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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einheit zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen
auf Verpackungen von fließfähigen Nahrungsmitteln.
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Bekanntermaßen werden
zahlreiche fließfähige Nahrungsmittel,
wie zum Beispiel Fruchtsaft, UHT-Milch (ultrahocherhitzte Milch,
H-Milch), Wein, Tomatensauce etc. in Verpackungen verkauft, die aus
sterilisiertem Verpackungsmaterial hergestellt werden.
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Ein
typisches Beispiel dieser Art von Verpackung ist die parallelepipedförmige Verpackung
für flüssige oder
fließfähige Nahrungsmittel,
die als Tetra Brik Aseptic (eingetragenes Warenzeichen) bekannt ist,
die durch Falzen und Siegeln einer Bahn aus mehrschichtigem Verpackungsmaterial
hergestellt wird. Das Verpackungsmaterial weist eine Mehrschichtenstruktur
auf, die eine Schicht aus Fasermaterial, wie zum Beispiel Papier,
umfasst, die auf beiden Seiten mit Schichten aus Heißsiegelungs-Kunststoff,
wie zum Beispiel Polyethylen, bedeckt ist sowie im Falle von aseptischen
Verpackungen für
langhaltbare Erzeugnisse, wie zum Beispiel UHT-Milch (H-Milch),
mit Aluminiumfolie, die auf einer Schicht aus Heißsiegel-Kunststoff überlagert
ist und die wiederum mit einer weiteren Schicht aus Heißsiegel-Kunststoff
bedeckt ist, welche schließlich
die Innenseite der Verpackung bildet, die mit dem Nahrungsmittel
in Kontakt kommt.
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Bekanntermaßen werden
die genannten Verpackungen auf vollautomatischen Verpackungsmaschinen
hergestellt, auf denen ein durchgehendes Rohr aus dem als Bahn zugeführten Verpackungsmaterial
ausgebildet wird; die Bahn aus Verpackungsmaterial wird auf der
Verpackungsmaschine selbst sterilisiert, zum Beispiel durch Aufbringen
eines chemischen Sterilisationsmittels, wie zum Beispiel einer Wasserstoffperoxid-Lösung, die
nach Abschluss der Sterilisation von den Oberflächen des Verpackungsmaterials
entfernt wird, zum Beispiel durch Erwärmen verdampft wird; und die
wie beschrieben sterilisierte Bahn aus Verpackungsmaterial wird
in einer geschlossenen, sterilen Umgebung gehalten und wird gefaltet
und in Längsrichtung
gesiegelt, um ein vertikales Rohr zu bilden.
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Das
Rohr wird mit sterilisiertem oder steril verarbeitetem Nahrungsmittel
gefüllt
und gesiegelt und entlang gleichmäßig beabstandeter Querabschnitte
geschnitten, um Pillow Packs herzustellen, die danach mechanisch
gefaltet werden, um die fertigen, zum Beispiel im Wesentlichen parallelepipedförmigen,
Verpackungen herzustellen.
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Alternativ
dazu kann das Verpackungsmaterial in Rohteile zugeschnitten werden,
die auf Formspindeln zu Verpackungen gefaltet werden und die danach
mit dem Nahrungsmittel gefüllt
und gesiegelt werden. Ein Beispiel dieser Art von Verpackung ist der
sogenannte Gable-Top-Karton, der unter dem Handelsnamen Tetra Rex
(eingetragenes Warenzeichen) bekannt ist.
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Nachdem
sie ausgebildet worden sind, können
Verpackungen des oben genannten Verpackungstyps weiteren Bearbeitungsvorgängen unterzogen
werden, wie zum Beispiel dem Aufbringen einer verschließbaren Öffnungsvorrichtung.
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Die
am weitesten verbreitete Öffnungsvorrichtung
umfasst einen Rahmen, der eine Öffnung
bildet und um einen durchbohrbaren oder entfernbaren Abschnitt der
Oberwand der Verpackung angebracht ist; sowie einen Verschluss,
der an dem Rahmen angelenkt oder angeschraubt ist und der entfernbar
ist, um die Verpackung zu öffnen.
Alternativ dazu sind andere, zum Beispiel gleitende, Öffnungsvorrichtungen
in der Anwendung bekannt.
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Der
durchbohrbare Abschnitt der Verpackung kann zum Beispiel durch ein
sogenanntes „vorlaminiertes" Loch gebildet werden,
das heißt durch
ein Loch, das in der faserhaltigen Schicht des Verpackungsmaterials
ausgebildet wird, bevor es mit der Sperrschicht abgedeckt wird,
die somit unversehrt bleibt und das Loch schließt, um luftdichte, aseptische
Siegelung zu gewährleisten,
und dabei gleichzeitig leicht durchbohrbar ist.
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In
dem Fall von aseptischen Verpackungsmaschinen werden die beschriebenen Öffnungsvorrichtungen
normalerweise durch eine Online-Applikationsmaschine hinter der
Verpackungsmaschine kontinuierlich, gerade auf die ausgebildeten
Verpackungen aufgebracht.
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Das
Aufbringen der Öffnungsvorrichtungen, zum
Beispiel durch Heißsiegeln
oder Kleben, umfasst verschiedene Vorbereitungsschritte sowohl an der
Verpackung als auch an der Öffnungsvorrichtung. Wenn
die Öffnungsvorrichtung
durch Heißsiegeln
auf die Verpackung aufgebracht wird, werden insbesondere sowohl
die Öffnungsvorrichtung
als auch die äußere Heißsiegelungsschicht
des Verpackungsmaterials, die den durchbohrbaren Abschnitt der Verpackung
umgeben, erwärmt,
um teilweises Schmelzen oder örtliches
Erweichen zu bewirken.
