Einrichtung zum Füllen und Verschliessen von Tuben oder tuben artigen Behältern
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Füllen und Verschliessen von Tuben oder tubenartigen Behältern mit einer abnehmbaren Verschlusskappe, die eine durch einen Zapfen verschliessbare Einfüllöffnung aufweist, welche mit einem Füllkanal der Einrichtung in Strömungsverbindung bringbar ist, in welchem Kanal ein den Verschlusszapfen in die Verschlusskappe einpressender Stössel bewegbar ist, sowie mit einer Zuführungsvorrichtung zum Zuführen eines aus einem Vorratsmagazin entnommenen Verschlusszapfens in den Füllkanal und vor den Stössel.
Bei solchen Einrichtungen kann es vorkommen, dass kein Verschlusszapfen in seine Bereitschaftstellung gebracht werden konnte, um eine abgefüllte Tube ordnungsgemäss zu verschliessen. Das kann dazu führen, dass sich die gefüllte, aber nicht verschlossene Tube auf ihrer weiteren Bewegungsbahn durch die Maschine wieder entleert und letztere verschmutzt, was zu erheblichen Stillstandszeiten an der Maschine führen kann, um diese wieder zu reinigen.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, zeichnet sich die Einrichtung nunmehr dadurch aus, dass Steuermittel vorgesehen sind zur Feststellung des Vorhandenseins eines Verschlusszapfens in der Bewegungsbahn des Stö ssels und zur Auslösung des Füllvorganges zum Füllen einer Tube bzw. eines tubenartigen Behälters, wenn sich ein Verschlusszapfen in der Bewegungsbahn des Stössels befindet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Maschine kann die Zuführungsvorrichtung für die Verschlusszapfen Mittel zur Abnahme und Zubringung in die Bewegungsbahn des Stössels des ersten Zapfens einer Zapfenreihe und Mittel zur Blockierung des zweiten Zapfens dieser Reihe umfassen, um zu verhindern, dass zwei Zapfen gleichzeitig in die Bewegungsbahn des Stö ssels gelangen und etwa dadurch den Füllkanal versperren.
Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sollen anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine mit einer Maschine gemäss der Erfindung abzufüllende und zu verschliessende Tube,
Fig. 2 bis 15 Details der Maschine gemäss der Erfindung, zum Abfüllen und Verschliessen der Tube gemäss Fig. 1 in schematischer Darstellung,
Fig. 16 eine Ausführungsvariante des in Fig. 13 gezeigten Details der Maschine,
Fig. 17 eine Ausführungsvariante des in Fig. 12 gezeigten Details der Maschine und
Fig. 18 einen Drehtisch.
Die nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 15 zu beschreibende Maschine dient der Abfüllung von fliessfähigem Material, beispielsweise flüssigem Shampoo oder aber auch von schwerflüssigen Fetten und dergleichen, in gestreckte Plastiktuben 1 gemäss Fig. 1. Eine solche Tube weist einen Hals 2 auf, auf den vor Einsetzen in die Maschine eine Gewindehülse 3 mit einer Einfüllöffnung 4 aufgewindet wird. Nach dem Füllen der Tube 1 wird die Einfüllöffnung 4 durch einen Zapfen 5 verschlossen. Dieser Zapfen 5 weist eine Verdrängungsbohrung 5A auf, welche sich vom angeschrägten Einsatzende 6 des Zapfens 5 her erstreckt und etwa im oberen Drittel der Zapfenerstreckung endet. Zapfen 5 und Gewindehülse 3 sind vorzugsweise ebenfalls aus Plastik. Gewindehülse 3 und eingesetzter Zapfen 5 bilden eine abnehmbare Verschlusskappe der Tube.
Fig. 2 und 3 zeigen einen Halter 8 in Draufsicht und Seitenansicht, welcher der Aufnahme der Tube 1 nach Aufschrauben der Gewindehülse 3 dient. Hierfür ist im Halter 8 ein Einschnitt 9 vorgesehen, der gemäss Fig. 3 obenseitig eine abgesetzte Schulter 9A aufweist, auf welcher der untere, überstehende Rand der Gewindehülse 3 zur Auflage kommt, wenn die Tube 1 in der dargestellten Weise mit ihrem Einschnitt zwischen Hals ansatz und Gewindehülse 3 in den Ausschnitt des Halters 8 eingeschoben ist.
