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Die Erfindung betrifft eine autarke Abfüllmaschine, die so ausgestattet ist, dass mehrere autarke Abfüllmaschinen gleicher Bauweise nebeneinander eine Produktionslinie bilden, mit der verschiedene Schüttgüter automatisiert in einem Behältnis abgefüllt werden können. Die Zusammensetzung des Inhaltes in einem abzufüllenden Behältnis kann bei einer Produktionslinie, bestehend aus mehreren erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschinen, von Behältnis zu Behältnis frei gewählt werden. Somit lassen sich insbesondere individuelle Zusammensetzungen sehr effizient mit einer Produktionslinie, die aus mehreren angereihten erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschinen besteht, umsetzen. Die Anzahl der autarken Abfüllmaschinen innerhalb einer Produktionslinie bilden hierbei die maximale Anzahl der frei wählbaren Schüttgüter, die in einem Behältnis automatisiert abgefüllt werden können.
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Die erfindungsgemäße autarke Abfüllmaschine ist für Abfüllvorgänge in verschiedenen Branchen einsetzbar, da die Erfindung viele verschiedene Schüttgüter unterschiedlicher Art in einem Behältnis automatisiert abfüllen kann. Die Behältnisse, in denen das Schüttgut eingefüllt wird, können in der Form und Materialbeschaffenheit je nach Einsatzgebiet variieren. Das Behältnis kann beispielsweise ein Karton, eine Schale oder eine Dose sein.
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Schüttgüter, die mit der Erfindung verarbeitet werden können, sind beispielsweise Lebensmittelsubstanzen, wie Cerealien, Haferflocken, Nüsse oder Trockenfrüchte, die zur Herstellung von Müslimischungen verwendet werden. Verschiedene Mischungen aus Süßigkeiten oder Teeblätter zur Herstellung von Teemischungen, Tiernahrungsprodukte zur Herstellung von Trockenfutter gehören beispielsweise auch zu den Schüttgütern, die mit der Erfindung abgefüllt werden können. Neben der Lebensmittel- und Tiernahrungsherstellung kann die Erfindung auch für andere Branchen verwendet werden. Schüttgüter, wie beispielsweise Granulate für die chemische Verarbeitung oder Kleinteile, Zubehörteile und Befestigungsmaterialien, wie beispielsweise Schrauben, Muttern, Dichtungsringe usw., sind ebenfalls Schüttgüter, die mit der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine in einem Behältnis abgefüllt werden können. Mit der Erfindung sind automatisierte Abfüllvorgänge in Behältnisse, deren abzufüllender Inhalt oder die Zusammensetzung von Behältnis zu Behältnis variieren kann, besonders effizient umsetzbar.
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Ein Einsatzgebiet der Erfindung betrifft beispielsweise die automatisierte Herstellung von individuellen Müsli-, Tee- oder Tiernahrungsmischungen. Der Konsument bzw. Kunde kann beispielsweise in einem Internetshop sich die inhaltliche Zusammensetzung aus verschiedenen Substanzen zusammenstellen und somit seine individuelle Mischung bestellen. Nicht nur der Inhalt, sondern auch die Mengenverteilung kann hierbei individuell gewählt werden. Mit anwachsender Anzahl an wählbaren Zutaten steigt die Möglichkeit der Zusammensetzung schnell in Dimensionen über eine Billion von möglichen Variationen.
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Bisher sind keine automatisierten Lösungen von Abfüllmaschinen oder dergleichen bekannt, mit denen es möglich ist, ökonomisch vertretbare Produktionslinien zu realisieren, mit denen individuell wählbare und stets ändernde Zusammensetzungen in Behältnisse abgefüllt werden können. Vielmehr sind die bekannten automatisierten Lösungen für standardisierte Rezepturen konzipiert, so dass innerhalb eines Produktionszyklus immer die gleiche Zusammensetzung oder Mischung in die Behältnisse abgefüllt wird. Eine Änderung der Rezeptur bedeutet oftmals eine Rüst- und Stillstandszeit. Produktionsabläufe, bei denen sich die Rezeptur permanent von Behältnis zu Behältnis ändert, sind somit nicht mit den bekannten konventionellen Maschinen ökonomisch umsetzbar.
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Da noch keine wirtschaftlichen automatisierten Lösungen zur Verfügung stehen, werden beispielsweise individuelle Müslimischungen der bisher bekannten Internetshops noch manuell abgefüllt.
