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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen einer Tube in einer Tubenfüllmaschine,
wobei die Tube einer Füllstation
der Tubenfüllmaschine
zugeführt
wird und wobei in der Füllstation
ein flüssiges oder
pastöses
Produkt mittels einer Fülldüse in die Tube
eingefüllt
wird.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Befüllen einer Tube in einer Tubenfüllmaschine,
mit einer Füllstation,
in der ein flüssiges oder
pastöses
Produkt mittels einer Fülldüse in die Tube
einfüllbar
ist.
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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
eine Tube mit ihrem Kopf- oder
Kappenabschnitt eingesetzt werden, wobei die Tube zusammen mit dem
Tubenhalter die einzelnen Arbeitsstationen der Tubenfüllmaschine
durchläuft.
In einer Füllstation
kann ein Produkt, bei dem sich üblicherweise um
ein flüssiges
oder ein pastöses
Produkt handelt, mittels einer Fülldüse in die
nach oben offene Tube eingefüllt
werden. Üblicherweise
wird die Tube mit dem Tubenhalter angehoben oder die Fülldüse taucht
in das Innere der Tube ein. Bei Abgabe des Produktes aus der Fülldüse in die
Tube erfolgt eine Relativbewegung zwischen der Fülldüse und der Tube.
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Die
Menge des einzufüllenden
Produktes wird volumetrisch dosiert, d. h. das abzufüllende Volumen
des Produktes wird mittels eines Dosierkolbens aus einem Vorratsbehälter angesaugt
und anschließend
in die Tube hineingedrückt.
Das Füllvolumen
ist somit durch den Durchmesser des Dosierkolbens und dessen Hub
definiert.
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Es
hat sich in der Praxis jedoch gezeigt, dass diese volumetrische
Dosierung Nachteile hat. Insbesondere kann es in dem Füllvolumen
des Produktes zu Lufteinschlüssen
kommen, was zur Folge hat, dass eine zu geringe Menge des Produktes
in die Tube abgefüllt
wird. Darüber
hinaus unterliegt das Füllvolumen
des Produktes Schwankungen infolge der Umweltbedingungen und der
Zusammensetzung des Produktes.
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Der
Abfüller
des Produktes bzw. der Hersteller der gefüllten Tuben muss dem Kunden
garantieren, dass das in einer Tube befindliche Produkt ein Mindestgewicht
aufweist. Nachdem die Tube an ihrem oberen bzw. hinteren Ende verschlossen
wurde und die Tubenfüllmaschine
an einer Entnahmestation verlassen hat, laufen die Tuben über eine
Bandwaage, in der das Gewicht in der Tube ermittelt wird. Diejenigen
Tu ben, die ein vorgegebenes SOLL-Gewicht nicht erreichen, werden
als sogenannte "Schlechttuben" ausgeschieden und
können
nicht weiterverwendet werden. Um den Anteil an "Schlechttuben" möglichst
gering zu halten, ist es bekannt, die Tuben mit einem Volumen zu
füllen,
das über
dem SOLL-Volumen
liegt. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass eine übermäßig große Menge
des Produktes abgefüllt
wird, was unwirtschaftlich ist.
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Wenn
eine Tubenfüllmaschine
auf ein anderes Tubenformat und/oder auf ein anderes Produkt umgestellt
werden soll, bedarf es eines aufwendigen Iterationsprozesses, um
das richtige Füllvolumen durch
Einstellung des Hubs des Dosierzylinders zu erreichen. Dieser Iterationsprozess
muss üblicherweise
manuell ausgeführt
werden, was zeitaufwendig und somit teuer ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen einer
Tube in einer Tubenfüllmaschine
zu schaffen, mit dem eine Tube mit hoher Genauigkeit mit der SOLL-Menge
des Produktes gefüllt
wird und das auch eine einfache Umstellung bei einem Format- oder
Produktwechsel ermöglicht.