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Nach
erfolgtem Aufbringen auf die Verpackung muss Druck aufgebracht werden,
um die Öffnungsvorrichtung
ausreichend lange auf der Verpackung zu halten, damit die in Kontakt
stehenden Materialien abkühlen
und haften können.
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Wenn
die Öffnungsvorrichtung
auf die Verpackung geklebt wird, muss eines oder müssen beide der
zu klebenden Teile analog dazu mit einer Schicht aus Klebstoff beschichtet
und danach ausreichend lange in innigem Kontakt miteinander gehalten
werden, damit Haftung eintreten kann.
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EP-A-1
215 124, EP-A-1 215 143,
US 3673663 und
EP-A-1 215 144 beschreiben Öffnungsvorrichtungs-Applikationsmaschineneinheiten,
die im Wesentlichen einen kontinuierlich drehenden Karussellförderer umfassen,
welcher die Verpackungen von einer Beladestation zu einer Entladestation
fördert
und der die Öffnungsvorrichtungen
von einer Zuführstation
zu einer Aufbringstation fördert,
die zwischen der verpackungs-Beladestation und der Verpackungs-Entladestation
angeordnet ist und an der die Öffnungsvorrichtungen
auf die jeweiligen Verpackungen aufgebracht werden.
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Insbesondere
ist der Karussellförderer
aus einem Stück
mit einer Anzahl von Lagerungsvorrichtungen zur Aufnahme der jeweiligen
Verpackungen ausgerüstet,
welche sich kontinuierlich entlang einem kreisförmigen Pfad, der sich allmählich durch
die Verpackungs-Beladestation, eine örtliche Erwärmungsstation zum Erwärmen um
den durchbohrbaren Abschnitt der Verpackungen herum, die Öffnungsvorrichtungs-Aufbringstation
und schließlich die
Verpackungs-Entladestation erstreckt, bewegen.
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Der
Karussellförderer
umfasst weiterhin eine Anzahl von Applikationsvorrichtungen, die
zu jeweiligen Lagerungsvorrichtungen zugehörig sind und die sich ebenfalls
entlang einem kreisförmigen
Pfad über den
Pfad der Lagerungsvorrichtungen bewegen.
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Die Öffnungsvorrichtungen
werden zu den jeweiligen Applikationsvorrichtungen an der Beladestation
sowie von dem Karussellförderer
durch eine Anzahl von Erwärmungsstationen
zugeführt,
bevor sie die Applikationsvorrichtung erreichen, an der sie auf
jeweilige Verpackungen aufgebracht werden.
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Da
sie weitaus dicker sind als die am weitesten äußere Schicht der Verpackungen,
dauert das Erwärmen
der Öffnungsvorrichtungen
weitaus länger als
das der Verpackungen.
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Deshalb
benötigen
die Öffnungsvorrichtungen
mehr Erwärmungsstationen
als die Verpackungen und müssen
weitaus länger
in einer jeden gehalten werden.
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In
den Applikationseinheiten in den oben genannten Patenten wurde das
Problem gelöst,
indem der Karussellförderer
und die Auflagevorrichtungen in einem Stück mit demselben mit konstanter
Geschwindigkeit entlang dem jeweiligen Pfad bewegt werden und indem
die Applikationseinheiten mittels durch ein Kurvensystem gesteuerter
drehzahlveränderlicher
Zuführbaugruppen
mit dem Karussellförderer
verbunden werden.
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Insbesondere
führen
die Zuführbaugruppen die
Applikationsvorrichtungen in Schritten an den Erwärmungsstationen
zu, so dass die Öffnungsvorrichtungen
möglichst
lange an den Erwärmungsstationen gehalten
werden, um die Applikationsvorrichtungen integriert mit dem Karussellförderer entlang
anderer Abschnitte ihres Pfades zuzuführen, insbesondere hinter der
Aufbringstation, wo die Applikationsvorrichtungen festen Kontakt
zwischen den Verpackungen und den Öffnungsvorrichtungen gewährleisten müssen, damit
das Heißsiegelmaterial
abkühlen kann
und somit Haftung erzielt wird.
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Applikationseinheiten
der oben kurz beschriebenen Art weisen verschiedene Nachteile auf.
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Insbesondere
ist der Karussellförderer
zum Fördern
der Verpackungen und zum Aufbringen der Öffnungsvorrichtungen äußerst komplex
und kostspielig, vor allem wegen bestimmter Vorgänge, insbesondere des Erwärmens der Öffnungsvorrichtungen,
die von minimaler Dauer ist, was unverträglich mit der Zeit ist, die
der Karussellförderer
benötigt,
um durch eine feststehende Station zu verfahren, so dass komplexe
Mechanismen erforderlich sind, um wenigstens Abschnitte der Bewegung
der Applikationsvorrichtungen von denen des Karussellförderers zu
lösen.
