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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einlageneinlegevorrichtung zum Einlegen von Einlagen in Schalen aufweisend:
- – eine Schalenzuführvorrichtung für die Zuführung von Schalen,
- – eine Einlagenzuführvorrichtung für die Zuführung von Einlagen,
- – eine Einlegevorrichtung, die jeweils eine zugeführte Einlage in eine zugeführte Schale legt.
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Für eine Vielzahl von Anwendungen werden Schalen, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, zur Aufbewahrung von Produkten verwendet. Beispielsweise werden oftmals Obst, Fleisch oder auch andere Lebensmittel zu diesem Zweck meist in Kunststoffschalen eingelegt, die gegebenenfalls mit Hilfe einer weiteren Folie verschlossen werden.
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Das Einlegen der Einlagen in die Schalen erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach dem Fertigen der Schalen im Fertigungswerk. Die mit Einlagen ausgestatteten Schalen werden zum Befüllerbetrieb geliefert, der diese dann mit seiner Ware bestückt. Da diese Verfahrensart ausschließlich angewendet wird, wurden Produktionsmaschinen entwickelt, die eine Einlagenzufuhr in die Schalen automatisch und präzise gewährleisten. Da die einzulegenden Lebensmittel meistens feucht sind oder über die Lagerzeit Feuchtigkeit abgeben, werden in der Regel Saugeinlagen, die feuchtigkeitsabsorbierend sind, in die Lebensmittelschalen eingelegt.
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Zu diesem Zweck werden die Schalen über eine Schalenzuführvorrichtung und die Einlagen über eine Einlagenzuführvorrichtung einer Einlegevorrichtung zugeführt, die dann jeweils eine zugeführte Einlage in eine Schale legt. Hierzu ist üblicherweise ein Aufnahmearm vorgesehen, der eine Einlage greift, diese über die Schale bewegt, in die Schale absenkt und dort freigibt. Der Aufnahmearm bewegt sich dann in die entgegengesetzte Richtung zurück zu den zugeführten Einlagen, greift die nächste Einlage und fügt diese dann der nächsten Schale zu. Derartige Vorrichtungen ermöglichen ein Einlegen von etwa 30 bis 120 Einlagen pro Minute. Sie sind aber ausgesprochen kompliziert aufgebaut und weisen eine Vielzahl von Stellmotoren auf, um eine exakte Positionierung der verschiedenen Elemente zueinander zu gewährleisten. Entsprechend sind derartige Vorrichtungen kostenaufwendig in der Herstellung und kostenintensiv in der Anschaffung. Auch ist die Belastung für das Lager des Aufnahmearms hoch.
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Aus der
US 6,820,672 B1 ist beispielsweise eine Zuführvorrichtung mit rotierenden Aufnahmearmen bekannt, die die Materialien ansaugen und einem Produkt auf einem Laufband zuführen.
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Die
DE 100 56 407 A1 beschreibt eine Schneidvorrichtung zum Trennen von Endlosstreifen sowie eine Vorrichtung zur Zuführung der Abschnitte in eine Verpackung. Ferner ist ein Arm vorgesehen, der unter der Schneidvorrichtung angeordnet ist und intermittierend zwischen der Schneidvorrichtung und der Aufnahme für den Abschnitt verschwenkt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einlagen-Einlegevorrichtung zu schaffen, die ein schnelleres Einlegen von Einlagen in Schalen ermöglicht, dabei robust und einfach aufgebaut ist und zuverlässig arbeitet. Die Vorrichtung soll weiterhin möglichst kostengünstig herstellbar sein. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einlagen-Einlegevorrichtung gelöst, die ein Drehelement mit mindestens einem Aufnahmearm aufweist, der sich um einen Drehpunkt dreht und bei jeder Umdrehung eine zugeführte Einlage aufnimmt und in eine zugeführte Schale einlegt.