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Durch den noch recht jungen, aber stets wachsenden Markt an derartigen individuell wählbaren Zusammensetzungen wächst auch der Bedarf für eine automatisierte Lösung zur Abfüllung individueller Zusammensetzungen in Behältnisse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ökonomische Lösung zur automatisierten Abfüllung von Schüttgütern in einem Behältnis, bei dem der Inhalt für jedes Behältnisses unterschiedlich wählbar ist, bereitzustellen. Mehrere nebeneinander stehende Abfüllmaschinen sollen in der Lage sein, ein Behältnis mit unterschiedlichen Schüttgütern individuell und automatisiert abzufüllen. Die Information des abzufüllenden Inhaltes soll in digitaler Form verarbeitet werden können.
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Für eine ökonomische Lösung ist auch die Wahl der Energieart von Bedeutung. Aus diesem Grund sollte die Aufgabe auch ohne pneumatische Energiezufuhr zu lösen sein, da die Energieumwandlungskette von elektrischer in pneumatische und schließlich in mechanische Energie unökonomischer ist als die vergleichsweise direktere Energieumwandlung von elektrischer in mechanische Energie.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die autarke Abfüllmaschine nach Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße autarke Abfüllmaschine ist so gestaltet, dass die Maschine als einzelne Anlage ein Behältnis automatisiert transportieren und das Behältnis mit Schüttgut automatisiert abfüllen kann.
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Die erfindungsgemäße autarke Abfüllmaschine besteht aus einer Transportvorrichtung zum Transport des abzufüllenden Behältnisses. Hierbei ist die Transportvorrichtung der autarken Abfüllmaschine so gestaltet, dass ein Behältnis einer benachbarten baugleichen autarken Abfüllmaschine, je nach Produktionsrichtung, automatisiert und ohne zusätzliche Systeme aufgenommen bzw. übergeben werden kann.
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Weiterhin besteht die autarke Abfüllmaschine aus einem Speicher für Schüttgut und einem Fördersystem für die Förderung des Schüttgutes aus dem Speicher in das abzufüllende Behältnis. Bei einem Abfüllgang wird das Behältnis mit Hilfe der Transportvorrichtung unterhalb des Fördersystems für Schüttgut transportiert, so dass das Schüttgut aus dem Fördersystem in das abzufüllende Behältnis gelangen kann.
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Die Menge des Schüttgutes beim Einfüllen in das Behältnis wird mit Hilfe einer Messvorrichtung geregelt, die je nach Ausführung aus einer Volumen- oder Gewichtsmessung besteht. Die Information der abzufüllenden Menge kann hierbei in digitaler Form und je nach Ausführung auf unterschiedlichen Wegen (Busanbindung, Transponder, Barcode, etc.) der autarken Abfüllmaschine zugeteilt werden.
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Das besondere Merkmal der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine besteht darin, dass sie im Verbund mit baugleichen Maschinen eine Produktionslinie bilden kann, ohne dass zum Transport der Behältnisse von Maschine zu Maschine ein zusätzliches Transportsystem notwendig wird. Diese Eigenschaft hat den Vorteil, dass die autarke Abfüllmaschine in einer Serienfertigung kostengünstig hergestellt werden kann und dass mehrere nebeneinander gestellte autarke Abfüllmaschinen eine Produktionslinie bilden, die automatisiert Behältnisse transportieren und mit Schüttgut abfüllen kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können Produktionslinien mit einer unterschiedlichen Anzahl von autarken Abfüllmaschinen einfach realisiert werden. Die Anzahl der möglich abzufüllenden unterschiedlichen Schüttgüter einer Produktionslinie entspricht der Anzahl der autarken Abfüllmaschinen, die sich in einer Produktionslinie befinden. Steigt der Bedarf nach einer erhöhten Anzahl an auswählbaren Substanzen oder Kleinteilen kann die Produktionslinie einfach durch weitere autarke Abfüllmaschinen ergänzt werden. Durch diese Eigenschaft wird eine sehr flexible und kosteneffiziente Gestaltung einer automatisierten Produktionslinie ermöglicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 bis 8 dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine 1 mit einem Speicher 2 in rechteckiger Form, einem Fördersystem 3 in Form einer Rüttelrinne, einer Klappe 4, einem Transportsystem 5, einem Mitnehmer 6, einer Transportkette bzw. Transportriemen 7, Transportschienen 8, Messvorrichtung 9, einem Rad 10, einem Gehäuse 11, einer Scheibe 12, einem Scanner 13 und Sensoren 14.
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2 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine 1 mit einem Fördersystem 3 in Form einer Förderschnecke mit einer Klappe 4 und einem Transportsystem 5.
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3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine 1 mit einem Speicher 2 in runder Form und einem Transportsystem 5.
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4 eine Ausführung der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine 1 wie in 1 mit einem Behältnis 15 in Form einer runden Dose auf der sich ein Etikett 17 mit einem aufgedruckten Barcode 16 befindet. Die Zeichnung stellt die Dose in Position auf dem Rad 10 dar.
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5 ein Behältnis 15 in Form einer runden Dose, das sich unter dem Fördersystem 3 bzw. über der Messvorrichtung 9 der Erfindung befindet.