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Angesichts
der kontinuierlichen Bewegung des Karussellförderers und der Tatsache, dass
die Applikationsvorrichtungen und die Auflagevorrichtungen über wenigstens
einen Teil ihrer jeweiligen Pfade gemeinsam verfahren müssen, um
zu ermöglichen, dass
die Öffnungsvorrichtungen
auf die jeweiligen Verpackungen aufgebracht werden und fest an diesen
gehalten werden können,
kann die Haltezeit der Applikationsvorrichtungen an den Erwärmungsstationen
nur maximiert werden, indem starke Beschleunigung und starkes Abbremsen
bei dem Annähern
an und dem Verlassen der Stationen auferlegt werden, was somit zu
möglichen
dynamischen Problemen führt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
Einheit zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen
auf Verpackungen für fließfähige Nahrungsmittel,
die ausgelegt ist, um eine einfache, kostengünstige Lösung für die oben genannten Nachteile,
die typischerweise bei bekannten Einheiten vorhanden sind, bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Applikationseinheit gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
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Ein
bevorzugtes, nicht beschränkendes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf
die anhängenden Zeichnungen
beschrieben werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht einer Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung,
zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen
auf Verpackungen für
fließfähige Nahrungsmittel.
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2 zeigt
eine Seitenansicht eines Teiles der Einheit aus 1,
die eine Druckvorrichtung zum Vorhalten von Anpressdruck zwischen
den Verpackungen und den Öffnungsvorrichtungen,
nachdem die Öffnungsvorrichtungen
aufgebracht worden sind, umfasst, im größeren Maßstab, wobei Teile der besseren
Verständlichkeit
wegen weggelassen worden sind.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines Abschnittes der Druckvorrichtung aus 2 im
größeren Maßstab.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Details aus 3 in
größerem Maßstab.
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Die 5 und 6 zeigen
teilweise geteilte Seitenansichten eines Betätigungselementes der Druckvorrichtung
in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen.
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Die 7 und 8 zeigen
Querschnitte entlang den Linien VII-VII und VIII-VIII in den 5 beziehungsweise 6.
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Die
Verweisziffer 1 in 1 bezeichnet
insgesamt eine Einheit zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen 2 auf
gesiegelte Verpackungen 3 für fließfähige Nahrungsmittel.
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Die
Verpackungen 3 werden wie bereits beschrieben vor der Einheit 1 aus
einem Bogen Verpackungsmaterial hergestellt, der eine Schicht aus
Fasermaterial umfasst, die auf beiden Seiten mit Schichten aus Heißsiegelungs-Kunststoff,
wie zum Beispiel Polyethylen, bedeckt ist. In dem Fall von aseptischen
Verpackungen 3 für
langhaltbare Erzeugnisse, wie zum Beispiel UHT-Milch (H-Milch), umfasst das Verpackungsmaterial
weiterhin eine Schicht aus Sauerstoffsperrmaterial, die zum Beispiel
durch eine Aluminiumfolie gebildet wird, die auf eine Schicht aus
Heißsiegelungs-Kunststoff überlagert
ist und die schließlich
die Innenseite der Verpackungen 3 bildet, welche mit dem
Nahrungsmittel in Kontakt steht.
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Die
Verpackungen 3, die in dem gezeigten Beispiel im Wesentlichen
parallelepipedförmig
sind, umfassen an einer oberen Wand 4 einen durchbohrbaren
Abschnitt 5, der zweckmäßig durch
ein sogenanntes „vorlaminiertes" Loch gebildet wird,
das heißt
durch ein Loch, das in der faserhaltigen Schicht des Verpackungsmaterials
ausgebildet wird, bevor die faserhaltige Schicht mit der Sperrschicht
abgedeckt wird, welche das Loch verschließt, um aseptische, luftdichte
Siegelung zu gewährleisten,
und welche gleichzeitig leicht durchbohrbar ist.
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Die Öffnungsvorrichtungen 2 werden
aus Thermoplast hergestellt und eine jede davon umfasst in bekannter
Weise einen Rahmen 6, der um einen durchbohrbaren Abschnitt 5 an
der Wand 4 einer jeweiligen Verpackung 3 heißgesiegelt
wird und eine Ausgießöffnung (nicht
gezeigt) definiert; sowie einen Verschluss 7 oder einen
Deckel, der an dem Rahmen angeschraubt oder ange lenkt ist, um die
Ausgießöffnung zu
verschließen.
Die Öffnungsvorrichtungen 2 umfassen
zweckmäßig bekannte
Mittel (nicht gezeigt) zum Durchbohren oder Entfernen des durchbohrbaren
Abschnittes 5 der Verpackung 3, um die Verpackung
zu öffnen.
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Die
Einheit 1 umfasst einen ersten Linearschrittförderer 8 zum
Fördern
einer Aufeinanderfolge von Verpackungen 3 entlang einem
vorzugsweise geraden Pfad P1; einen zweiten Linearschrittförderer 9 zum
Fördern
einer Aufeinanderfolge von Öffnungsvorrichtungen 2 entlang
einem geraden Pfad P1 – in dem
gezeigten Beispiel parallel und in der entgegengesetzten Richtung
zu dem Pfad P1; sowie einen Karussellförderer 10, der auf
bekannte Weise im Schrittbetrieb betrieben wird und nicht gezeigt
wird, um die Öffnungsvorrichtungen 2 von
einer Abnahmestation 11, die mit einer der Haltstationen
des zweiten Förderers 9 übereinstimmt,
zu einer Aufbringstation 12 zu fördern, an der die Öffnungsvorrichtungen 2 auf
die jeweiligen Verpackungen 3 aufgebracht werden und die
mit einer der Haltstationen des ersten Förderers 8 übereinstimmt.
