DE3808761C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

In verschiedenen Industriezweigen werden die Behälter mit Flüssigkeiten befüllt, die dann an weiterverarbeitende Betriebe oder direkt an den Verbraucher abgegeben werden. Hierbei wird regelmäßig so vorgegangen, daß der aus Kunststoff bestehende und zusammengelegte Behälter vom bedienenden Personal ohne besondere Positionierung des Behälterhalses in den Karton oder eine den Karton entsprechende Formschablone eingebracht wird. Da der Behälter verformbar ist besteht die Gefahr, daß beim Abfüllen, wenn in den Hals des Behälters eine Abfüllvorrichtung eingefahren wird, Flüssigkeit teilweise aus dem Behälter herausspritzt, da der Behälter keine exakte Position mit Bezug auf das Abfüllrohr einnehmen kann. Des weiteren werden bei dieser Art Befüllung die Deckelklappen des Kartons verformt, da die Zugänglichkeit zum Behälterhals durch die nach oben gerichteten Deckelklappen versperrt wird.

Als Ersatz für die üblichen, materialaufwendigen Kunststoffbehälter, deren Entsorgung sich zunehmend problematisch darstellt, werden die vorgenannten, flexiblen Behälter eingesetzt. Die Stabilität der Verpackung wird durch den Außenkarton gegeben, der in Recycling aufgearbeitet werden kann. Ist nun ein solcher Behälter abgefüllt, dann wird er mit einem Deckel mit Gewinde versehen, der entweder mit Hand oder maschinell auf den Hals gesetzt und mit ihm verschraubt wird. Beim maschinellen Aufsetzen und Verschrauben des Deckels kann es zur Beschädigung des Behälters kommen, da die Auszugsmomente über den Hals in den ganzen Behälter eingeleitet werden. Im Bereich, wo der Hals in den Körper des Behälters übergeht, können dabei Spannungen auftreten, die zur Beschädigung des Behälters führen können.

Verfahren bzw. Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind z.B. in der US-PS 46 74 266 beschrieben. Im bekannten Falle handelt es sich um eine Einrichtung zum Füllen von Beuteln mit einem Material und zum Verschließen derselben. Die Einrichtung besteht aus einem Paar Kettenförderer, die in parallel vertikaler Ebene angeordnet sind, sowie Greifern für diese Beutel, die zwischen den Kettenförderern gehalten werden, so daß sie eine Mehrzahl von Paaren bilden. Ferner besitzt die Einrichtung Führungsrollen, die zum Führen der Greifer dienen. Eine solche Einrichtung ist vorgesehen und geeignet für Plastiksäcke, die in keiner weiteren Verpackung, insbesondere Karton untergebracht sind.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch das bzw. die vor allem in Kartons angeordnete und aus einem elastisch verformbaren Material bestehende Behälter nach Prüfung ihrer Funktionsfähigkeit abgefüllt und abgeschlossen werden, ohne dabei den Karton oder Behälter zu beschädigen.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 3 gelöst.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Handelt es sich um eine Vorrichtung, bei der die Behälter von einer Fördereinrichtung befördert werden, dann ist es zweckmäßig, wenn die Haltevorrichtung ebenfalls von einer Fördereinrichtung getragen ist, wobei die Geschwindigkeit der Behälter der Geschwindigkeit der Haltevorrichtung entspricht, so daß im wirksamen Zustand der Haltevorrichtung, ihre Relativlage mit Bezug auf die Behälter konstant ist.