Darüber
hinaus soll eine Vorrichtung zum Befüllen einer Tube in einer Tubenfüllmaschine
geschaffen werden, mit der sich das Verfahren in einfacher Weise
durchführen
lässt.
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Hinsichtlich
des Verfahrens wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, dass
das IST-Gewicht des eingefüllten
Produktes während
und/oder nach dem Füllvorgang
erfasst und mit einem SOLL-Gewicht verglichen wird und dass der
Füll vorgang
in Abhängigkeit
von dem erfasste IST-Gewicht gesteuert wird.
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Erfindungsgemäß wird von
der bisher üblichen
volumetrischen Dosierung abgegangen und statt dessen eine Dosierung
nach Gewicht vorgenommen. Lufteinschlüsse in dem abzufüllenden
Produkt oder Dichte-Schwankungen des Produktes aufgrund der Zusammensetzung
oder äußerer Rahmenbedingungen
sind für
das Abfüllen
des Produktes nach Gewicht unschädlich,
so dass jede Tube mit hoher Genauigkeit mit dem gewünschten
SOLL-Gewicht des
Produktes gefüllt
wird.
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Bei
einem Wechsel des Tubenformats braucht lediglich ein neues SOLL-Gewicht
eingegeben zu werden, so dass der bisher angewendete Iterationsprozess
entfällt.
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In
einer möglichen
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Produkt mittels
der Fülldüse unmittelbar
in die Tube eingefüllt
wird und dass das IST-Gewicht des in die Tube eingefüllten Produktes
während
des Einfüllens
mittels einer Wiegevorrichtung kontinuierlich oder in vorbestimmten zeitlichen
Intervallen erfasst wird. Die Wiegevorrichtung gibt vorzugsweise
Signale entsprechend dem jeweiligen IST-Gewicht an eine Steuervorrichtung
ab, in der das IST-Gewicht mit einem vorgegebenen SOLL-Gewicht verglichen
wird. Sobald das IST-Gewicht das SOLL-Gewicht erreicht hat, schaltet
die Steuervorrichtung eine Dosiereinrichtung ab, wodurch die Abgabe
des Produktes durch die Fülldüse unterbrochen
wird. Die Tube enthält
dann das Produkt entsprechend dem gewünschten SOLL-Gewicht und wird
anschließend
in üblicher
Weise verschlossen und aus der Tubenfüllmaschine abgeführt.
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Statt
das Produkt mittels der Fülldüse unmittelbar
in die Tube einzufüllen,
kann in Abwandlung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das
Produkt zunächst
in einen Vordosierraum eingefüllt
wird. Das IST-Gewicht des in den Vordosierraum eingefüllten Produktes
wird während
des Einfüllens
mittels einer Wiegevorrichtung kontinuierlich oder in vorbestimmten
zeitlichen Intervallen erfasst. Sobald das SOLL-Gewicht erreicht ist, schaltet die Steuervorrichtung
die Dosisereinrichtung in genannter Weise ab, so dass sich in dem
Vordosierraum eine Produktmenge mit dem SOLL-Gewicht befindet. Diese
Produktmenge kann anschließend
aus dem Vordosierraum in die Tube eingefüllt werden.
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Bei
den beiden vorgenannten Ausgestaltungen wird das IST-Gewicht des eingefüllten Produktes während des
Dosierens bzw. Einfüllens
in die Tube bzw. den Vordosierraum erfasst. Zu diesem Zweck sollte
die Wiegevorrichtung in der Füllstation
angeordnet bzw. in diese integriert sein.
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Alternativ
ist es jedoch auch möglich,
die Tube in der Füllstation
zunächst
mit einer vorbestimmten Menge des Produktes zu befüllen und
das IST-Gewicht des in die Tube eingefüllten Produktes erst nach dem
Befüllen
mittels einer Wiegevorrichtung zu ermitteln. Auch hierbei kann die
Wiegevorrichtung in der Füllstation
angeordnet sein, in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist
jedoch vorgesehen, dass die Wiegevorrichtung bei dieser Ausgestaltung
des Verfahrens stromab der Füllstation
angeordnet ist und dass die befüllte
Tube der Wiegevorrichtung erst nach dem Befüllen zugeführt wird.