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht demnach darin, dass zugeführte Einlagen kontinuierlich aufgenommen und in jeweils zugeführten Schalen abgelegt werden. Der Aufnahmearm bewegt sich dabei stets in die gleiche Richtung, eine Bewegungsumkehr wird vermieden. Dies wiederum bewirkt, dass der Aufbau der Vorrichtung einfacher ist und eine Vielzahl von Stellmotoren und Positionsgebern eingespart werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist es möglich, die Zuführung der Schalen und/oder der Einlagen mechanisch mit dem sich drehenden Aufnahmearm zu koppeln. Hierdurch wird erreicht, dass die Einlagen und/oder Schalen automatisch und ohne weitere mechanische Mechanismen oder Kontrollsysteme stets richtig für eine Aufnahme oder das Einlegen der Einlagen positioniert sind. Antriebsvorrichtungen für das Zuführen der Einlagen und/oder Schalen können über einen gemeinsamen Antrieb, der auch das Drehkreuz antreibt, betrieben werden. Eine Fehlfunktion aufgrund nicht korrekt positionierter Einlagen oder Schalen kann damit effektiv vermieden werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante weist das erfindungsgemäße Drehkreuz nicht nur einen Aufnahmearm, sondern mehrere, beispielsweise zwei, vier oder acht Aufnahmearme auf. Aufgrund der auftretenden Fliehkräfte ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahmearme gleichmäßig um den Drehpunkt angeordnet sind.
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Die zu befüllenden Schalen können in Stapeln in die Vorrichtung eingelegt werden, sie werden erfindungsgemäß mit Hilfe einer Entnestervorrichtung getrennt und dem Drehkreuz bzw. dem Aufnahmearm zugeführt. Die Entnestervorrichtung bewirkt, dass die ineinander steckenden Schalen derart voneinander getrennt werden, dass stets nur eine Schale nach der anderen zugeführt wird und nicht versehentlich zwei ineinander steckende Schalen aus dem Stapel entfernt werden. Das Entnesten der Schalen kann beispielsweise mit Hilfe eines Flacheisens erfolgen, das über einen Rand der jeweils untersten Schale greift und diese nach unten drückt. Erfindungsgemäß ist aber auch die Nutzung von Druckluft möglich, die die jeweils untere Schale durch einen zielgerichteten Luftstrom aus dem Stapel drückt.
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Die Einlagen können ebenfalls gestapelt in die Einlagen-Einlegevorrichtung eingebracht werden, denkbar ist aber auch eine Zuführung über eine Einlagenrolle, von der ein Einlagenband abgewickelt wird. Von dem Einlagenband wird dann mit Hilfe einer Schneidvorrichtung jeweils eine Einlage abgetrennt und dem Aufnahmearm zugeführt, der diese dann aufnimmt und in eine Schale einlegt.
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Erfindungsgemäß werden die Einlagen nicht nur in die Schalen eingelegt, sondern auch in diesen befestigt. Die Befestigung erfolgt dabei erfindungsgemäß über ein Verschweißen der Einlagen in den Schalen insbesondere durch Ultraschallschweißen. Wesentlich ist, dass das Verschweißen der Einlage kontinuierlich während einer Drehbewegung des Aufnahmearms erfolgt.
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Ein Verschweißen der Einlage ist insbesondere in der Lebensmittelindustrie vorteilhaft, da in diesem Fall keine weiteren Fremdstoffe in die Schale gelangen, Gerade in der Lebensmittelindustrie wird jeder unnötige Zusatzstoff, der mit den Lebensmitteln in Kontakt kommen kann, vermieden. Erfindungsgemäß erfolgt der Schweißvorgang durch den Schalenboden der Schalen hindurch. Wesentlich ist dabei, dass die Schale und auch die Einlage aus einem verschweißbaren Material bestehen und unterhalb der zugeführten Schale eine Schweißvorrichtung vorgesehen ist. Der Aufnahmearm nimmt eine zugeführte Einlage auf, bewegt sie zur Schale und legt sie auf den Schalenboden ab. Eine auf der anderen Seite des Schalenbodens angeordnete Ultraschallvorrichtung verschweißt nun den Schalenboden mit der Einlage. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Sonotrode im Bereich des Schalenbodens angeordnet sein, die in dem Moment auf den Schalenboden und die Einlage einwirkt, in dem die Einlage vom Aufnahmearm an den Schalenboden angedrückt wird.