Eine fest an der Platte 8 angeordnete Stange 10, welche mit einem nicht näher gezeigten pneumatischen Kolben-Zylinder-System in Verbindung steht, gestattet, die Platte 8 mit der eingehängten Tube 1 von einer unteren Position in eine höher gelegene Position an der Maschine anzuheben, wo die Gewindehülse 3 gemäss Fig. 4 in eine Führungsbohrung 11 eines Maschinenteils 12 eingreift und mit ihrer Stirnseite gegen einen Dichtungsring 13 aus Gummi zur Anlage kommt. Die Gummidichtung 13 befindet sich hierbei an einem Block 14 mit einem Füllkanal 15, welcher mit der Einfüllöffnung 4 der Tube 1 fluchtet. Selbstverständlich kann die Anordnung auch so getroffen sein, dass die Verbindung der Platte 8 mit dem Kolben-Zylinder-System an der Unterseite der Platte 8 erfolgt.
Gemäss Fig. 5 mündet in den Kanal 15 eine Leitung 16, in welcher ein Zuführventil 17 angeordnet ist.
Bei geöffnetem Ventil 17 gelangt durch dieses hindurch das abzufüllende Material in den Kanal 15 und von dort in die Tube 1. Ferner mündet in den Kanal 15 eine zweite Leitung 18, die mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht, die permanent oder nur zeitweise in Betrieb sein kann Ferner geht aus der Darstellung gemäss Fig. 5 hervor, dass sich in dem Kanal 15 oberhalb der Einlässe der beiden Leitungen 16 und 18 ein Verschlusszapfen 5 befindet, welcher soweit satt im Kanal 15 sitzt, dass der Zapfen 5 nicht infolge Eigengewichts nach unten fallen kann. Dieser Zapfen 5 wird von einem Kolben am Ende einer sich vertikal erstrekkenden Stange 19 beaufschlagt, welcher in der Lage ist, den Zapfen nach unten in die Einfüllöffnung 4 der Tube 1 zu stossen.
Für das Füllen der Tube 1 wird letztere zunächst über Kanal 15 und Leitung 18 evakuiert, worauf die Stange 19 den Zapfen 5 zunächst so weit nach unten stösst, dass der Zapfen 5 die Leitung 18 verschliesst.
Darauf wird das Ventil 17 geöffnet, so dass das abzufüllende Material in die Tube 1 einfliessen kann. Nach abgeschlossenem Füllvorgang wird das Ventil 17 geschlossen und der Zapfen 5 durch die Stange 19 weiter nach unten bewegt und in die Tubeneinfüllöffnung eingestossen, worauf die Stange 19 wieder in ihre in Fig. 5 gezeigte Lage zurückbewegt wird.
Die Bewegung des vorgenannten Kolbens bzw. der Stange 19 erfolgt über ein 3 -Stufen-Kolben-Zylinder- System gemäss der Darstellung in Fig. 6. Dieses System umfasst einen ersten Kolben 20 an einer ersten Kolbenstange 21, einen an letzterer anliegenden zweiten Kolben 22 an einer zweiten Kolbenstange 23 und einen an letzterer anliegenden dritten Kolben 24 an der genannten Kolbenstange 19. Die Kolben befinden sich hierbei in einem Zylinder 25, welcher durch Schultern 26 und 27 in einzelne Kammern aufgeteilt ist, in welche Kammern Luftabströmkanäle 28, 29, 30 und 31 münden.
Um nun die Stange 19 in die in Fig. 5 gezeigte Lage zu bringen, wird durch Leitung 30 Luft eingedruckt, welche den Kolben 20 und die nachfolgenden abwärtsbewegt, bis Kolben 20 an den Schultern 26 ansteht.
Soll später der Zapfen 5 gemäss Fig. 5 die Vakuumleitung 18 verschliessen, wird Luft in die zweite Kammer über Leitung 28 eingedruckt, worauf sich der zweite Kolben 22 und der dritte Kolben 24 abwärtsbewegen, bis der zweite Kolben 22 zur Anlage an die Schultern 27 gelangt. Soll später ferner der Zapfen 5 in die Gewindehülse 3 der Tube 1 gedruckt werden, wird Luft in den Kanal 29 gepresst, worauf sich der Kolben 24 mit der Stange 19 entsprechend abwärtsbewegt. Ein Einpressen von Luft in die Leitung 31 bewegt dann alle Kolben im Zylinder 25 in die in Fig. 6 gezeigte Lage zurück.
Die vorgenannte erste Bewegung der drei Kolben und somit der Stange 19 bringt den Zapfen 5 in den Kanal 15, und zwar von einer Zapfentransportvorrichtung her, die, wie nachfolgend näher beschrieben wird, vom Block 14 umfasst ist.