Bezüglich der Handhabbarkeit der Haltevorrichtung ist es zweckmäßig, wenn sie mit mindestens einem Arbeitszylinder zusammenarbeitet, der bewirkt, daß die Backen eine wirksame und eine unwirksame Arbeitsstellung einnehmen können. Ist hierbei die Haltevorrichtung etwa vertikal ausgerichtet, dann ist es zweckmäßig, wenn die Backen etwa rechtwinklig von der Haltevorrichtung abstehen und so ausgebildet sind, daß sie den Hals formschlüssig umgreifen können und ihn von oben her für die Abfülleinrichtung zugänglich machen. Dies hat den Vorteil, daß die Haltevorrichtung kein Hindernis für die Abfüllvorrichtung darstellt. Bezüglich eines guten Transportes der Behälter ist es zweckmäßig, wenn die Behälter- Fördereinrichtung als ein endloses Band mit Mitnehmern ausgebildet ist.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einer exakten Positionierung der Behälteröffnung zusammen mit der Kartonage vom Abfüllvorgang bis zum beendeten Verschließvorgang. Dadurch wird eine betriebssichere und vor allem schmutzfreie Konfektionierung der Objekte gewährleistet.

Zum Aufblasen des flexiblen Behälters wird sein Hals auf einen Aufnahmedorn mit Quetschdichtung aufgesteckt. Dadurch ist der Hals genau für die Übergabe in das Transportsystem fixiert. Außerdem kann über eine zeitlich begrenzte Konstant- Druckmessung die Dichtigkeit des Behälters, gewöhnlich eine flexible Innenhülle, während des Übergangvorganges überprüft werden.

Durch die konstruktiven Merkmale des Transportsystems werden während der Abfüll- und Verschließvorgänge Form und Lage der Deckelklappe des Deckelkartons nicht verändert, so daß eine automatische Weiterverarbeitung der abgefüllten Objekte, z.B. in einer Kartonverschließmaschine, problemlos gewährleistet werden kann. Der Karton kann voll automatisch über einen Kartonaufrichter der Vorrichtung zugeführt werden.

Des weiteren kann die Vorrichtung durch eine automatische Innenhüllenübergabe ergänzt werden.

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

Fig. 1 in perspektivischer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Abfüllen und Verschließen von Behältern,

Fig. 2 eine vertikale Draufsicht auf zwei einen Hals haltende Backen,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Greifvorrichtung in Stirnansicht,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Greifvorrichtung nach Fig. 4 in Richtung des Pfeiles V,

Fig. 6 eine vertikale Draufsicht auf die Backen der Greifvorrichtung nach Fig. 4 in Richtung des Pfeiles VI,

Fig. 7 eine weitere Greifvorrichtung in Seitenansicht und teilweise geschnitten, entlang der Linie VII-VII nach Fig. 9,

Fig. 8 die in Fig. 7 dargestellte Greifvorrichtung, die von einer Transporteinrichtung getragen ist,

Fig. 9 die in Fig. 8 dargestellte Greifvorrichtung in Stirnansicht in Richtung des Pfeiles IX und in Arbeitsposition,

Fig. 10 die in Fig. 9 dargestellte Greifvorrichtung in unwirksamen Zustand und

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI nach Fig. 9.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Abfüllen und Verschließen von aus flexiblen Werkstoffen bestehenden Behältern 10 mit jeweils einem Hals 12 (vgl. Fig. 2 und 3), dessen Mündung mittels eines Verschlusses 14 abschließbar ist. Der Behälter 10 befindet sich in einem Karton 16.

Das Abfüllen und Verpacken des Behälters wird wie folgt durchgeführt. In der Aufnahme- und Übergabestation I wird der Karton 16 mit einem zusammengelegten Behälter 10 bereitgestellt. Über dem vorbereiteten Karton 16 wird der in Anlieferungszustand zusammengelegte Behälter (Innenhülle) 16 manuell von Hand gebracht und sein Hals 12 auf die Quetschdichtung 18 des Aufnahmedornes 20 gesteckt. Durch einen Kurzhubzylinder 21 wird die Dichtung 18 gequetscht, der Hals dicht mit dem Aufnahmedorn 20 verbunden und die Innenhülle gehalten. Die Betätigung des Kurzhubzylinders 21 kann mit Knopfdruck von Hand oder mittels Fußschaltung von einer Bedienungsperson ausgelöst werden. In der Folge wird dann der Behälter 10 automatisch über einen Pneumatikzylinder 23 ein Stück in den darunterliegenden Karton 16 eingetaucht und anschließend über eine Bohrung im Aufnahmedorn 20 aufgeblasen. Durch das leichte Ausbeulen des Behälters 10 füllt dieser den Karton an seinem Umfang voll aus. Beide Teile, d.h. der Behälter 10 und der Karton 16, sind hierbei form- und kraftschlüssig verbunden. Danach wird über ein Führungsgestänge 25 und einen Pneumatikzylinder 27 der Behälter 10 und Karton 16 auf die Bahn 29 der Fördereinrichtung 30 der Vorrichtung gebracht. Die Bahn 29 hat mehrere Mitnehmer 32 und 33.