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Vorteilhafterweise wird die zugeführte Schale derart am Drehkreuz vorbeigeführt, dass sich die Schale und der Aufnahmearm zum Zeitpunkt des Einlegens der Einlage in etwa in die gleiche Richtung bewegen. Alternativ ist auch eine gegenläufige Bewegung der Schale und des Aufnahmearms möglich.
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Je nach Ausführungsform kann ein punktförmiges oder streifenförmiges Verschweißen der Einlage mit der Schale erfolgen. Ist eine streifenförmige Verschweißung vorgesehen, kann die Sonotrode eine Rolle oder mehrere Rollen aufweisen, die auf der der Einlage abgewandten Seite des Schalenbodens während des Schweißvorgangs am Boden entlang bewegt werden. Alternativ kann die Sonotrode auch flächig ausgebildet sein und der Aufnahmearm eine entsprechende Rollenvorrichtung aufweisen. Alternativ ist denkbar, dass kein rollbares Element vorgesehen ist und die Relativgeschwindigkeit zwischen der Schale und dem Aufnahmearm während des Schweißvorgangs verändert wird, so dass der Aufnahmearm und/oder die Sonotrode über den Schalenboden bzw. die Einlage schleift bzw. bewegt wird. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit der Schale zu diesem Zweck abgebremst werden, während das Förderband, auf die die Schale transportiert wird, ungebremst weiterläuft. Die Schale rutscht dann auf dem Förderband.
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Die Aufnahme der Einlagen durch den Aufnahmearm kann durch verschiedene geeignete Verfahren oder Vorrichtungen erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Ansaugen der Einlagen an das freie Ende des Aufnahmearms erwiesen. Die durch das Vakuum gehaltene Einlage würde dann durch Beenden des Vakuums freigegeben und in die Schale eingelegt.
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Die Zuführvorrichtung für die Schalen kann ein Förderband beinhalten, auf dem die Schalen in Richtung des Drehkreuzes bewegt werden. Alternativ ist die Zuführung auf zwei parallel verlaufenden schmalen Förderbändern möglich, zwischen denen ein Freiraum verbleibt. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Schalenboden in Richtung der Ultraschallvorrichtung freiliegt und von dieser kontaktiert werden kann.
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Je nach Anforderung kann die Schweißfläche zwischen der Einlage und der Schale entsprechend variiert werden. Hierzu ist lediglich eine geometrische Anpassung der einzelnen Komponenten notwendig.
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Es hat sich gezeigt, dass mit einer erfindungsgemäßen Einlageneinlegevorrichtung bis zu 300 Einlagen pro Minute in Schalen einlegbar sind. Die Vorrichtung arbeitet ausgesprochen effektiv und weist nur eine sehr geringe Störanfälligkeit auf.
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Die Schweißvorrichtung kann derart angeordnet sein, dass die zugeführten Schalen diese beim Vorbeibewegen über eine gesamte Länge des Schalenbodens kontaktieren, wobei der Schweißvorgang durch Ein- und Ausschalten der Sonotrode gesteuert werden kann. Alternativ ist ein Zuführen bzw. Zustellen der Schweißvorrichtung möglich, wobei der Zustellvorgang ebenfalls mechanisch gekoppelt an die Bewegung des Drehkreuzes erfolgen kann. In diesem Fall kommt die Schweißvorrichtung nur mit Bereichen der jeweils zugeführten Schale in Kontakt.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren, die eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen. Die Erfindung soll dabei nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt sein, die gezeigten Elemente sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Weiterhin können alle gezeigten Merkmale beliebig mit weiteren gezeigten und beschriebenen Merkmalen kombiniert werden. Es zeigen:
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1: eine stark vereinfachte Prinzipskizze einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung mit Schweißvorrichtung,
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2: einen Streckenabschnitt der Schalenzuführvorrichtung im Bereich der Schweißvorrichtung von oben.