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Insbesondere
führt der
Karussellförderer 10 Öffnungsvorrichtungen 2 entlang
einem kreisförmigen
Pfad P3 mit einer vertikalen Achse A, durch eine Anzahl von Zwischenarbeitsstationen 13, 14, 15,
an denen die Öffnungsvorrichtungen 2 angehalten
und erwärmt
werden, um das Material teilweise zu schmelzen, zu. Insbesondere
weisen die Stationen 13 und 14 jeweilige Warmlufterhitzer 16, 17 zum
Erzeugen und Leiten jeweiliger Heißluftstrahlen unter die Öffnungsvorrichtungen 2 an
jeweiligen Stationen 13, 14 auf; und die Station 15 weist
einen Wasserstoffbrenner 18 auf, der eine Mikroflamme zum örtlichen
Erwärmen
des Thermoplasts der Öffnungsvorrichtung 2 aufweist.
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Der
erste Förderer 8 umfasst
eine bewegliche, horizontale Bodenfläche 19, die durch
ein durchgehendes Band oder durch eine Anzahl aneinandergrenzender
Elemente gebildet wird und die eine Tragfläche für die Verpackungen 3 bildet;
sowie seitliche Bandzuführvorrichtungen 20,
die mit jeweiligen gegenüberliegenden
Seiten der Verpackungen 3 zusammenwirken. Insbesondere
sind die beiden Zuführvorrichtungen 20 symmetrisch
in Bezug auf eine vertikale Ebene M, die den Pfad P1 enthält und die senkrecht
zu der beweglichen Fläche 19 und
parallel zu der Achse A ist; und eine jede Zuführvorrichtung 20 umfasst
eine Anzahl von ersten Bändern 21 und eine
Anzahl von zweiten Bändern 22,
die jeweilige Abzweigungen 21a, 22a parallel zu
der Ebene M (1 und 2) und dieser
zugewandt aufweisen und die um zwei Riemenscheiben 25 mit
vertikalen Achsen B parallel zu der Achse A umgeführt werden. Die
Bänder 21 wechseln
sich in vertikaler Richtung mit den Bändern 22 ab und wirken
mittels der aktiven Abzweigungen 21a mit einer Seitenfläche der
Verpackungen 3 zusammen; und die Bänder 22, deren aktive
Abzweigungen 22a nicht in Kontakt mit den Verpackungen 3 kommen,
sind mit einer Anzahl von vertikalen Zuführstäben 23 versehen, die
um den Abstand d, der den Abstand der Verpackungen 3 auf dem
ersten Förderer 8 definiert,
gleichmäßig beabstandet.
Die Position einer jeden Verpackung 3 auf dem ersten Förderer 8 wird
daher in Querrichtung eindeutig durch Kontakt mit der beweglichen
Fläche 19 und
den Abzweigungen 21a der Bänder 21 sowie in Längsrichtung
durch Kontakt mit zwei Stäben 23, die
ein Teil der jeweiligen Zuführvorrichtungen 20 sind,
bestimmt.
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Eine
Heizvorrichtung 29, die bekannt ist und in 1 lediglich
schematisch gezeigt wird, ist entlang dem ersten Förderer 8 angeordnet,
an einer Erwärmungsstation
unmittelbar vor der Aufbringstation 12, und richtet einen
Luftstrahl um den durchbohrbaren Abschnitt 5 an der oberen
Wand 4 der Verpackung 3, um die äußere Heißsiegelungsschicht
des Verpackungsmaterials zu schmelzen.
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Der
Karussellförderer 10,
der nur in dem Maße
beschrieben wird, in dem dies für
ein deutliches Verständnis
der vorliegenden Erdfindung erforderlich ist, ist auf der gleichen
Seite des ersten Förderers 8 wie
der zweite Förderer 9 angeordnet
und umfasst im Wesentlichen einen zentralen Körper 24 der Achse
A, von dem radial nach außen
eine Anzahl von Greifern 26 zum Greifen der Öffnungsvorrichtungen 2 in
gleicher Anzahl zu den Stationen des Karussellförderers 10 vorstehen.
Insbesondere sind die Greifer 26 gleichmäßig um den
zentralen Körper 24 beabstandet
und durch jeweilige Tragbaugruppen 27, die nicht ausführlicher
beschrieben werden, da sie für
ein deutliches Verständnis
der vorliegenden Erfindung nicht erheblich sind, mit diesem verbunden.
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Ein
jeder Greifer 26 ist im Wesentlichen C-förmig und
wird von zwei Backen 28, die mit einer jeweiligen Tragbaugruppe 27 verbunden
sind und einen Sitz 30 für eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 bilden,
definiert, wobei der Sitz auf beiden Seiten in einer Richtung parallel
zu der Achse A sowie auf der nachlaufenden Seite in der Bewegungsrichtung
der Greifer 26 entlang dem Pfad P3 offen ist. Die beiden Backen 28 eines
jeden Greifers 26 sind auf herkömmliche Weise in Bezug aufeinander
beweglich, um eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 in
den Sitz 30 einzuführen
und in diesem zu halten. Insbesondere erstrecken sich die Greifer 26 über den
ersten Förderer 8,
um Öffnungsvorrichtungen 2 in
einer Ebene parallel zu der beweglichen Fläche 19 und in einem solchen
Abstand von der beweglichen Fläche 19, dass
die Öffnungsvorrichtungen 2 auf
die oberen Wände 4 der
jeweiligen Verpackungen 3 aufgebracht werden können, zuzuführen.
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An
der Aufbringstation 12 ist einer der Greifer 26 des
Karussellförderers 10 so
angeordnet, dass er der beweglichen Fläche 19 zugewandt ist,
und bildet eine vorbestimmte Aufbringposition, in der Öffnungsvorrichtungen 2 auf
jeweilige Verpackungen 3 aufzubringen sind.