Der geöffnete Zangenkopf 37 in Station I steht zur Aufnahme des Behälters 10 bereit. Während der Überbringung des Behälters samt Karton von der Aufnahmeposition I in den Zangenkopf 37 kann eine Konstant-Druckmessung mit der Aufblasluft durchgeführt werden. Damit wird die Dichtigkeit des Behälters 10 überprüft. Über einen Pneumatikzylinder 39 wird der Zangenkopf 37 mittels einer Kniehebelanordnung 40 (vgl. Fig. 4) geschlossen. Der Aufnahmedorn 20 löst sich vom Hals 12 und begibt sich in Grundstellung. Durch das Ausfahren des oberen Führungssegmentes 42 durch einen Pneumatikzylinder 44 setzt der Pneumatikzylinder 39 seine Bewegung fort und bringt den Zangenkopf 37 in seine untere Stellung (in Fig. 1 punktiert dargestellt). Damit befindet sich der Behälter 10 in seiner endgültigen Arbeitsposition im Karton. Ein über einen Pneumatikzylinder 46 eingefahrenes unteres Führungssegment 48 und die Kniehebelkonstruktion 40 gewährleisten diese Position.

Die Aufgabe des Behälters kann auch voll automatisch erfolgen, wenn neben dem vorbereiteten und automatisch zugeführten Karton 16 ein Stapelmagazin mit aufgereihten Innenhüllen aufgebaut wird. Durch die Verlängerung des Führungsgestänges 25 kann dann der Aufnahmedorn 20 über dem Stapelmagazin zur Aufnahme der Innenhüllen, die von ihm aus dem Magazin aufgepickt werden, positioniert werden.

In der Station II erfolgt die Befüllung der Behälter 10. Mit der Fördereinrichtung 30 wird der Karton 16 samt Behälter 10 in die nächste Station transportiert. Die Position des Zangenkopfes 37 wird durch eine untere Führung 50, die sich entlang der Fördereinrichtung 30 erstreckt, gewährleistet. Der Behälter 10 kann durch Eintauchen eines nicht dargestellten Füllrohres in den Hals 12 gefüllt werden.

In der Station III erfolgt das Verschließen des Behälters 10.

Der befüllte Behälter 10 wird über die Fördereinrichtung 30 in die Station III gebracht. Dabei arbeitet der Karton 16 mit einem Mitnehmer 32 der Fördereinrichtung 30 zusammen. Der Karton 16 könnte auch auf blanken Auflageschienen gleiten. Ist der Behälter 10 in der Station III angekommen, dann wird er über einen Pneumatikzylinder 52 vorsichtig entlüftet. Danach wird über eine in Warteposition stehende Schließeinrichtung mit Schraubverschluß der Hals 12 des Behälters 10 verschlossen. Mit einem Rückholzylinder 54 wird der Zangenkopf 37 geöffnet. Die in Schraubposition noch stillstehende Schließeinrichtung hat dann noch eine Abwärtsbewegung von 25 bis 30 mm zu machen, um den Hals in den Behälter 10 einzudrücken. Dann geht die Schließeinrichtung in ihre Ausgangsstellung zurück. Ein unteres Führungselement 56 wird über einen Zylinder 57 zurückgefahren, und der Rückholzylinder 54 setzt seine Bewegung fort und bringt den Zangenkopf 37 wieder in die obere Position (punktiert dargestellt). Ein oberes Führungselement 60 fährt über einen Pneumatikzylinder 62 ein. Mit dem folgenden Arbeitstakt läuft der befüllte Behälter samt Karton aus der Vorrichtung zum automatischen Verschließen der Deckelklappen des Kartons 16. Der Zangenkopf 37 wird über eine Fördereinrichtung 64, z.B. eine endlose Kette, zur Station I zurückgeführt. Eine obere Führungsebene 66 und ein Rastbolzen 68 (vgl. Fig. 5) gewährleisten seine vorbereitete Stellung für die Station I.