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6 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine 1 mit einem Transportsystem 5 ohne ein Rad und mit einem Behältnis 15 in Form eines Kartons.
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7 eine Ausführung einer Produktionslinie die aus mehreren erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschinen 1 besteht und die nebeneinander aufgestellt sind (I, II, IV, V, VI, ...) mit der jeweiligen Darstellung der Transportvorrichtung 5, der Mitnehmer 6, der Transportkette bzw. Riemen 7 und den Transportschienen 8.
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8 eine Darstellung der Transportvorrichtung 5 in Draufsicht aus 7 von mehreren erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschinen, die nebeneinander aufgestellt sind mit der Darstellung der Mitnehmer 6, der Transportkette bzw. Riemen 7 und den Transportschienen 8.
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Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der autarken Abfüllmaschine, bestehend aus einem Speicher 2 zur Aufnahme und Speicherung eines Schüttgutes, einem steuerbarem Fördersystem 3 zur Beförderung des Schüttgutes aus dem Speicher in das zu befüllende Behältnis und aus einer Transportvorrichtung 5 bestehend aus Transportkette oder Riemen 7 und Mitnehmern 6 zum Schieben des zu befüllenden Behältnisses auf Gleitschienen 8 in unterschiedliche Positionen. Weiterhin ist in 1 ein Rad 10 gezeigt, dass zum Drehen von runden Behältnissen dient. Die Messvorrichtung 9 dient zur Regelung der Füllmenge oder des Füllgewichtes.
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In 4 wird die Ausführungsform aus 1 mit einem Behältnis 15 in Form einer runden Dose auf der Transportvorrichtung 5 dargestellt. Die Dose befindet sich in dieser Darstellung in der Position über dem Rad 10, so dass die Dose mit dem Rad um die eigene Achse gedreht werden kann. Die Drehung der Behältnisse ist beispielsweise bei runden Dosen, deren aufgedruckter Barcode mit einem Scanner 13 gescannt werden soll, von Vorteil.
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In 6 wird eine weitere Ausführungsform der Transportvorrichtung 5 ohne ein zusätzliches Rad dargestellt. Diese Ausführungsform kann bei Behältnissen, die nicht gedreht werden müssen, angewendet werden. Weiterhin befindet sich auf der Transportvorrichtung in 6 ein Behältnis 15 in Form eines Kartons in Position bei der das Behältnis mit Schüttgut abgefüllt werden kann.
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Das Transportsystem 5 der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine ist immer so ausgestattet, dass mehrere baugleiche autarke Abfüllmaschinen, die nebeneinander aufgestellt sind, eine Produktionslinie bilden können, ohne das für den Transport des Behältnisses von Abfüllmaschine zur nächstliegende Abfüllmaschine ein zusätzliches Transportsystem notwendig ist. In 7 wird ein Ausführungsbeispiel von mehrere nebeneinander stehenden autarke Abfüllmaschinen gezeigt. 8 zeigt die Draufsicht der zugehörigen Transportvorrichtungen 5 aus 7. Hierbei ist zu erkennen, dass die Behältnisse von den Transportvorrichtungen der autarken Abfüllmaschinen transportiert und zur nächstliegenden Abfüllmaschine übergeben werden kann.
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Die erfindungsgemäße autarke Abfüllmaschine erhält die Information über die abzufüllende Menge bzw. des abzufüllende Gewichtes durch eine angebundene Datenkommunikation oder über eine Dateninformation in Form eines Transponders oder optischen Barcodes 16 auf dem Behältnis.
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Die Erfindung ist je nach Ausführungsform zum Lesen der Dateninformation über die abzufüllende Menge mit einer Busanbindung, einem Lesegerät für Transponder oder einem Scanner 13 zum Lesen von Barcodes ausgestattet.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine mit einem Transpondersystem oder optischen Lesegerätes bzw. einem Scanner, so dass die Information des abzufüllenden Inhaltes sich direkt auf dem Behältnis befindet und ein Vertauschen der Behältnisse nicht zu einer falschen Abfüllung führen kann.
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Bei Behältnissen, die auch gleichzeitig Verpackung des Inhaltes sind, kann eine derzeit noch günstigere Alternative zu Transpondern darin bestehen, die Dateninformation in Form eines grafischen Barcodes zu drucken, beispielsweise direkt auf dem Etikett 17 (wie in 4 gezeigt) des Behältnisses. In diesem Ausführungsbeispiel kann an Stelle eines Strichcodes auch ein 2D-Barcode mit hohem Informationsgehalt eingesetzt werden.