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In
einem Nachfüllvorgang
kann die Tube mit einer Nachfüllmenge
des Produktes nachgefüllt
werden, wenn das IST-Gewicht
kleiner als das SOLL-Gewicht ist. Wenn das IST-Gewicht jedoch bereits dem SOLL-Gewicht
entspricht oder dieses übersteigt,
kann auf ein Nachfüllen
verzichtet werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Tube
zunächst
mit einer Produktmenge gefüllt
wird, deren IST-Gewicht geringer als das SOLL-Gewicht ist und beispielsweise
95% bis 97% des SOLL-Gewichts beträgt. Auch unter Berücksichtung
von Schwankungen der Füllmenge
ist es in diesem Fall sichergestellt, dass das SOLL-Gewicht noch
nicht erreicht ist. In einem Nachfüllvorgang wird dann die Nachfüllmenge,
die sich aus der Differenz zwischen dem SOLL-Gewicht und dem IST-Gewicht
ergibt, in die Tube nachgefüllt.
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Die
Tube kann zum Nachfüllen
beispielsweise zur Füllstation
zurückgeführt werden,
alternativ ist es jedoch auch möglich,
dass stromab der Wiegevorrichtung eine separate Nachfüllstation
angeordnet ist, in der die Tube mit der ermittelten Nachfüllmenge nachgefüllt wird.
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Hinsichtlich
der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Wiegevorrichtung,
mittels der das IST-Gewicht des eingefüllten Produktes ermittelbar
ist, und durch eine Steuervorrichtung gelöst, die von der Wiegevorrichtung
ein Signal bezüglich
des IST-Gewichts erhält
und dieses mit einem SOLL-Gewicht vergleicht und in Abhängigkeit
von dem Vergleich den Füllvorgang
steuert.
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Dabei
kann eine Nachfüllstation
vorgesehen sein, mittels der eine Nachfüllmenge des Produktes in die
Tube einfüllbar
ist. Vorzugsweise besitzt die Nachfüllstation eine höhere Dosiergenauigkeit
als die Füllstation.
Da die Nachfüllstation
nur eine relativ geringe Produktmenge dosieren muss, kann sie in
ihren Abmessungen wesentlich kleiner als die Füllstation ausgebildet sein,
wodurch sich die höhere
Dosiergenauigkeit erzielen lässt.
Auf diese Weise ist es nicht mehr notwendig, die gefüllte Tube
nach dem Nachfüllen
nochmals zu wiegen.
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Weitere
Merkmale der Vorrichtung zum Befüllen
einer Tube sind aus der vorstehenden Beschreibung des Verfahrens
zu entnehmen, auf die ausdrücklich
verwiesen wird.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer 1. Ausgestaltung einer Vorrichtung
zum Befüllen
einer Tube in einer Tubenfüllmaschine,
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2 eine
schematische Darstellung einer 2. Ausgestaltung einer Vorrichtung
zum Befüllen
einer Tube in einer Tubenfüllmaschine,
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3 eine
schematische Darstellung einer 3. Ausgestaltung einer Vorrichtung
zum Befüllen
einer Tube in einer Tubenfüllmaschine,
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4 eine
schematische Darstellung einer 4. Ausgestaltung einer Vorrichtung
zum Befüllen
einer Tube in einer Tubenfüllmaschine,
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5 eine
schematische Darstellung einer 5. Ausgestaltung einer Vorrichtung
zum Befüllen
einer Tube in einer Tubenfüllmaschine
und
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6 eine
schematische Darstellung einer 6. Ausgestaltung einer Vorrichtung
zum Befüllen
einer Tube in einer Tubenfüllmaschine.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Füllstation 10 in einer
Tubenfüllmaschine.