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Der
Pfad P1 der Verpackungen 3 und der Pfad P3 der Öffnungsvorrichtungen 2 haben
daher nur eine Schnittstelle, die durch die Aufbringstation 12 gebildet
wird, so dass sich die Bahn der Greifer 26 von der Aufbringstation 12 zu
der Abnahmestation 11 von dem Pfad P1 unterscheidet.
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Ein
wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die
Einheit 1 weiterhin eine Druckvorrichtung 31 (2 und 3)
umfasst, die sich dem Förderer 8 zugewandt
entlang einem Teil des Pfades P1 erstreckt und ab der Aufbringstation 12 Druck
auf die Öffnungsvorrichtungen 2 ausübt, um sie
von den jeweiligen Greifern 26 zu lösen, sie auf jeweilige Verpackungen 3 aufzubringen
und sie entlang einem vorbestimmten Abschnitt X des Pfades P1 ausreichend
lange, in Bezug auf die Geschwindigkeit des ersten Förderers 8,
fest an die Verpackungen gedrückt
zu halten, um die thermoplastischen Kunststoffe abkühlen und
haften zu lassen.
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Die
Vorrichtung 31 umfasst einen Bandförderer 32 über dem
ersten Förderer 8 und
sich erstreckend von der Aufbringstation 12 zu dem Auslauf
der Verpackungen 3 aus der Einheit 1; sowie eine
Anzahl von gleichmäßig beabstandeten
Druckelementen 33, die von dem Förderer 32 vorstehen
und die jeweils ab der Aufbringstation 12 auf eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 wirken,
um dieselbe auf eine jeweilige Verpackung 3 aufzubringen
und fest an dieselbe angedrückt
zu halten.
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Insbesondere
führt der
Förderer 32 Druckelemente 33 entlang
einem endlosen Pfad P4, der den Pfad P1 schneidet, entlang dem Abschnitt
X von der Aufbringstation 12 zu.
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Der
Förderer 32 umfasst
zwei Bänder 35,
die parallel zueinander um zwei Riemenscheiben 36, 37, von
denen eine angetrieben ist, umführt
werden und die Achsen C, D rechtwinklig zu den Achsen A, B und zu
den Pfaden P1, P2 aufweisen und in der Nähe der Aufbringstation 12 beziehungsweise
des Auslaufs der Verpackungen 3 aus der Einheit 1 angeordnet sind.
Die Bänder 35 sind
in einer Richtung parallel zu den Achsen C und D beabstandet und
haben jeweilige gerade aktive Abzweigungen 35a, die der
beweglichen Fläche 19 und
dem Abschnitt X des Pfades P1 zugewandt und parallel zu diesen sind.
Ein jedes Band 35 umfasst weiterhin eine Nebenabzweigung 35b parallel
zu der aktiven Abzweigung 35a und dieser zugewandt; sowie
zwei gekrümmte
Abschnitte 35c, 35d, die die Abzweigungen 35a, 35b verbinden und
um jeweilige Riemenscheiben 36, 37 umführt werden.
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Ein
jedes Druckelement 33 ist an beiden Bänden 35 befestigt
und steht von diesen hervor, erstreckt sich durch die Bänder 35 in
einer Richtung senkrecht zu der von ihnen definierten Fläche und steht
von beiden Seiten der Fläche
hervor.
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Eine
jede Riemenscheibe 36, 37 wird durch zwei am Umfang
gerillte Räder 38 gebildet,
in die jeweilige Bänder 35 eingreifen,
und sind axial beabstandet an einer jeweiligen zentralen Tragwelle 39 der
Achsen C, D so angebracht, dass sie einen Sitz für den Durchgang der Teile der
Druckelemente 33, die von den Bändern 35 nach innen
vorstehen, bilden.
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Die 5 und 6 zeigen
ein Druckelement 33, das an jeweiligen Abschnitten der
Bänder 35 befestigt
ist. Da die anderen Druckelemente 33 der Vorrichtung 31 offensichtlich
identisch sind, wird die folgende Beschreibung auf das gezeigte
Druckelement 33 beschränkt.
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Das
Druckelement 33 umfasst im Wesentlichen eine Stützvorrichtung 41,
die aus einem Stück an
den Bändern 35 befestigt
ist; sowie ein Betätigungselement 42,
das an der Stützvorrichtung 41 angebaut
ist, um sich entlang einer jeweiligen Achse E senkrecht zu den Bändern 35 zwischen
einer ausgefahrenen Arbeitsstellung (6), die
mit einer jeweiligen Öffnungsvorrichtung 2 zusammenwirkt,
und einer eingefahrenen Ruheposition (5) zu bewegen.
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Entlang
den Abzweigungen 35a, 35b der Bänder 35 erstreckt
sich das Betätigungselement 42 daher
vertikal, das heißt
parallel zu der Achse A und senkrecht zu der Zuführebene der Verpackungen 3 entlang
einem Pfad P1 oder, mit anderen Worten, zu den Wänden 4 der Verpackungen 3.
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Wie
insbesondere in den 5 bis 8 gezeigt
wird, hat die Stützvorrichtung 41 entgegengesetzte
seitliche Endabschnitte, die in Querrichtung von den jeweiligen
Bändern 35 vorstehen
und an einer jeden Riemenscheibe 36, 37 in jeweilige
periphere Hohlräume 38a eingreifen,
die an jeweiligen Rädern 38 ausgebildet
werden. Wie in den 2 und 3 gezeigt
wird, weist ein jedes Rad 38 eine Anzahl von Hohlräumen 38a auf,
die um jeweilige Achsen C, D gleichmäßig beabstandet sind.