Diesen Block 14 im Querschnitt zeigt im einzelnen Fig. 7, wobei sich der Zapfen 5 in der in Fig. 5 gezeigten Lage befindet. Für die Zuführung des Zapfens 5 zum Kanal 15 dient ein entlang einer horizontalen Bohrung 33 im Block 14 mittels Stange 34 hin und her bewegbarer Transportteil 32. Die Stange 34 ist hierfür zweckmässig mit einem nicht näher gezeigten pneumatischen Kolben-Zylinder-System verbunden.
Der Transportteil 32 ist näher in Fig. 8 veranschaulicht, in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 7 gesehen, wogegen die Fig. 9A und 9B diesen Teil, in Richtung des Pfeiles IX in Fig. 8 gesehen, in zwei unterschiedlichen Stellungen zeigt.
Der genannte Transportteil 32 besteht aus einem Metallzylinder mit einer Nut 35 in seiner Oberfläche.
Diese Nut weist Endteile 36 und 37 auf, welche achsenparallel verlaufen, aber um eine Vierteldrehung versetzt, und welche durch einen entsprechend gekrümmten Nutenteil verbunden sind. In diese Nut erstreckt sich ein Stift 38, welcher eine Verdrehung des Zylinders 32 um 900 bei seiner Verschiebung bewirkt. Selbstverständlich findet diese Verdrehung nur im Bereich des Nutenabschnittes zwischen den Parallelzonen 36 und 37 statt.
Auf diese Weise wird ein von den Fingern 39 am freien Ende des Zylinders 32 aufgenommener Zapfen 5 von einer in Fig. 9A gezeigten Lage in die in Fig. 9B gezeigte Lage gedreht und vor den Einlass des Kanals 15 gebracht, dass der Kolben 19 den Zapfen 5 v6m Transportteil 32 weg in den Kanal 15 stossen kann.
Aus der Draufsicht des Blockes 14 gemäss Fig. 10 geht hervor, dass der Zapfen 5 über einen seitlichen Kanal 41 mittels pneumatisch antreibbarer Stange 40 in die Gabel 39, 39 des Transportteiles 32 eingeschoben wird, wenn sich letzterer in seiner in der Darstellung linken Extremlage befindet. Der Kanal 41 mündet hierbei an einem Einschnitt 42, in welchem sich eine vertikale Reihe von 3 oder 4 Zapfen befinden, die das Ende einer Kolonne mehrerer aneinanderliegender Zapfen bilden.
Die Zapfen 5 erreichen hierbei den Einschnitt 42 über die in Fig. 11 veranschaulichte Zuführvorrichtung, die vorzugsweise mit einem Schüttelmechanismus versehen ist und die die einzelnen Zapfen 5 geordnet über Kanal 43 dem genanaten Einschnitt 42 zuführt.
Ehe nun der erste Zapfen 5 der nachfolgenden Zapfenreihe in den Kanal 41 geschoben wird, wird der nachfolgende Zapfen mittels einer Sperre blockiert, damit dieser nicht auf den Boden des Einschnittes 42 fallen kann, wie Fig. 12 mehr im einzelnen veranschaulicht. Die genannte Sperre umfasst hierbei eine Schraube 45, welche gegen den dem ersten Zapfen 5A folgenden zweiten Zapfen 5B drückt. Hierbei befindet sich die Sperrschraube 45 an einem Arm eines gegen die Wirkung einer am anderen Arm angreifenden Feder verschwenkbaren Hebels 46.
Hat nun die Stange 40 den Zapfen 5A, wie vorbeschrieben, in den Zapfentransport teil 32 am Ende des Kanals 41 eingeschoben, wird diese so weit zurückbewegt, bis eine Nase 49 an der Stange 40 einen Klinkenhaken 50 mitnimmt, der am Hebel 46 befestigt ist und diesen verschwenkt, so dass nun der nachfolgende Zapfen 5B nachrutschen kann.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass selbstverständlich auch andere Sperrmittel geeignet sind, die schrittweise Zuführung der einzelnen Zapfen 5 zum Zuleitungskanal 41 zu bewerkstelligen.
