DE102006055854A1

DE102006055854A1 - Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine

Info

Publication number: DE102006055854A1
Application number: DE102006055854A
Authority: DE
Inventors: Bernd Köhler
Original assignee: IWK Verpackungstechnik GmbH
Current assignee: IWK Verpackungstechnik GmbH
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-05-29
Also published as: DE502007005944D1; WO2008064748A1; EP1960272A1; EP1960272B1; CA2633737A1; BRPI0714284A2; US8210546B2; US20090084463A1

Abstract

Ein Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine besitzt ein becherförmiges Gehäuse, das eine nach oben öffnende Tubenaufnahme aufweist, in die eine Tube mit ihrem einen Endbereich eingeführt werden kann. Im Bereich der Tubenwandung der Tubenaufnahme ist zumindest ein Spannelement angeordnet, das im Wesentlichen senkrecht zur Längsmittelachse L der Tubenaufnahme verlagerbar ist und mittels dessen unter Wirkung zumindest eines Federelementes eine radial von außen auf die eingeführte Tube wirkende Spannkraft aufgebracht werden kann. Dabei ist vorgesehen, dass das Spannelement zusätzlich um eine sich im Wesentlichen tangential zur Innenwandung der Tubenaufnahme erstreckende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine, mit einem becherförmigen Gehäuse, das eine nach oben öffnende Tubenaufnahme aufweist, in die eine Tube mit ihrem einen Endbereich einsetzbar ist, wobei im Bereich der Innenwandung der Tubenaufnahme zumindest ein Spannelement angeordnet ist, das im wesentlichen senkrecht zur Längsmittelachse der Tubenaufnahme verlagerbar ist und mittels dessen unter Wirkung zumindest eines Federelementes eine radial von außen auf die eingesetzte Tube wirkende Spannkraft aufbringbar ist.
Eine Tubenfüllmaschine üblichen Aufbaus weist eine endlos umlaufende Fördervorrichtung auf, die eine Vielzahl von Aufnahmen trägt, in die jeweils ein Tubenhalter eingesetzt wird. In jeden Tubenhalter kann von oben eine Tube mit ihrem Kopf- oder Kappenabschnitt eingesetzt werden, wobei die Tube zusammen mit dem Tubenhalter die einzelnen Arbeitsstationen der Tubenfüllmaschine durchläuft. In bestimmten Arbeitsstationen, beispielsweise der Füllstation und der Verschließstation, kann vorgesehen sein, dass die Tube mit ihrem Tubenhalter aus der Ausnahme angehoben und in die jeweilige Arbeitsstation eingeführt wird, wobei sie nach Be endigung des Arbeitsschrittes wieder in die Aufnahme abgesenkt wird. In einer Entnahmestation wird die gefüllte und verschlossene Tube aus dem Tubenhalter entnommen und abtransportiert.
Tubenhalter sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere weist ein Tubenhalter ein becherförmiges Gehäuse mit einer nach oben öffnenden Tubenaufnahme auf, in die eine Tube, die vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall besteht, mit ihrem Kopf- oder Kappenabschnitt eingesetzt wird. In der Innenwandung der Tubenaufnahme sind mehrere vertikale Schlitze ausgebildet, die über den Umfang der Tubenwandung verteilt angeordnet sind. In jedem Schlitz sitzt ein Spannelement, das unter Wirkung eines Federelementes steht. Jedes Spannelement ist senkrecht zur Längsmittelachse der Tubenaufnahme verstellbar und wird von dem Federelement radial nach innen in Richtung der Längsmittelachse der Tubenaufnahme beaufschlagt. Wenn eine Tube in die Tubenaufnahme eingeführt wird, drückt die Tube die Spannelemente entgegen der jeweiligen Federkraft radial nach außen. In Folge der Reaktionskraft werden die Spannelemente radial von außen gegen die Außenwandung der Tube gedrückt, wodurch die Tube in der Tubenaufnahme festgeklemmt ist.
Die hier verwendeten Bezeichnungen "oben" und "unten" beziehen sich auf die übliche Ausrichtung eines Tubenhalters mit einer nach oben öffnenden Tubenaufnahme, in der die Tube mit ihrem Kopf- oder Kappenabschnitt von oben eingesetzt werden kann, so dass die Tube mit ihrem zu verschließenden Ende oberseitig aus dem Tubenhalter heraussteht. Bei einer derartigen Ausrichtung des Tubenhalters erstreckt sich dessen Längsmittelachse vertikal und die radiale Verlagerung der Spannelemente erfolgt senkrecht dazu und somit im wesentlichen horizontal.