Die Füllstation 10 besitzt
einen Vorratsbehälter 11 zur Aufnahme
eines flüssigen
oder pastösen
Produktes P. Der Vorratsbehälter 11 besitzt
einen unteren Auslass 11a, nahe dem eine Dosiereinrichtung 12 angeordnet
ist, mittels der der Durchflussquerschnitt einer Leitung, durch
die das Produkt P fließt,
veränderbar und
verschließbar
ist. Am unteren Ende der Dosiereinrichtung 12 schließt eine
Fülldüse 15 an,
an deren unteren Ende das Produkt P austreten kann.
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1 zeigt
desweiteren eine Tube T, die mit ihrem Kopf- oder Kappenabschnitt auf einer Wiegevorrichtung 16 sitzt
und in nicht dargestellter Weise gehalten ist. Der untere Abschnitt
der Fülldüse 15 kann
in üblicher
Weise von oben in die unverschlossene Tube T eintauchen und das
Produkt P in Tube T einfüllen.
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Die
Wiegevorrichtung 16 steht über eine Leitung 17 mit
einer Steuervorrichtung 13 in Verbindung. Die Wiegevorrichtung 16 erfasst
das IST-Gewicht der Tube und des bereits in die Tube eingefüllten Produktes
P. Da das Gewicht der leeren Tube bekannt ist, erhält die Steuervorrichtung 13 von
der Wiegevorrichtung 16 zumindest mittelbar eine Information über das
IST-Gewicht des bereits in die Tube T eingefüllten Produktes P.
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Desweiteren
steht die Steuervorrichtung über
eine Leitung 14 mit der Dosiereinrichtung 12 in Verbindung.
In der Steuervorrichtung 13 wird das von der Wiegevorrichtung 16 ermittelte
IST-Gewicht des in die Tube T bereits eingefüllten Produktes P mit einem
SOLL-Gewicht verglichen. Sobald der Wert des IST-Gewichtes sich
dem Wert des SOLL-Gewichtes auf ein vorbestimmtes Maß annähert oder
diesen erreicht, gibt die Steuervorrichtung 13 ein Signal
an die Dosiereinrichtung 12, wodurch die weitere Abgabe des
Produktes P in die Tube T gestoppt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass das in der Tube befindliche Produkt P das SOLL-Gewicht besitzt.
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1 zeigt
eine Ausgestaltung, bei der das Produkt P mittels der Fülldüse 15 unmittelbar
in die Tube T abgegeben wird. 2 zeigt
eine Abwandlung von diesem Vorgehen, indem in gleichartiger Weise,
wie es im Zusammenhang mit 1 beschrieben
wurde, das Produkt P zunächst
in einen Vordosierraum 18 eingefüllt wird. Sobald die Steuervorrich tung 13 durch
Ansteuerung der Dosiereinrichtung 12 die Abgabe des Produktes
P in den Vordosierraum 18 gestoppt hat, befindet sich in
dem Vordosierraum 18 eine Produktmenge mit dem SOLL-Gewicht.
Anschließend
wird diese Produktmenge aus dem Vordosierraum 18 durch
eine nur schematisch dargestellte Leitung 19 in eine leere
Tube eingefüllt, was
durch den Pfeil S angedeutet ist.
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Im
Zusammenhang mit den 1 und 2 ist ein
Verfahren beschrieben, bei dem die Erfassung des IST-Gewichtes mittels
der Wiegevorrichtung 16 während des Einfüllens des
Produktes in die Tube T (1) bzw. den Vordosierraum 18 (2)
erfolgt. Im Zusammenhang mit 3, die eine
Füllstation 10 mit
dem gleichen konstruktiven Aufbau wie die Ausgestaltung gemäß 1 aufweist,
soll im folgenden eine Abwandlung des Verfahrens beschrieben werden.