Man erkennt, daß die Fördereinrichtung 64 gleichzeitig mehrere Zangenköpfe tragen kann, so daß während ein erster Behälter aufgeblasen und zur Aufnahme in Station I gebracht wird, ein zweiter mit Flüssigkeit gefüllt und ein dritter mit einem Verschluß versehen werden kann. Die Fig. 2 bis 6 lassen erkennen, daß die Backen 70 und 71 innenseitig konkav sind, so daß sie in ihrem wirksamen Zustand (Fig. 2 und 3) mit dem Hals 12 fest verbindbar sind. Dies ist insofern wichtig, als alle in den Hals 12 eingeleiteten Kräfte über die Backen 70 und 71 in die Greifvorrichtung übertragen werden können.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen, daß die Greifvorrichtung einen Führungsblock 76 besitzt, durch den der Zangenkopf mit dem Förderband kraftschlüssig verbindbar ist. Im Führungsblock 76 läuft eine doppelte Säulenführung 80 und 81 auf und ab.

Die Backen 70 und 71 werden über das doppelte Kniehebelgelenk 40 und eine Stange 74 bewegt. Die Greifstellung bleibt durch die Anordnung der Kniehebelgelenke gewährleistet. Die geöffnete Stellung wird durch die Rastbolzen 68 ermöglicht. Ein mit den beiden Führungssäulen 80 und 81 fest verbundener Führungsteil 84 läuft auf der oberen oder unteren Führungsebene 66 bzw. 50 entsprechend der Position des Zangenkopfes im System. Die Schließ- und Hubbewegungen werden pro Station durch den Pneumatikzylinder 39 bzw. 54 durchgeführt. Beide Pneumatikzylinder wirken auf ein Oberteil 86. Durch entsprechende Manipulation der Führungssegmente werden zunächst die Führungs- bzw. Schließbewegungen der Backen 70 und 71 und anschließend die Hubbewegungen durchgeführt. Bei der Aufwärtsbewegung in Station III schlägt ein Anschlag 88 (Fig. 5) am Führungsteil 84 an und damit wird die gesamte Säulenführung nach oben bewegt.

In den Fig. 7 bis 11 ist eine Greifvorrichtung dargestellt, bei der der Führungsblock 90 mit der umlaufenden Fördereinrichtung 64 kraftschlüssig verbunden ist. Im Führungsblock 90 läuft eine T-Führung 91 auf und ab. An die T-Führung 91 ist ein Lagerblock 94 als Träger für die Zangenbacken 70 und 71 gebaut. Die Backen 70 und 71 sind in Bolzen 95 gelagert, wobei die Bolzen und die Zangenbacken über jeweils einen Stift 96 miteinander verbunden sind. Über eine Spannkurve 97 und Rollen 92 werden die Backen 70 und 71 bewegt. In der oberen Stellung der Spannkurve 97 sind die Zangenbacken 70 und 71 geschlossen. In den beiden Bolzen 95 sind Schenkelfedern 93 so eingebaut, daß beim nach unten Fahren der Spannkurve 97 ihre Federkraft die Zangenbacken 70 und 71 öffnen. Über eine Schubstange 99 wird die Bewegung der Backen 70 und 71 bewirkt. Zur Bewegungsübersetzung ist ein Zahnrad 100 vorgesehen, das mit dem Bolzen 98 in der T-Führung gelagert ist. Wird die teilweise verzahnte Schubstange 99 nach unten gedrückt, bewegt sich die ebenfalls teilweise verzahnte Spannkurve 97 nach oben und die Backen 70 und 71 schließen. Zum Öffnen wird die Schubstange 99 nach oben gefahren.

