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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zum Verpacken
von feinkörnigem Gut,
insbesondere pulverförmigem
Gut, in Verpackungen.
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Verpackungsmaschinen
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt.
Bei der Verpackung von feinkörnigem
Gut, wie z.B. gemahlenem Kaffee, Kakao, Mehl oder mehlartigen Produkten,
Feinsalz, Zucker, usw., ist eine Abfüllgenauigkeit, abhängig von
einer Konstanz der Füllgutdichte.
Diese Füllgutdichte
ist im Produktionsprozess gewissen Toleranzen unterworfen, so dass
Kontrollwaagen verwendet werden, um insbesondere die mit zu geringem
Gewicht befüllte
Verpackungen auszusortieren. Ferner resultiert aus der Füllgutdichte
auch eine unterschiedliche Füllhöhe, so dass
beim Verkauf der Produkte bei den Käufern der Eindruck entstehen
kann, dass die Verpackungen nicht vollständig befüllt wurden.
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Die
bekannten Verpackungsmaschinen verwenden zwar Kontrollwaagen, jedoch
liegt nach einer Dosierung des Gutes eine Vielzahl von Maschinentakten
zwischen der Dosierung und dem Wiegen. Es sind Verpackungsmaschinen
bekannt, welche beispielsweise 28 Maschinentakte zwischen Dosier- und
Wiegevorgang aufweisen. Dadurch können die Maschinen nur auf
langwellige Veränderungen
der Füllgutdichte
reagieren. Die bekannten Verpackungsmaschinen führen eine sog. Tendenzregelung durch,
bei denen ein Ist-Wert des Abfüllgewichts
am Ende der Verpackungsmaschine ermittelt wird. Über Berechnungen werden statistische
Kennwerte wie ein Mittelwert des Gewichts, eine Standardabweichung
usw., berechnet. Diese Kennwerte werden bearbeitet und ausgewertet
und zur Steuerung des Dosierers verwendet. Da der Maschinendurchlauf
eine Vielzahl von Maschinentakten umfassen kann, ist die Reaktionszeit
dieser Regelung relativ lang und die Genauigkeit dementsprechend
reduziert. Weiterhin ist nachteilig, dass beim Maschinenanlauf keine Kennwerte
zur Verfügung
stehen und somit eine Einregelzeit dementsprechend lange ist.
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Aus
der
DE 193 43 183
A1 ist eine Schlauchbeutelmaschine zur Verpackung eines
Füllguts
in Beutelpackungen bekannt, auf welcher Beutelpackungen hergestellt
werden. Die Beutelpackungen gelangen anschließend in eine Wiegeeinrichtung
und von dort in eine Fördereinrichtung,
welche die Beutelverpackungen nachgeschalteten Evakuierungs- und Verschließeinrichtungen
zuführt.
Die Wiegeeinrichtung ist dabei zwischen der Schlauchbeutelmaschine und
der Fördereinrichtung
angeordnet, so dass ein aktuelles Gewicht einer gerade befüllten Beutelpackung
festgestellt werden kann. Allerdings erfolgt das Wiegen hierbei
mitsamt der noch nicht verschlossenen Verpackung, wodurch unterschiedliche
Gewichtsmengen auch durch Änderungen
des Gewichts des in der Schlauchbeutelmaschine hergestellten Beutels
auftreten können
und somit zu einer Fehlregelung der nachfolgenden Füllmengen
führen kann.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Verpackungsmaschine
zum Verpacken von feinkörnigem
Gut mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass eine höhere
Abfüllgenauigkeit
erreicht werden kann. Erfindungsgemäß kann eine Reaktionszeit zwischen
einer Dosierung und der Wägung
auf ein Minimum reduziert werden, ohne dass hierzu bekannte Konzepte
von Verpackungsmaschinen grundlegend geändert werden müssten. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass ein Aufnahmegefäß einer
Dosiereinrichtung zum Dosieren des Gutes nachgeschaltet ist. Das
Aufnahmegefäß dient
zur Aufnahme des Dosiergutes. Das Aufnahmegefäß ist mit einer Waage verbunden,
so dass das im Aufnahmegefäß befindliche
dosierte Gut gewogen werden kann. Ferner ist eine Regelungseinrichtung
vorgesehen, welche mit der Waage und der Dosiereinrichtung verbunden
ist und in Abhängigkeit von
dem durch die Waage ermittelten Gewichtes dosierten Guts sofort
eine Dosiermenge für
die nächste Füllung regelt.