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Insbesondere
umfasst die Stützvorrichtung 41 im
Wesentlichen zwei Platten 45, 46, die die Bänder 35 an
der Innenseite beziehungsweise an der Außenseite greifen und jeweilige
Durch gangsbohrungen 47, 48 der Achse E aufweisen;
sowie eine zylindrische, topfförmige
Manschette 50, die einen Gleitsitz für das Betätigungselement 42 bildet,
sich senkrecht innerhalb des Förderers 32 von
der Platte 45 erstreckt und einen offenen Endabschnitt 51 aufweist, der
in die Bohrung 47 in der Platte 45 eingreift und
einen peripheren Flansch 52 hat, der zwischen den Platten 45 und 46 gegriffen
wird.
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Insbesondere
greifen die Platten 45 und 46 und der Flansch 52 der
Manschette 50 die Bänder 35 mittels
einer Anzahl von Schrauben 53.
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Der
offene Endabschnitt 51 der Manschette 50 ist auf
der Seitenkante der Bohrung 48 in der Platte 46 abgestützt und
intern mit der Bohrung 48 ausgerichtet.
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Das
Betätigungselement 42 umfasst
einen Hauptabschnitt 54 in der Form eines zylindrischen Stabes
und ist axial gleitend in der Manschette 50 angebracht;
sowie einen zylindrischen Endarbeitskopf 55, der außerhalb
der Bänder 35 vorsteht,
mit Öffnungsvorrichtungen 2 zusammenwirkt
und einen Außendurchmesser
hat, der kleiner ist als der des Hauptabschnittes 54, um
mit dem Hauptabschnitt 54 eine ringförmige Schulter 56 zu
bilden.
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Der
Hauptabschnitt 54 des Betätigungselementes 42 ist
hohl und enthält
elastische Mittel 57, in dem gezeigten Beispiel zwei koaxiale
Spannfedern, die zwischen dem geschlossenen Endabschnitt der Manschette 50 und
einer inneren Schulter des Hauptabschnittes 54 angeordnet
sind.
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Das
Betätigungselement 42 wird
in axialer Richtung durch die elastischen Mittel 57 in
die ausgefahrene Arbeitsstellung (6) belastet,
in der es um einen größten Abstand
außerhalb
der Bänder 35 von der
Stützvorrichtung 41 vorsteht.
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Das
Druckelement 33 umfasst weiterhin eine Steuerungsplatte 58 zum
Steuern der Position des Betätigungselementes 42,
das ein Formdurchgangsloch 60 aufweist und gleitend in
einer Richtung F senkrecht zu der Achse E und zu dem Pfad P1 in
einem C-förmigen Sitz 61 in
der Platte 46 angebracht ist, um Verschiebung des Betätigungselementes 42 in
die ausgefahrene Arbeitsstellung durch die Öffnung 60 zu ermöglichen
beziehungsweise zu verhindern.
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Insbesondere
wird die Öffnung 60 durch
einen kreisförmigen
Abschnitt 62 (7 und 8) des gleichen
Durchmessers wie die Bohrung 48 und durch einen geraden
Ansatz 63 gebildet, der sich in einer Richtung F von einer
Seite des kreisförmigen Abschnittes 62 erstreckt
und in den der Kopf einer der Schrauben 53 in einer Richtung
F lose eingreift.
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Die
Platte 58 ist im Wesentlichen rechteckig und wird durch
eine Spannfeder 64, die zwischen einem Endrand 65 der
Platte 58 und einem Endabschnitt des Sitzes 61 angeordnet
ist, in eine Sperrposition (7) geladen,
in der der kreisförmige
Abschnitt 62 der Öffnung 60 in
Bezug auf die Bohrung 48 versetzt ist, und ein Teil der
Seitenkante des kreisförmigen
Abschnittes 62 bildet eine Anschlagfläche für die Schulter 56 des
Betätigungselementes 42. In
diesem Zustand (eingefahrene Ruheposition) steht lediglich der Arbeitskopf 5 des
Betätigungselementes 42 von
der Platte 46 nach außerhalb
der Bänder 35 vor,
und da dieser kürzer
ist als der Abstand zwischen der Platte 46 und der Zuführebene
der Öffnungsvorrichtungen 2,
wird ein Zusammenwirken mit den Öffnungsvorrichtungen
verhindert.
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In
der eingefahrenen Ruheposition (5) bildet
der Arbeitskopf 55 durch Eingreifen in den kreisförmigen Abschnitt 62 der Öffnung 60 einen
Anschlag, wodurch die Platte 58 daran gehindert wird, durch
die Feder 64 aus dem Sitz 61 ausgestoßen zu werden.
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Ein
Formrand 66 der Platte 58 steht außerhalb
des Sitzes 61 vor und wird durch einen geraden, zentralen
Abschnitt 68 parallel zu dem Pfad P1 sowie durch gegenüberliegende
rampenförmige
Endabschnitte 69, die von dem zentralen Abschnitt 68 auseinanderlaufen,
gebildet.
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Die
Platte 58 kann im Gegensatz zu der Feder 64 in
eine Freigabestellung (8) bewegt werden, in der der
kreisförmige
Abschnitt 62 der Öffnung 60 mit
der Bohrung 48 in der Platte 46 ausgerichtet ist und
ermöglicht,
dass das Betätigungselement 42 durch
die elastischen Mittel 57 in die ausgefahrene Arbeitsstellung
gedrückt
wird.
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Die
Platte 58 wird durch die Kante 66 bewegt, welche
mit einem feststehenden Stift 67 an der Aufbringstation 12 zusammenwirkt.