Tuben ändern beim Durchlaufen der Tubenfüllmaschine ihre geometrische Form. Eine leere, noch unverschlossene Tube besitzt einen zylindrischen und insbesondere einen kreiszylindrischen Tubenkörper. Nach dem Füllen der Tube wird diese verschlossen. Dies geschieht bei einer Kunststoff-Tube dadurch, dass das dem Tubenhalter abgewandte Ende der Tube mittels Verschlussbacken zusammengedrückt und verschweißt wird, wodurch sich eine üblicherweise senkrecht zur Längsachse der Tube verlaufende, lineare Schweißnaht bildet. Bei einer Metall-Tube erfolgt das Verschließen durch Zusammendrücken des dem Tubenhalter abgewandten Endes der Tube und mehrmaliges Umfalzen des zusammengedrückten Tubenendes. Im folgenden soll beispielhaft von einer verschweißten Kunststoff-Tube ausgegangen werden, jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt.
Die Tube erhält durch das Verschließen eine rotationsasymmetrische Form. Bei Betrachtung aus einer Richtung senkrecht zu der Schweißnaht besitzt die Tube eine zum oberen, die Schweißnaht aufweisenden Ende divergierende Erscheinungsform. Bei Betrachtung aus einer dazu senkrechten Richtung besitzt die Tube eine zur Schweißnaht konvergierende Erscheinungsform. Diese ungleichmäßige Form der verschlossenen Tube führt dazu, dass die Spannelemente nicht mehr vollflächig an der Außenseite der Tube anliegen, so dass eine stabile Halterung der Tube nur gegeben ist, wenn die Federkräfte und somit die Spannkräfte relativ hoch sind. Mit diesem Vorgehen ist jedoch die Gefahr verbunden, dass zwischen den Spannelementen und der Tubenoberfläche beim Einsetzen oder Entnehmen der Tube hohe Reibungskräfte auftreten, durch die die Tubenoberfläche zerkratzt oder eine dort angebrachte Bedruckung beschädigt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tubenhalter der genannten Art zu schaffen, mit dem sowohl eine leere Tube als auch eine verschlossene Tube sicher gehalten sind, ohne dass übermässig große Haltekräfte aufgebracht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Tubenhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass das Spannelement um eine horizontale, sich im wesentlich tangential zur Innenwandung der Tubenaufnahme oder parallel dazu erstreckende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Tubenhalter kann das Spannelement in bekannter Weise im wesentlichen radial zur Längsmittelachse der Tubenaufnahme entgegen oder in Folge der Federkraft verlagert werden und sich somit außenseitig auf die Oberfläche einer eingesetzten Tube spannen. Zusätzlich dazu kann das Spannelement jedoch um die Schwenkachse schwenken, wodurch gewährleistet ist, dass sich das Spannelement an den Verlauf der Tubenoberfläche insbesondere bei einer verschlossenen Tube selbsttätig anpassen kann, so dass eine vollflächige Anlage des Spannelementes an der Tubenoberfläche erreicht ist. Die vollflächige Anlage des Spannelementes an der Tubenoberfläche ermöglicht es, die Tube trotz relativ geringer Spannkräfte sicher zu halten.
Die Schwenkachse des Spannelementes verläuft senkrecht zur Längsmittelachse der Tubenaufnahme und vorzugsweise ebenfalls senkrecht zur radialen Verlagerungsbewegung des Spannelementes entgegen oder in Folge der Federkraft. Die Schwenkachse kann am oberen oder unteren Endbereich des Spannelementes angeordnet sein, in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Schwenkachse in einem mittleren Bereich des Spannelementes angeordnet ist. Somit kann das Spannelement einen oberen 1. Abschnitt, der auf der der Öffnung der Tubenaufnahme zugewandten Seite der Schwenkachse oberhalb von dieser angeordnet ist, und einen unteren 2. Abschnitt aufweisen, der auf der der Öffnung der Tubenwandung abgewandten Seite der Schwenkachse unterhalb von dieser angeordnet ist.