Fig. 13 zeigt nun die Fühlermittel, welche geeignet sind festzustellen, ob sich ein Zapfen ordnungsgemäss zwischen den Fingern 39 des Zuführungszylinders in der in Fig. 9B gezeigten Lage direkt über dem Kanal 15 befindet. Ist das der Fall, so drückt dieser Zapfen gegen eine Anschlagschraube 51 an einem Hebel 52 und verschwenkt letzteren im Gegenuhrzeigersinn. Die am anderen Ende dieses Hebels angeordnete Schraube 53 betätigt dann ein pneumatisches Ventil 54. Nur dann also, wenn dieses Ventil 54 betätigt wird, bedeutet es, dass sich ein Zapfen 5 in ordnungsgemässer Bereitschaftsstellung befindet, was zur Einleitung des Abfüllvorganges in vorbeschriebener Weise führt. Auf diese Weise wird die Gefahr ausgeschlossen, dass eine Tube gefüllt wird, ohne sie nachher mit einem Zapfen verschliessen zu können.
Würde dann der zwischen den Fingern 39, 39 am Zuführzylinder 32 gehaltene Zapfen 5 herausgestossen, so bringen nicht näher gezeigte Rückstellmittel den Hebel 52 in eine Lage zurück, bei welcher das Ventil 54 entlastet wird. Selbstverständlich kann der das Vorhandensein eines Zapfens 5 zwischen den Fingern 39, 39 feststellende Fühler auch elektrische Kontaktmittel umfassen, die den nachfolgenden Füllvorgang auslösen.
Vorstehend wurde erläutert, dass das Abfüllen über ein Füllventil 17 in der Leitung 16 erfolgt. Dieses in den Fig. 14 und 15 näher veranschaulichte Ventil umfasst eine Stange 54, welche an ihrem einen Ende eine halbrunde Ausnehmung 52 aufweist und nahe diesem Ende von einem O-Ring 54A umgeben ist. Diese Stange 54 wird in einer Kammer 53 geführt, welche in die Leitung 16 mündet, wobei durchbrochene Ringe 55 an der Stange über Klinkenmittel 56 hin und her bewegbar sind.
Wird der bewegliche Ventilteil 54 in der Darstellung nach rechts bewegt, gelangt der O-Ring 54A in die Leitung 16 und dichtet diese ab, wodurch das Ventil 17 geschlossen ist. Hierbei formt der Ausschnitt 52 mit dem Block 14 (Fig. 15) einen vertikalen Kanal für einen Zapfen 5. Ferner ist ein Drehschieber 57 vorgesehen, der gestattet, das abzufüllende Material in den Raum 53 zu bringen, und zwar von einem Zylinder 58 mit Kolben 59 her. Wird der Drehschieber 57 aus seiner gezeigten Lage heraus im Uhrzeigersinn um 90 verdreht, so steht der vorgenannte Zylinder 58 mit einem Trichter 60 in Verbindung, durch welchen das abzufüllende Material selbständig oder durch Unterstützung von Pumpmittel zufliesst.
Das Verdrehen des Drehschiebers 57 von einer in die andere Endlage erfolgt mittels Hebels 61, der an ein pneumatisches Kolben Zylinder-System 62 angeschlossen ist. Die Steuerung des beweglichen Ventilorgans 54 in Abhängigkeit der Bewegung des Drehschiebers 57 erfolgt über Hebelmittel 63, 56, wie der Darstellung in Fig. 14 ohne weiteres entnommen werden kann.
Wenn also durch die Verdrehung des Schiebers 57 in seine den Trichter 60 und den Zylinderraum 58 verbindende Lage das Einfüllen des Zylinders 58 erfolgt, wandert der Kolben 59 in seiner untersten Extremlage, wobei der Kanal 16 durch das bewegliche Ventilorgan 54 mit O-Ring 54A verschlossen ist. Die Kolbenstange am Zylinderkolben 59 kann hierbei als Anzeige für die im Zylinder 58 einströmende Materialmenge sein. Ist die verlangte Abfüllmenge im Zylinder 58, wird der Drehschieber 57 in seine gezeigte Lage gebracht, wobei sich auch die Stange 54 aus dem Kanal 16 entfernt und diesen für einen Materialdurchtritt freigibt. Durch Hochdrücken des Kolbens 59 wird dann das Material vom Zylinder 58 über den Drehschieber 57 in die Kammer 53 und von dort über die Leiter 16 und Kanal 15 in die Tube 1 gebracht.
Es wurde gefunden, dass Medien mit hoher Viskosität und Knetmassen mit der vorbeschriebenen Anordnung in den Zylinder 58 und von dort in die Tube gebracht werden können, wenn der Durchfluss durch Pumpmittel unterstützt wird.