Somit kann sichergestellt werden, dass in kürzester Zeit bei einer auftretenden
Abweichung eines Ist-Gewichts von einem Soll-Gewicht des dosierten
Guts eine nächste
Füllung
auf das richtige Soll-Gewicht geregelt wird. Da erfindungsgemäß nur das
dosierte Gut gewogen wird und das mitgewogene Aufnahmegefäß immer
das gleiche Gewicht aufweist, sind weitere äußere Einflüsse, beispielsweise durch Gewichtsunterschiede
bei der Verpackung o.ä.,
nicht vorhanden.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise
ist die Dosiereinrichtung ein Schneckendosierer. Schneckendosierer
sind besonders geeignet, um feinkörniges Gut, insbesondere pulverförmiges Gut,
zu fördern.
Ferner kann eine Regelung eines Schneckendosierers sehr einfach
und schnell durch Erhöhen
oder Reduzieren der Anzahl von (Teil-)Umdrehungen ermöglicht werden.
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Weiter
bevorzugt umfasst eine Austrageinrichtung zum Leeren des Aufnahmegefäßes eine Schnecke
oder eine Klappe oder einen Ausschieber. Die einfachste Möglichkeit
zum Austragen dosierten Guts aus dem Aufnahmegefäß ist dabei das Vorsehen einer
schwenkbaren Klappe, wobei die Klappe auch zweiteilig ausgebildet
sein kann und die zwei einander gegenüberliegenden Klappenteile jeweils nach
unten schwenkbar sind.
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Ein
besonders kompakter Aufbau kann erreicht werden, wenn die Produktzuführeinheit,
die Dosiereinrichtung, das Aufnahmegefäß und die Austrageinrichtung
vorzugsweise jeweils unmittelbar nacheinander in Vertikalrichtung
angeordnet sind. Dadurch kann zur Förderung des Gutes teilweise auch
die Schwerkraft verwendet werden bzw. eine Förderung durch Schwerkraftunterstützung erreicht werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Aufnahmegefäß im Wesentlichen
rohrförmig
ausgebildet. Hierdurch weist das Aufnahmegefäß einen besonders einfachen
Aufbau auf und kann kostengünstig
bereitgestellt werden.
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Das
Aufnahmegefäß weist
vorzugsweise eine Innenoberfläche
auf, welche eine sich in Vertikalrichtung verjüngende Form aufweist. Dadurch wird
ein Austrag des in dem Aufnahmegefäß befindlichen dosierten Guts
nach dem Wiegen erleichtert. Ferner kann eine vollständige Leerung
des Aufnahmegefäßes hergestellt
werden. Die sich verjüngende Form
ist dabei besonders bevorzugt konisch. Diese konische Form kann
besonders einfach und kostengünstig
hergestellt und auch einfach gereinigt werden.
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Weiter
bevorzugt nimmt die Regelungseinrichtung einen Soll-Ist-Vergleich
des Gewichts des dosierten Gutes vor. Bei einer Abweichung zwischen dem
Soll- und dem Ist-Wert wird sofort die Dosiereinrichtung entsprechend
angesteuert, um die Dosiermenge der Dosiereinrichtung auf den gewünschten Sollwert
zu ändern.
Wenn die Dosiereinrichtung beispielsweise ein Schneckendosierer
ist, kann die Regelungseinrichtung einfach einen Antrieb des Schneckendosierers
derart ansteuern, dass bei einem erfassten Untergewicht des dosierten
Guts der Schneckendosierer einfach kurzzeitig länger entsprechend dem erfassten
Untergewicht betrieben wird, oder bei einem Übergewicht des dosierten Guts
der Schneckendosierer entsprechend kürzer betrieben wird. Mit anderen
Worten kann eine Regelung des Gewichts einfach durch eine Regelung
einer Betriebsdauer eines Antriebs für die Dosiereinrichtung durchgeführt werden.
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Die
erfindungsgemäße Verpackungsmaschine
wird insbesondere zur Verpackung von feinkörnigem Gut wie Mehl, gemahlenem
Kaffee, gemahlenem Kakao oder anderen pulverförmigen oder feinkörnigen Lebensmitteln
verwendet.
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Weiter
bevorzugt ist die Waage seitlich am Aufnahmegefäß angeordnet. Dies hat den
Vorteil, dass insbesondere eine Verschmutzung der Waage durch das
feinkörnige
Gut vermieden werden kann, da die Waage nicht unterhalb der Dosierung
bzw. Befüllung
angeordnet ist. Auch kann eine einfache Abkapselung der Waage durchgeführt werden.