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Die 1 verdeutlicht das Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Einlageneinlegevorrichtung 20. Wesentliches Element der erfindungsgemäßen Einlageneinlegevorrichtung 20 ist ein Drehkreuz 22 mit Aufnahmearmen 24, die um einen Drehpunkt 26 angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Aufnahmearme 24 gezeigt, die gleichmäßig beabstandet um den Drehpunkt 26 herum angeordnet sind.
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Das Drehkreuz 22 dreht sich im gezeigten Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn, dargestellt durch den eingezeichneten Pfeil. An den freien Enden der Aufnahmearme 24 sind Aufnahmeköpfe 28 angeordnet.
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Über eine Einlagenzuführvorrichtung 30 werden Einlagen 32 dem Drehkreuz 26 zugeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Einlagenrolle 34 vorgesehen, von der ein Einlagenband 36 abgewickelt wird. Eine Schneidvorrichtung 38 trennt das Einlagenband 36 in verschiedene Einlagen 32 auf.
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Die vom Einlagenband 36 abgetrennte Einlage 32 wird von einem sich vorbeibewegenden Aufnahmekopf 28 aufgenommen, vorzugsweise über eine Vakuumeinheit angesaugt, mitgenommen und in einer zugeführten Schale 40 abgelegt.
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Die Zuführung der Schalen 40 erfolgt über eine Schalenzuführvorrichtung 42, die ein Förderband 44 aufweist. Das Förderband bewegt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel unterhalb des Drehkreuzes 22 derart, dass im Moment des Einlegens der Einlagen 32 mit einer Einlegevorrichtung 31 in die Schalen 40 das Förderband 44 in etwa in die gleiche Richtung wie der entsprechende Aufnahmearm 24 bewegt wird. Die Schalenzuführvorrichtung 42 kann weiterhin einen Entnester 46 aufweisen, der einzelne Schalen 40 aus einem Schalenstapel 48 löst und auf das Förderband 44 bringt. Der Entnester 46 ist durch zwei Flacheisen dargestellt, die den von oben zugeführten Schalenstapel 48 seitlich kontaktieren und die jeweils unterste, dem Förderband 44 nächste Schale 40 vom Schalenstapel 48 löst.
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1 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Befestigung der Einlagen 32 in den Schalen 40 über einen Schweißvorgang erfolgt. Zu diesem Zweck ist eine Schweißvorrichtung 54 derart angeordnet, dass sie einen Schalenboden 41 der jeweils zugeführten Schale 40 kontaktieren kann, während die Einlage 32 in die Schale 40 eingelegt wird. Die Schweißvorrichtung 54 kann durch eine Ultraschallschweißvorrichtung mit einer entsprechenden Sonotrode gebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeipiel ist die Sonotrode als Rolle 56 ausgebildet, die sich auf dem Schalenboden 41 abrollt. Alternativ können die Aufnahmeköpfe 28 Rollenkörper aufweisen, die beim Kontakt auf dem Schalenboden auf diesem abrollen. Die Aufnahmearme 24 bzw. Aufnahmekörper 28 sind derart ausgeführt, dass sie mit der Schweißvorrichtung 54 zusammenwirken können.
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Um einen Kontakt der Schweißvorrichtung 54 mit dem Schalenboden zu ermöglichen, ist das Förderband 44 durch zwei parallel verlaufende Förderelemente 58 gebildet, zwischen den sich ein Freiraum befindet. 2 zeigt diese Ausführungsvariante in einer Ansicht von oben. Die Schale 40, gefertigt aus einem transparenten Material, liegt auf den beiden Förderelementen 58 auf, wobei die Schweißvorrichtung 54 zwischen den beiden Förderelementen 58 angeordnet ist und die Schale 40 bzw. den Schalenboden somit kontaktieren kann.
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Beim Verschweißen der Einlagen 32 mit den Schalen 40 entsteht ein Befestigungsbereich, der die Verbindung der beiden Elemente miteinander bewirkt.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsvarianten beschränkt, sie umfasst vielmehr eine gleichwirkende Ausführungsvariante, die sich insbesondere durch Kombination der beschriebenen Merkmale ergeben. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