Um eine ausreichende Halterung der Tube innerhalb des Tubenhalters sicherzustellen, sollten mehrere Spannelemente über den Umfang der Innenwandung der Tubenaufnahme vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, eine ungerade Anzahl von Spannelementen und insbesondere vorzugsweise 3, 5 oder 7 Spannelemente für den Tubenhalter vorzusehen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannelement, das vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall besteht, bügelförmig ausgebildet ist und insbesondere auf seiner inneren, zur Längsmittelachse der Tubenaufnahme weisenden Seite eine leistenförmige, vorzugsweise ebene Anlagefläche aufweist. Die leistenförmige Anlagenfläche erstreckt sich vorzugsweise im wesentlichen vertikal, d.h. sie liegt an einer eingesetzten Tube in deren Längsrichtung an.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Spannelement unter Wirkung von zumindest zwei Federelementen steht. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass zumindest ein 1. Federelement am oberen 1. Abschnitt des Spannelementes und zumindest ein 2. Federelement am unteren 2. Abschnitt des Spannelementes an diesem angreift. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Spannelement sich an jede geometrische Form einer verschlossenen Tube, d.h. insbesondere auch an nach außen geneigte Oberflächenbereiche oder an nach innen geneigte Oberflächenbereiche vollflächig anlegen kann.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die von dem unteren 2. Federelement auf das Spannelement ausgeübte Federkraft größer als die von dem oberen 1. Federelement auf das Spannelement ausgeübte Federkraft ist. Bei dieser Ausgestaltung ist aufgrund der größeren unteren Federkraft erreicht, dass die Spannelemente vor dem Einsetzen einer Tube mit ihrem oberen, der Öff nung der Tubenaufnahme zugewandten Ende weiter radial außen liegen als an ihrem unteren Ende, an dem sie durch die größere Federkraft radial nach innen gedrückt werden. Die Spannelemente bilden somit eine Art Trichter, der das Einsetzen der Tube erleichtert.
Eine unverschlossene Tube besitzt einen kreiszylindrischen Tubenkörper, an dessen unterem Ende ein Auslassstutzen über eine sogenannte Tubenschulter angeformt ist. Auf den Auslassstutzen ist ein Verschlussdeckel oder eine Kappe aufsetzbar. Aufgrund der geometrischen Verhältnisse besitzt die Tube an der Tubenschulter eine wesentlich größere Steifigkeit gegen radial nach innen gerichtete Verformungen als beispielsweise in der Mitte des Tubenkörpers. Dies wird erfindungsgemäß durch die unterschiedlichen, von dem 1. und dem 2. Federelement aufgebrachten Federkräfte zur Halterung der Tube ausgenutzt. Wenn die leere Tube in die Tubenaufnahme eingeführt wird, passiert die Tubenschulter zunächst den oberen 1. Abschnitt der Spannelemente, dann deren Schwenkachsen und drückt die Spannelemente im unteren 2. Abschnitt, in dem die größeren Federkräfte wirken, radial nach außen. Als Folge davon wirken auf die Tubenschulter relativ große Reaktionskräfte ein, die die Tube sicher im Tubenhalter fixieren. Durch die Schwenkung der Spannelemente beim Einführen der Tube legen sich auch die oberen 1. Abschnitte der Spannelemente, die durch die geringere Federkraft beaufschlagt sind, außenseitig an der Wandung des Tubenkörpers an.
Die Schwenkachse des Spannelementes ist so ausgebildet, dass sie bei einer radialen Verlagerung des Schwenkelementes mit dieser radial verlagert wird, wodurch die Schwenkbewegung der Spannelemente und deren radiale Verlagerung entkoppelt sind.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle Spannelemente gemeinsame Federelemente aufweisen, was insbesondere dadurch erreicht werden kann, dass die Federelemente Federringe sind, die vorzugsweise um das Gehäuse des Tubenhalters umlaufen.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Tubenhalter,
2 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Tubenhalters gemäß 1,
3 den Tubenhalter gemäß 1 bei eingesetzter, unverschlossener Tube,
4 den Tubenhalter gemäß 3 nach Verschließen der Tube in einer Ansicht senkrecht zur Schweißnaht der Tube und
5 eine 4 entsprechende Ansicht des Tubenhalters in Längsrichtung der Schweißnaht der Tube.
Gemäß 1 weist ein Tubenhalter 10 ein becherförmiges Gehäuse 11 auf, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht und im Inneren eine nach oben öffnende Tubenaufnahme 12 aufweist, an die sich am unteren Ende im Boden 13 des Gehäuses 11 eine Aufnahme für einen Kopf- oder Kappenabschnitt T₂ einer Tube T (siehe 3) anschließt. Die Tubenaufnahme 12 besitzt ausgehend von ihrer oberen Öffnung 12b einen sich gering verjüngenden Querschnitt, um das Einführen der Tube T zu erleichtern.
