil (27) ein rohrförmiges Zwischenstück (29) aufweist, an das im Feingußverfahren hergestellte Ober- (32) und Unterteile (31) angeschweißt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an das Unterteil (31) ein Mundstück (34, 35) anbringbar ist, das mit einem dem Mundstück (34, 35) angepaßten Schieberelement (36, 37) zusammenwirkt.