Selbstverständlich können die vorbeschriebenen Massnahmen zum Füllen und Verschliessen der Tuben auch abgewandelt werden. Eine Ausführungsvariante zeigt beispielsweise Fig. 16, wo der am Block 14 angeordnete Fühler, welcher feststellt, ob sich ein Zapfen in der gewünschten Lage befindet und welcher dann den Füllvorgang auslöst, von anderer als in Fig. 13 beschriebener Gestalt ist. Hier umfasst der Fühler einen mit einem abgesetzten Teil 64 versehenen Finger 65, der in den Bereich 63 des Zapfenzuführzylinders 42 eingreift, wenn sich dieser in seiner rechten Extremlage befindet, und sich in diese Zone 63 hineinerstreckt, wenn der Zapfen fehlt. Hierbei steht der Finger 65 unter der Wirkung einer Feder 66, welche einen Flansch 67 am inneren Ende des Fingers beaufschlagt.
Von diesem Flansch 67 ragt ein Kolben 68 ab, der in einen Durchlass 69 zwischen zwei Kammern 70 und 71 eingreift, wenn der Finger gegen die Wirkung der Feder nach rechts bewegt wird. Die Kammer 71 liegt mit ihrem einen Anschluss 72 an einer Luftdruckquelle von etwa 0,28 kg/cm2 und mit ihrem anderen Anschluss 73 an einem Membran-Ventil. Die Kammer 70 hingegen ist über eine Öffnung 74 mit der Umgebung verbunden. Bei der gezeigten Lage der Anordnung gelangt die Luft über den Anschluss 72 durch Durchgang 69 über Auslass 74 wieder ins Freie. Dadurch bleibt das Membran-Ventil unbelastet und somit geschlossen (Zapfen ist nicht in der Bereitstellung). Bei diesen Verhältnissen wird das Füllventil gemäss Fig. 14 nicht geöffnet.
Befindet sich aber ein Zapfen 5 im Bereich des Fingers 64, 65, so ist dieser Finger in der Darstellung nach rechts verschoben und der Durchgang 69 durch den Fingerkolben 68 verschlossen, wodurch das Membran Ventil durch den Druck in der Kammer 71 über Auslass 73 belastet wird und öffnet.
In dieser Phase wird der Kolben 62 des Steuersystems am Füllventil gemäss Fig. 14 beaufschlagt und das Füllventil über die Hebelanordnung 63 in der vorbeschriebenen Weise geöffnet.
Fig. 17 zeigt im weiteren einen Pendelstock 75 am Block 14, welcher durch ein pneumatisches Kolben Zylinder-System 76 betrieben wird. Dieser Pendelstock ist mit einer Durchgangsbohrung 77 versehen, welche in vorbestimmter Lage mit einem Kanal 78 im Block 14 fluchtet. Dieser Kanal liegt an einer Vakuumpumpe.
Ferner fluchtet Kanal 78 und Durchgangsbohrung 77 im Pendelstock 75 mit einem Aufnahmerohr 79 für eine Reihe von Zapfen 5. In der gezeigten Lage wird ein Zapfen in die Bohrung 77 angesaugt und dann der Pendelstock in der Darstellung nach rechts bewegt, bis der mitgeführte Zapfen mit der Stange 40 und dem Auslasskanal 41 im Block 14 fluchtet, worauf der Zapfen herausgestossen wird zwischen die Finger 39, 39 des Transportzylinders 32, wie das vorstehend anhand der Fig. 7 beschrieben wurde.
Die Zapfen können aber auch in der Weise zugeführt werden, dass diese von einem Schüttelsortierer her vertikal nach unten durch Eigengewicht entlang einer Röhre geführt werden und dort durch einen horizontalen Kanal gelangen, der etwa in dem Ausschnitt 42 in Fig. 12 oder in der Bohrung 77 gemäss Fig. 17 ausmündet.
Ferner ist es möglich, gemäss Fig. 18 einen schrittweise um etwa 600 verdrehbaren Drehtisch 80 vorzusehen, an dessen Umfang sich in diesem Falle sechs Halter 81 für je eine Tube 1 befinden. Jeder dieser Halter kann den anhand von Fig. 2 und 3 vorbeschriebenen Haltern entsprechen. Der Tisch arbeitet zweckmässig mit einer einzigen Füllstation zusammen, die zweckmä ssig, wie vorbeschrieben, ausgebildet ist. Hierbei können Mittel vorgesehen sein, die die leeren Tuben automatisch in die Halter setzen und die vollen wieder abnehmen, und Mittel, die die Füllstation blockieren, wenn ein leerer Halter in den Bereich der Füllstation gelangt.