Wenn die Bänder 35 vorfahren,
gleiten insbesondere der nachgelagerte rampenförmige Endabschnitt 69 und
der zentrale Abschnitt 68 der Kante 66 der Platte 58 nacheinander entlang
dem Kopf des Stiftes 67, der somit die Platte 58 allmählich entgegen
der Feder 64 in der Richtung F bewegt.
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Um
zu verhindern, dass die Gegenkraft der elastischen Mittel 57 lediglich
auf die Bänder 35 abgegeben
wird, wenn das Betätigungselement 42 in die
ausgefahrene Arbeitsstellung bewegt wird, ist der Abschnitt der
Welle 39 der Riemenscheibe 36, der zwischen den
beiden Rädern 38 angeordnet
ist, vorteilhaft au ßen
mit einer Nabe 70 versehen, die durch eine Anzahl von konkaven
bogenförmigen
Flächen 71 begrenzt
ist, in die jeweils der geschlossene Endabschnitt der Manschette 50 eines
jeweiligen Druckelementes 33 eingreift, so dass an der
Aufbringstation 12 die Gegenkraft der elastischen Mittel 57 eines
jeden Druckelementes 33 auf eine jeweilige bogenförmige Fläche 71 der
Nabe 70 und von der Nabe 70 auf die Stützvorrichtungen
der Welle 39 der Riemenscheibe 36 übertragen
wird.
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Das
Betätigungselement 42 umfasst
weiterhin einen Betätigungsstift 72,
der von einer Seite des Hauptabschnittes 54 vorsteht und
gleitend in einen Schlitz 73 eingreift, der entlang der
Seitenwand der Manschette 50 ausgebildet ist und gestreckt
parallel zu der Achse E ist.
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Wenn
das Druckelement 33 entlang der Bahn, die durch den Förderer 32 vorgegeben
wird, verfährt,
wirkt der Betätigungsstift 72 an
der Aufbringstation 12 mit einem Dämpfungsmechanismus 75 zusammen,
um die Wirkung des Betätigungselementes 42 auf
eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 zu
steuern, sowie nahe der Riemenscheibe 37 mit einem feststehenden
Führungselement 76,
um das Betätigungselement 42 gegen
die elastischen Mittel 57 in die eingefahrene Ruheposition
zurückzuführen.
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Der
Dämpfungsmechanismus
(2, 3 und 4) umfasst
im Wesentlichen einen Kipphebel 77, der an einem Zwischenpunkt
um eine feste Achse G parallel zu der Richtung F angelenkt ist und einen
ersten Endabschnitt 78 aufweist, der an der Aufbringstation 12 und
entlang der vertikalen Bahn des Betätigungsstiftes 72 des
Druckelementes 33, das durch die Station 12 fährt, angeordnet
ist, und einen zweiten Endabschnitt 79 aufweist, der durch
einen bekannten Dämpfungsmechanismus 80,
wie zum Beispiel eine Luftfeder, belastet wird.
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Das
Führungselement 76 wird
im Wesentlichen durch eine in der Fahrtrichtung des Druckelementes 33 nach
oben geneigte Fläche
gebildet, die gleitend mit dem Betätigungsstift 72 eines
jeweiligen Betätigungselementes 42 zusammenwirkt,
um das Betätigungselement 42 entlang
der Achse E entgegen den elastischen Mitteln 57 zu bewegen
und somit den Hauptabschnitt 54 aus dem kreisförmigen Abschnitt 62 der Öffnung 60 in
der Platte 58 freizugeben, so dass die Feder 64 die
Platte 58 in die Sperrposition einrastet.
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Der
Betrieb der Einheit 1, der teilweise bereits aus der vorstehenden
Beschreibung ersichtlich ist, ist wie folgt.
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Der
erste und der zweite Förderer 8 und 9, der
Karussellförderer 10 sowie
die Druckvorrichtung 31 werden synchron im Schrittbetrieb
betrieben, so dass sich der Karussellförderer 10 für jeden
Schritt der Förderer 8 und 9 um
einen Schritt dreht und sich die Druckvorrichtung 31 um
einen Schritt vorwärts bewegt.
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Der
Betrieb der Einheit 1 wird unter Bezugnahme auf eine Verpackung 3 beschrieben,
die von dem ersten Förderer 8 entlang
dem Pfad P1 zugeführt
wird, und in Bezug auf eine Öffnungsvorrichtung 2,
in die ein jeweiliger Greifer 26 eingreift, die von dem
Karussellförderer 10 von
der Abnahmestation 11 entlang dem Pfad P3 zugeführt wird
und auf bekannte Art und Weise an den Arbeitsstationen 13, 14, 15 jeweiligen
Erwärmungsvorgängen unterzogen wird.
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Insbesondere
werden an den Arbeitsstationen 13 und 14 jeweilige
Heißluftstrahlen
auf die Öffnungsvorrichtung 2 gerichtet,
um die Unterseitenfläche
des Rahmens 6, die schließlich mit der Verpackung 3 in
Kontakt kommt, zu erweichen; und an der Arbeitsstation 15 wird
die Öffnungsvorrichtung 2 einer
Mikroflamme ausgesetzt, die durch den Brenner 18 erzeugt
wird, um eine Oberflächenschicht
des Öffnungsvorrichtungsmaterials
zu schmelzen.
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Gleichzeitig
wird vor der Aufbringstation 12 ein Heißluftstrahl, der durch die
Heizvorrichtung 29 erzeugt wird, um den durchbohrbaren
Abschnitt 5 der oberen Wand 4 der Verpackung 3 gerichtet,
um die Oberflächenschicht
des Verpackungsmaterials zu erweichen.