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Erfindungsgemäß wird somit
eine Absolutregelung durchgeführt,
wobei der Ist-Wert direkt beim Abfüllen ermittelt wird. Die Regelung
der Dosiereinrichtung erfolgt dabei direkt durch die Rückkoppelung der
Waage. Somit sind zur Regelung der Dosiereinrichtung keine aufwendigen
Berechnungen notwendig. Ferner weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine
keine Einregelzeit bei einem Neuanlaufauf, da sofort nach der ersten
Befüllung
des Aufnahmegefäßes die
zweite Füllung
entsprechend geregelt werden kann. Ferner kann eine schnelle Reaktionszeit
auf Volumenschwankungen des abzufüllenden Gutes erhalten werden.
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Weiter
bevorzugt regelt die Regelungseinrichtung einen Antrieb der Dosiereinrichtung.
Dadurch kann eine Regelung der dosierten Menge des abzufüllenden
Gutes besonders einfach ermöglicht werden.
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Zeichnungen
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Ansicht einer Verpackungsmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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2 eine
schematische Darstellung der Regelung der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Verpackungsmaschine 1 im Detail beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Verpackungsmaschine 1 eine
Dosiereinrichtung 3, welche einen Trichter 4 zur
Speicherung von zu verpackendem Gut 12, eine Dosierschnecke 5 und
einen Antrieb 6 für
die Dosierschnecke umfasst. Die Dosierschnecke 5 ist am
Ende des Trichters 4 angeordnet. Der Trichter 4 und
die Dosierschnecke 5 sind dabei in Vertikalrichtung X-X
der Verpackungsmaschine ausgerichtet und die Dosierschnecke 5 unter
dem Trichter 4 angeordnet. Die Verpackungsmaschine 1 weist ferner
eine nicht gezeigte Produktzuführeinheit,
zur Zuführung
des Gutes 12 auf, was durch den Pfeil A angedeutet ist.
Die Produktzufuhreinheit kann in bekannter Weise eine Rutsche, ein
Förderband,
usw., umfassen.
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Ferner
umfasst die Verpackungsmaschine 1 ein Aufnahmegefäß 7,
welches in Vertikalrichtung nach der Dosierschnecke 5 angeordnet
ist. Das Aufnahmegefäß 7 ist
im Wesentlichen rohrförmig
ausgebildet und weist eine konische Innenoberfläche 7a auf, welche
sich in Vertikalrichtung X-X nach unten verjüngt. Das Aufnahmegefäß 7 ist
mit einer Waage 8 verbunden, um Gut 12, welches
durch die Dosiereinrichtung 3 in das Aufnahmegefäß 7 dosiert
wurde, zu wiegen. Im Aufnahmegefäß 7 ist
nachgeschaltet eine Austrageinrichtung 9, um das Gut aus
dem Aufnahmegefäß 7 in
eine Verpackung 2 zu fördern.
Die Austrageinrichtung 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel
eine Schnecke. Die Austrageinrichtung 9 ist am Aufnahmegefäß 7 befestigt.
Am Ende der Auftrageinrichtung 9 ist ein Verschluss 10 angeordnet.
Der Verschluss 10 umfasst eine erste Klappe 10a und
eine zweite Klappe 10b, welche um einen ersten Schwenkpunkt
S1 bzw. einen zweiten Schwenkpunkt S2 schwenkbar angeordnet sind.
Durch Verschwenken der ersten und zweiten Klappe 10a, 10b kann
der Verschluss geöffnet
bzw. geschlossen werden.
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Wie
ferner aus 1 ersichtlich ist, umfasst die
Verpackungsmaschine 1 ein Transportband 11, auf
welchem Verpackungen 2 zugeführt werden, um mit dem abzufüllenden
Gut 12 befüllt
zu werden. Die Bewegung des Transportbandes 11 bzw. der
leeren Verpackungen unter dem Verschluss 10 ist durch den Pfeil
B schematisch angedeutet.
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1 zeigt
einen Zustand der Verpackungsmaschine 1, in welchem gerade
eine Verpackung 2, wie z.B. ein Beutel, oder ein Karton
mit Gut 12 gefüllt wurde.
Eine nächste
Verpackung 2 wird durch ein taktweises Antreiben des Transportbandes 11 dann wieder
unmittelbar unter dem Verschluss 10 positioniert, um die
nächste
dosierte Menge an Gut 12 aufzunehmen. Eine derart befüllte Verpackung 2 wird nach
dem Abtransport dann in einem nächsten Schritt
beispielsweise verschlossen.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, sind in der Verpackungsmaschine 1 die
Dosiereinrichtung 3, das Aufnahmegefäß 7 und die Austrageinrichtung 9 in Vertikalrichtung
X-X nacheinander angeordnet. Dadurch kann bei der Verarbeitung des
Gutes 12 die Schwerkraft zum Transport des Gutes 12 bzw.
als Transportunterstützung
verwendet werden.