In der Innenwandung 12a der Tubenaufnahme 12 sind über den Umfang verteilt mehrere vertikale, schlitzförmige Nuten 15 ausgebildet, die sich bis kurz oberhalb zum Bodens 13 des Gehäuses 11 erstrecken. Die Nuten 15 durchdringen die Wandung des Gehäuses 11 vollständig.
In jeder Nut 15 ist ein bügelförmiges Spannelement 14 angeordnet, das auf seiner zur Tubenaufnahme 12 bzw. dessen vertikaler Längsmittelachse L weisenden Seite eine ebene, leistenförmige Anlagefläche 14a besitzt. Wie durch den in 2 dargestellten Doppelpfeil H angedeutet ist, ist jedes Spannelement 14 so gelagert, dass es senkrecht zur Längsmittelachse L der Tubenaufnahme 12 verlagert werden kann. Zusätzlich kann jedes Spannelement 14 um eine Schwenkachse 18 geschwenkt werden (siehe Doppelpfeil S), die sich horizontal und im wesentlichen tangential zur Innenwandung 12a der Tubenaufnahme 12 erstreckt. Die Schwenkachse 18 ist im mittleren Bereich des Spannelementes 14 angeordnet, so dass das Spannelement 14 einen oberen 1. Abschnitt 14.1, der auf der der Öffnung 12b der Tubenaufnahme 12 zugewandten Seite der Schwenkachse 18 angeordnet ist, und einen unteren 2. Abschnitt 14.2 aufweist, der auf der der Öffnung 12b der Tubenaufnahme 12 abgewandten Seite der Schwenkachse 18 angeordnet ist.
Auf der Außenseite des Gehäuses 11 ist ein erstes Federelement 16 in Form eines Federrings angeordnet, der an allen Spannelementen 14 in dem oberen 1. Abschnitt 14.1 anliegt und die Spannelemente 14 mit einer radial nach innen in Richtung der Längsmittelachse L gerichteten 1. Federkraft beaufschlagt. In gleichartiger Weise ist ein 2. Federelement 17 in Form eines umlaufenden Federrings vorgesehen, der an den Spannelementen 14 in dem jeweiligen unteren 2. Abschnitt 14.2 angreift und die Spannelemente mit einer radial nach innen zur Längsmittelachse L gerichteten, 2. Federkraft beaufschlagt. Dabei ist vorgesehen, dass die durch das 2. Federelement 17 ausgeübte 2. Federkraft größer als die durch das 1. Federelement 16 ausgeübte 1. Federkraft ist. Dies führt dazu, dass die Spannelemente 14 im Nicht-Gebrauchszustand des Tubenhalters 10, wie er in den 1 und 2 dargestellt ist, schräg angeordnet sind, indem der untere 2. Abschnitt 14.2 aufgrund der größeren 2. Federkraft radial nach innen eingezogen und dementsprechend der obere 1. Abschnitt 14.1 radial nach außen weggeschwenkt und insbesondere mit seinem oberen Ende vollständig in der jeweiligen Nut 15 aufgenommen ist. Auf diese Weise ist das Einführen der Tube T erleichtert und ein Verhaken der Tubenschulter T₃ am oberen Ende der Schwenkelemente 14 vermieden.
Wie 3 zeigt, besitzt eine unverschlossene Tube T einen üblicherweise kreiszylindrischen Tubenkörper T₁, der über eine Tubenschulter T₃ mit einem Kopf- oder Kappenabschnitt T₂ verbunden ist. Wenn die leere unverschlossene Tube T in den Tubenhalter 10 eingesetzt werden soll, wird sie mit ihrem unteren Kopf- oder Kappenabschnitt T₂ durch die Öffnung 12b in die Tubenaufnahme 12 eingeführt, wobei die Tubenschulter T₃ mit den Anlageflächen 14a der Spannelemente 14 in Anlage kommt und die Spannelemente entgegen den Federkräften der Federelemente 16, 17 radial nach außen drückt. Gleichzeitig schwenken die Spannelemente 14 jeweils um ihre Schwenkachse 18, so dass sich die Anlagefläche 14a jedes Spannelementes 14 vollflächig an der Außenseite der Tube T anlegt. Die Einfuhrbewegung der Tube T wird solange fortgesetzt, bis der Kopf- oder Kappenabschnitt T₂ in der Aufnahme 13a im Boden 13 des Gehäuses 11 unter enger Passung aufgenommen ist.