Ein Führungsteil 101 ermöglicht die Positionierung des Zangenkopfes in der unteren und oberen Führung 102, wie bereits bei den Fig. 2 bis 6 beschrieben. Das Führungsteil 101 ist über einen Gewindestift 104 beidseitig an die T-Führung 91 angelenkt. Das Oberteil 105, das mit der Schubstange 99 durch einen Stift 107 verbunden ist, wird wie bei der erstgenannten Greifvorrichtung betätigt. Der Hub für die Zangenöffnung wird durch einen Stiftanschlag 110 nach oben begrenzt. Die Schubstange 99 wird in der T-Führung mit Abdeckung 111 geführt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Prüfen, Abfüllen und Verschließen von aus elastisch verformbaren Werkstoffen bestehenden Behältern, die von einer Fördereinrichtung, z.B. Rollbahn, Band, Schiene, Elevator, Schwenkarme oder dgl., von der Anfangsstation bis zur Entnahme- bzw. Ausgabestation transportiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der einen Hals besitzende und in einem offenen Karton zusammengelegte Behälter an eine Druckluftleitung angeschlossen und so lange mit Druckluft gefüllt wird, bis er eine Abfüllposition eingenommen hat und seine Funktionsfähigkeit festgestellt wurde,
daß danach der Hals von einer während des Abfüllens und Verschließens mit Bezug auf den Hals etwa konstante Relativlage einnehmenden Halte- oder Greifvorrichtung so festgehalten wird, daß die Mündung des Halses mit einer Abfüll- und Verschleißeinrichtung in Wirkverbindung gebracht werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung von derselben oder einer anderen Fördereinrichtuntg, deren Transportgeschwindigkeit der Transportgeschwindigkeit der ersten Fördereinrichtung entspricht, getragen wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem mit dem Hals lösbar verbindbaren und an eine Druckluftleitung anschließbaren Aufnahmedorn, durch den der Behälter mit Druckluft gefüllt werden kann, sowie einer Quetschdichtung, wobei der Aufnahmedorn mit Bezug auf die Mündung des Behälters ein- und ausfahrbar ist und z.B. mit einem Arbeitszylinder zusammenarbeitet, gekennzeichnet durch, eine zangenartige Haltevorrichtung (37) mit zwei Backen (70, 71), die in ihren wirksamen Positionen den Hals (12) des Behälters (10) festhalten, eine Abfülleinrichtung mit einem in den Behälter ein- und ausfahrbaren Füllrohr sowie eine Schließeinrichtung, durch die der Behälter (10) mittels eines Verschlusses verschließbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Behälter von einer Fördereinrichtung transportiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Haltevorrichtung (37) von einer Fördereinrichtung (64) getragen ist, wobei die Geschwindigkeit der Behälter (10) der Geschwindigkeit Haltevorrichtung (37) entspricht, so daß im wirksamen Zustand der Haltevorrichtung (37) ihre Relativlage mit Bezug auf die Behälter (10) konstant ist, und
daß der Aufnahmedorn (20) quer zur Fördereinrichtung (64) hin und her bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (37) mit mindestens einem Arbeitszylinder (54) zusammenarbeitet, der bewirkt, daß die Backen (70, 71) eine wirksame und eine unwirksame Arbeitsstellung einnehmen können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Haltevorrichtung etwa vertikal ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (70, 71) etwa rechtwinklig von der Haltevorrichtung (37) abstehen und so ausgebildet sind, daß sie den Hals (12) formschlüssig umgreifen können und ihn von oben her für die Abfülleinrichtung zugänglich machen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (37) den Behälter (10) während seiner gesamten Transportzeit festhält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter-Fördereinrichtung (30) als ein endloses Band mit Mitnehmern (32, 33) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß etwa im mittleren Abschnitt und oberhalb der Behälter- Fördereinrichtung (30) eine Abfüll- und eine Verschließeinrichtung angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter-Fördereinrichtung (30) und die Haltevorrichtung-Fördereinrichtung (64) mit gleicher Taktzeit und gleicher Geschwindigkeit arbeiten.