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Die
Funktion der erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 ist
dabei wie folgt. Das zu verpackende Gut 12 wird durch die
nicht gezeigte Produktzufuhreinheit in den Trichter 4 zugeführt. Aufgrund von
Toleranzen im Produktionsprozess kann eine Füllgutdichte des feinkörnigen Gutes 12 variieren.
Mit anderen Worten kann mehr oder weniger Luft im feinkörnigen Gut 12 enthalten
sein, so dass ein Gewicht eines vorbestimmten Volumens schwanken
kann. Mittels der Dosierschnecke 5 fördert die Dosiereinrichtung 3 eine
vorbestimmte Menge des zu verpackenden Gutes 12 aus dem
Trichter 4 in das Aufnahmegefäß 7. Da der Verschluss 10 am
Ende der Austrageinrichtung 9 verschlossen ist, wird das
in das Aufnahmegefäß 7 dosierte
Gut 12 dort gesammelt. Da das Aufnahmegefäß 7 mit
der Waage 8 verbunden ist, kann nun mittels der Waage das
Gewicht des in das Aufnahmegefäß 7 dosierten
Gutes ermittelt werden. Die Waage ist so geeicht, dass lediglich
das Gewicht des zugeführten
Gutes gewogen wird. Die Waage 8 ist mit der Regelungseinrichtung 13 verbunden,
welche ihrerseits mit dem Antrieb 6 der Dosiereinrichtung 3 verbunden
ist. Die Regelungseinrichtung 13 kann nur durch einen Soll-Ist-Vergleich
des Gewichts des im Aufnahmegefäß 7 dosierten
Gutes feststellen, ob das tatsächliche
Gewicht des dosierten Gutes einem vorgegebenen Gewicht entspricht. Wenn
dies der Fall ist, wird die Regelungseinrichtung 7 keine
Regelung der Dosiereinrichtung 3 durchführen. Wenn allerdings eine
Abweichung zwischen dem tatsächlichen
Gewicht und dem Sollgewicht auftritt, kann die Regelungseinrichtung 13 sofort
die Dosiereinrichtung 3 ansteuern, um für die nächste Befüllung des Aufnahmegefäßes 7 wieder
den gewünschte Sollwert
der Befüllung
zu erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Regelungseinrichtung 7 den Antrieb 6 für die Dosierschnecke 5 ansteuern, um
bei einer Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert eine Betätigungszeit
der Dosierschnecke 5 zu erhöhen, wenn ein Untergewicht
des dosierten Gutes vorlag oder zu reduzieren, wenn ein Übergewicht
des dosierten Gutes vorlag. Somit kann erfindungsgemäß eine Absolutregelung
durchgeführt
werden, ohne dass aufwendige Berechnungen notwendig sind. Dies ermöglicht eine
schnelle Reaktionszeit auf Schwankungen der Füllgutdichte des Gutes 12. 2 zeigt
schematisch den Regelungsablauf durch die Regelungseinrichtung 13.
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Da
erfindungsgemäß nur das
dosierte Gut gewogen wird, können
weitere Beeinflussungen des Gewichts, beispielsweise durch Gewichtsänderung der
Verpackung o.ä.,
vermieden werden. Da die Waage 8 ferner direkt mit dem
Aufnahmegefäß 7 verbunden
ist, können
auch keine Fehler beim Wiegen, beispielsweise infolge einer nicht
vollständig
auch für eine
Waage platzierten Verpackung usw., vermieden werden. Auch kann die
erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 bei
einem Neuanlauf sofort auf den gewünschten Sollgewichtswert eingeregelt
werden.
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Es
sei angemerkt, dass durch die Vertikalanordnung von Dosiereinrichtung
und Aufnahmegefäß ein Transport
des abzufüllenden
Gutes 12 durch die Schwerkraft realisiert werden kann,
so dass beispielsweise auf die Austrageinrichtung 9 in
Form der Schnecke verzichtet werden kann. Stattdessen kann lediglich
ein klappenartiger Verschluss, wie in 1 durch
die beiden in entgegengesetzten Richtungen schwenkenden Klappen 10a, 10b oder
beispielsweise auch durch nur eine verschwenkbare Klappe realisiert
werden.
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Die
Vertikalanordnung der Dosiereinrichtung und des Aufnahmegefäßes ermöglichen
ferner einen besonders kompakten Aufbau.