Da die Mantelfläche des Tubenkörpers T₁ der unverschlossenen Tube T (siehe 3) im wesentlichen vertikal verläuft, sind auch die Spannelemente 14 im wesentlichen vertikal ausgerichtet. Das obere 1. Federelement 16 spannt den oberen 1. Abschnitt 14.1 des Spannelementes 14 radial gegen die Außenseite des Tubenkörpers T₁ und das 2. Federelement 17 spannt den unteren 2. Abschnitt 14.2 mit einer größeren Spannkraft radial von außen gegen die Tubenschulter T₃. Da die Tubenschulter T₃ eine relativ hohe Steifigkeit gegen radial nach innen gerichtete Verformungen aufweist, kann die Tube T aufgrund der erhöhten 2. Federkraft des 2. Federelementes 17 sicher in der Tubenaufnahme 12 gehalten werden.
Nach dem Befüllen der Tube T wird diese an ihrem oberen, dem Tubenhalter 10 abgewandten Ende durch Ausbildung einer üblicherweise senkrecht zur Längsrichtung der Tube T verlaufenden Schweißnaht T₄ verschlossen. Dadurch ändert die Tube ihre Form, wie sich aus den 4 und 5 ergibt. 4 zeigt eine Seitenansicht der Tube T senkrecht zur Längsrichtung der Schweißnaht T₄. In dieser Ansicht besitzt die Tube T eine zu ihrem oberen, die Schweißnaht T₄ aufweisenden Ende divergierende Form. In der dazu senkrechten Ansicht, die in 5 dargestellt ist, besitzt die Tube T eine zur Schweißnaht T₄ konvergierende Form. Die Spannelemente 14 können dieser Formänderung der Tubenwandung folgen, indem sie um die jeweilige Schwenkachse 18 schwenken. Wie die 4 und 5 zeigen, liegen die Spannelemente 14 sowohl in den schräg nach außen geneigten Oberflächenbereichen (4) als auch den schräg nach innen geneigten Oberflächenbereichen (5) der Tubenoberfläche vollflächig an, so dass die Tube T sicher gehalten ist.
Zur Entnahme der Tube T wird diese aus der Tubenaufnahme 12 herausgezogen, woraufhin sich die Spannelemente 14 infolge der Federkräfte wieder in die in 1 dargestellte Stellung bewegen, so dass eine neue Tube eingesetzt werden kann.

Claims

Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine, mit einem becherförmigen Gehäuse (11), das eine nach oben öffnende Tubenaufnahme (12) aufweist, in die eine Tube (T) mit ihrem einen Endbereich einsteckbar ist, wobei im Bereich der Innenwandung (12a) der Tubenaufnahme (12) zumindest ein Spannelement (14) angeordnet ist, das im wesentlichen senkrecht zur Längsmittelachse L der Tubenaufnahme (12) verlagerbar ist und mittels dessen unter Wirkung zumindest eines Federelementes (16, 17) eine radial von außen auf die eingesetzte Tube (T) wirkende Spannkraft aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) um eine sich im wesentlichen tangential zur Innenwandung (12a) der Tubenaufnahme (12) erstreckende Schwenkachse (18) schwenkbar gelagert ist.
Tubenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) einen oberen 1. Abschnitt (14.1), der auf der der Öffnung (12b) der Tubenaufnahme (12) zugewandten Seite der Schwenkachse (18) oberhalb von dieser angeordnet ist, und einen unteren 2. Ab schnitt (14.2) aufweist, der auf der der Öffnung (12b) der Tubenaufnahme (12) abgewandten Seite der Schwenkachse (18) unterhalb von dieser angeordnet ist.
Tubenhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spannelemente (14) über den Umfang der Innenwandung (12a) der Tubenaufnahme (12) verteilt angeordnet sind.
Tubenhalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungerade Anzahl von Spannelementen (14) vorgesehen ist.
Tubenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) bügelförmig ausgebildet ist.
Tubenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) eine leistenförmige Anlagefläche (14a) aufweist.
Tubenhalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leistenförmige Anlagefläche (14a) sich im wesentlichen vertikal erstreckt.
Tubenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) unter Wirkung von zumindest zwei Federelementen (16, 17), steht.
Tubenhalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein 1. Federelement (16) am oberen 1. Abschnitt (14.1) des Spannelementes (14) und zumindest ein 2. Federelement (17) am unteren 2. Abschnitt (14.2) des Spannelementes (14) an diesem angreift.
Tubenhalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem 2. Federelement (17) auf das Spannele ment (14) ausgeübte Federkraft größer ist als die von dem 1. Federelement (16) auf das Spannelement (14) ausgeübte Federkraft.
Tubenhalter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (16, 17) Federringe sind, die um das Gehäuse (11) des Tubenhalters (10) umlaufen.