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An
der Aufbringstation 12 setzt der Greifer 26 eine Öffnungsvorrichtung 2 auf
die Position, an der sie um den durchbohrbaren Abschnitt 5 der
Verpackung 3 darunter aufgebracht werden soll.
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Gleichzeitig
nähert
sich ein Druckelement 33 an die Aufbringstation 12 an,
wobei sich das Betätigungselement 42 in
der eingefahrenen Ruheposition befindet.
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Insbesondere
wirkt der geschlossene Endabschnitt der Manschette 50 des
Druckelementes 33, wenn er sich um die Riemenscheibe 36 bewegt, mit
einer jeweiligen bogenförmigen
Fläche 71 der Nabe 70 zusammen
und greift weiterhin entlang dem gesamten Abschnitt, in dem die
Bänder 35 mit
der Riemenscheibe 36 zusammenwirken, in diese ein.
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Bei
der Annäherung
an die Aufbringstation 12 trifft die freie Kante 66 der
Platte 58 des Druckelementes 33 den feststehenden
Stift 67 und wird von diesem von der Sperrposition (7)
in die Freigabestellung (8) bewegt, so dass der kreisförmige Abschnitt 62 der Öffnung 60 in
der Platte 58 mit der Bohrung 48 in der Platte 46 ausgerichtet
wird und dass das Betätigungselement 42 durch
die elastischen Mittel 57 nach unten in die ausgefahrene
Arbeitsstellung gedrückt
wird.
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Wenn
das Betätigungselement 42 nach
unten gedrückt
wird, trifft der Betätigungsstift 72 den Endabschnitt 78 des
Kipphebels 77, und die Wirkung des Dämpfungsmechanismus 80 an
dem gegenüberliegenden
Endabschnitt 79 des Kipphebels 77 dämpft die
Einwirkung des Arbeitskopfes 55 auf die Öffnungsvorrichtung 2.
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Die
Festhaltekraft, die durch das Betätigungselement 42 auf
die Öffnungsvorrichtung 2 ausgeübt wird,
gibt die Öffnungsvorrichtung
von dem Greifer 26 frei, der weiter entlang dem Pfad P3
zu der Abnahmestation 11 fährt. Mit anderen Worten gibt der
Greifer 26 die Öffnungsvorrichtung 2 problemlos frei,
da er auf der Nachlaufseite entlang dem Pfad P3 offen ist, ohne
dass das Betätigungselement
gestört wird.
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Das
Betätigungselement 42 bleibt
in Kontakt mit der Öffnungsvorrichtung 2 entlang
dem gesamten Abschnitt X des Pfades P1 und erzeugt aufgrund der durch
die elastischen Mittel 57 ausgeübten Kraft einen Anpressdruck
zwischen der Öffnungsvorrichtung 2 und
der Verpackung 3.
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An
dem Ende des Abschnittes X von Pfad P1 trifft der Betätigungsstift 72 auf
das feststehende Führungselement 76,
welches ihn entgegen den elastischen Mitteln 57 entlang
dem jeweiligen Schlitz 73 in der Manschette 50 bewegt;
das Betätigungselement 42 wird
daher in die eingefahrene Ruheposition bewegt und von der Öffnungsvorrichtung 2,
die zu diesem Zeitpunkt an die Verpackung 3 gesiegelt ist, gelöst; und
wenn der Hauptabschnitt 54 des Betätigungselementes 42 den
kreisförmigen
Abschnitt 62 der Öffnung 60 freigibt,
rastet die Feder 64 die Platte 58 in die Sperrposition
ein, wodurch das Betätigungselement 42 in
der eingefahrenen Ruheposition verriegelt wird.
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Die
Vorteile der Einheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
gehen aus der vorstehenden Beschreibung hervor.
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Der
Umstand, dass lediglich Öffnungsvorrichtungen 2 und
nicht Verpackungen 3 auf dem Karussellförderer 10 transportiert
werden und dass die Öffnungsvorrichtungen 2 durch
eine speziell dafür vorgesehene
Vorrichtung (31) auf jeweilige Verpackungen 3 aufgebracht
und fest auf diesen gehalten werden, vereinfacht und senkt insbesondere
die Kosten der Einheit 1, während gleichzeitig die Steuerung der
verschiedenen beteiligten Arbeitsgänge im Gegensatz zu bekannten
Einheiten verbessert und vereinfacht wird.
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Mit
der einzigen Ausnahme des Aktivierens und Deaktivierens der Betätigungselemente 42 sind keine
anderen Teile der beschriebenen Einheit in relativer Bewegung, wodurch
dynamische Probleme drastisch reduziert und die Betriebszuverlässigkeit insgesamt
verbessert wird.
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Indem
elastische Mittel 57 zum Betreiben eines jeden Betätigungselementes 42 verwendet
werden, kann eine vorbestimmte Belastung der Öffnungsvorrichtungen 2 gewährleistet
werden, um Unterschiede in der Höhe
der Verpackungen 3 infolge unvermeidbarer Fertigungstoleranzen
auszugleichen.
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Natürlich können Änderungen
an der Einheit 1 wie hierin beschrieben vorgenommen werden, ohne
jedoch von dem Erfindungsbereich der anhängenden Patentansprüche abzuweichen.
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Insbesondere
können
die Öffnungsvorrichtungen 2 statt
heißgesiegelt
an die Verpackungen 3 angeklebt werden, in welchem Fall
die Arbeitsgänge des
Erwärmens
durch das Auftragen von Klebstoff ersetzt werden.