Zunächst
wird mittels der Dosiereinrichtung 12 und der Fülldüse 15 eine
vorbestimmte Produktmenge in die Tube T eingefüllt, deren IST-Gewicht beispielsweise
etwa 95% bis 100% des SOLL-Gewichtes besitzt. Nach Beendigung dieses
ersten Füllvorgangs
wird die Wiegevorrichtung 16 aktiviert und das IST-Gewicht
des in der Tube T befindlichen Produktes P ermittelt und ein entsprechendes
Signal an die Steuervorrichtung 13 gegeben. In der Steuervorrichtung 13 wird
aus der eventuell vorhandenen Differenz zwischen dem SOLL-Gewicht
und dem IST-Gewicht eine Nachfüllmenge
ermittelt, die durch entsprechende Ansteuerung der Dosiereinrichtung 12 anschließend in
die Tube T nachgefüllt
wird.
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Das
mit der Vorrichtung gemäß 4 durchzuführende Verfahren ähnelt dem
vorgenannten Verfahren, wobei jedoch ge mäß 4 vorgesehen
ist, dass die Wiegevorrichtung 16 stromab der Füllstation 10 angeordnet
ist. Nachdem die Tube T mittels des ersten Füllvorgangs mit einer Produktmenge
nahe oder unterhalb des SOLL-Gewichts gefüllt ist, wird sie der nachgeschalteten
Wiegevorrichtung 16 zugeführt, wie es durch den Pfeil
A angedeutet ist. Mittels der Wiegevorrichtung 16 wird
das IST-Gewicht des in der Tube T befindlichen Produktes P ermittelt
und ein entsprechendes Signal an die Steuervorrichtung 13 gegeben,
die daraus in genannter Weise die Nachfüllmenge errechnet. Anschließend wird
die Tube zu der Füllstation 10 zurückgeführt (Pfeil
B) und mit der Nachfüllmenge
nachgefüllt.
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Auch
bei der Ausgestaltung gemäß 5 ist die
Wiegeeinrichtung 16 stromab der Füllstation 10 angeordnet.
Auch hierbei wird mittels der Wiegeeinrichtung 16 nach
dem ersten Befüllen
der Tube T festgestellt, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang
ein Nachfüllen
der Tube T notwendig ist. In Abweichung gegenüber der Ausgestaltung gemäß 4 wird
die Tube T zum Zwecke des Nachfüllens jedoch
nicht zur Füllstation 10 zurückgeführt, sondern
stromab der Wiegeeinrichtung 16 ist eine separate Nachfüllstation 20 vorgesehen,
die eine weitere Dosiereinrichtung 21 aufweist, die mittels
der Steuervorrichtung 13 ansteuerbar ist. Die Steuervorrichtung 13 ermittelt
in genannter Weise die Nachfüllmenge für das Produkt
und steuert die Dosiereinrichtung 21 der Nachfülleinheit 20 entsprechend
an.
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Bei
der Ausgestaltung gemäß 5 wird
die Tube T nach dem Wiegen in der Wiegevorrichtung 16 zu
der Nachfüllstation 20 transportiert
(siehe Pfeil C). Im Gegensatz dazu ist bei der Ausgestaltung gemäß 6 vorgesehen,
dass die Wiegevorrichtung 16 in die Nachfüllstation 20 integriert
ist, d. h. das Nachfüllen
des Produktes bis zum Erreichen des SOLL-Gewichtes kann erfolgen,
während
die Tube auf der Wiegevorrichtung 16 angeordnet ist und
somit während
mittels der Wiegevorrichtung 16 das IST-Gewicht kontinuierlich
oder in vorbestimmten zeitlichen Intervallen ermittelt wird. Ansonsten
entspricht die Ausgestaltung gemäß 6 der
Ausgestaltung gemäß 5.