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Der hohe Informationsgehalt eines Transponder-Systems oder 2D-Barcodes kann nicht nur eine individuelle Produktnummer, sondern auch die Zusammensetzung des Inhaltes, beispielsweise in Form einer Rezeptur und weitere Daten, wie die Bestellnummer, enthalten. Hierfür ist es zweckmäßig, dem Schüttgut eine eindeutige Nummer zuzuordnen. Für die Füllmenge kann eine Zahl, beispielsweise in der Einheit Gramm stehen.
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Die Erfindung ist so gestaltet, dass verschiedene Behältnisse bzw. Verpackungen transportiert und abgefüllt werden können. Je nach Behältnis sind verschiedene Ausführungsformen der autarken Abfüllmaschine möglich.
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Die Erfindung besteht aus mindestens einer Transportvorrichtung 5, die für den Transport des abzufüllenden Behältnisses geeignet ist. Die Behältnisse können direkt aus der Verpackung, die der Konsument erhält, bestehen.
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Die Transportvorrichtung ist so gestaltet, dass baugleiche Transportvorrichtungen, die nebeneinander in Reihe angeordnet sind, das Behältnis von Transportvorrichtung zur nächstliegenden Transportvorrichtung transportieren kann, (7 und 8).
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Eine Ausführungsform besteht darin, dass die Transportvorrichtung 5 aus Transportschienen 8, auf denen das Behältnis 15 gleiten kann und einer schräg laufenden Transportkette 7 mit Mitnehmern 6 besteht, so dass die Transportkette 7, (7 und 8 I, II, III, IV, usw.) parallel zu der Transportkette einer benachbarten autarken Abfüllmaschine verläuft, damit das Behältnis mit Hilfe der Mitnehmer 6 transportiert und zu einer benachbarten autarken Abfüllmaschine übergeben werden kann, ohne dass sich die benachbarten Transportketten 7 berühren.
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Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht aus Mitnehmern 6, die mit Hilfe von Riemen an Stelle einer Transportkette befördert werden. Mit Hilfe der Mitnehmer kann das Behältnis auf den Transportschienen 8 geschoben werden.
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Vorzugsweise werden die Transportketten oder Riemen mit Hilfe eines Schrittmotors angetrieben, da diese Motoren sehr genaue Positionierungen erreichen.
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Für runde Behältnisse, bei denen die Dateninformation aus einem grafischen Barcode besteht, kann die Position des Barcodes außerhalb der Lesbarkeit des Scanners liegen, da auch ein ungewolltes Drehen des Behältnisses kaum verhindert werden kann. Eine Lösung ist eine Ausstattung der autarken Abfüllmaschine mit mehreren Scannern.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform mit nur einem Scanner, bei der dann das Behältnis in dem Lesebereich gedreht werden kann. Für diesen Zweck besteht eine Ausführungsform der Transportvorrichtung der autarken Abfüllmaschine aus einem zusätzlichen Rad 10, das unterhalb der Transportschienen angebracht ist und die Dose drehen kann (4). Das Rad wird vorzugsweise mit einem Schrittmotor angetrieben.
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Zur Kontrolle der Position der Mitnehmer oder des Behältnisses kann die erfindungsgemäße autarke Abfüllmaschine optische, kapazitive oder induktive Sensoren 14 beinhalten. Bei der Ausführungsform mit optischen Sensoren besteht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der autarken Abfüllmaschine aus mindestens einem Gehäuse 11 mit einer durchsichtigen Scheibe 12, hinter der sich die optischen Sensoren befinden. Mit dieser Ausführungsform wird ein hoher Schutz der Sensoren und der anderen Bauteile im Gehäuse gegen Fremdkörper erreicht. Weiterhin erleichtert das Gehäuse mit Scheibe die Reinigung der Abfüllmaschine.
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Zur Regelung der Füllmenge oder des Füllgewichtes ist die Erfindung mit einer Messvorrichtung 9 ausgestattet. Eine Ausführungsform besteht darin, dass Füllgewicht mit Hilfe einer Wägezelle zu bestimmen. Bei dieser Ausführungsform ist auf der Wägezelle eine Transportschiene angebracht und bildet somit ein Wiegesystem. Das Behältnis kann mit Hilfe der Mitnehmer auf das Wiegesystem geschoben werden, so dass das Gewicht des Behältnisses bzw. das Füllgewicht gemessen werden kann (5).
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Damit das Behältnis ohne Fremdeinwirkung gewogen wird, ist es zweckmäßig den Mitnehmer bei der Messung so weit zurückzubefördern, so dass der Mitnehmer die Dose nicht mehr berührt.
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Zur Aufbewahrung oder Zwischenspeichern des Schüttgutes besteht die Erfindung aus einem Speicher 2. Der Speicher hat vorzugsweise die Form eines runden (wie in 3 dargestellt) oder rechteckigen Trichters, z. B. 1.
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Die Erfindung ist so ausgeführt, dass Schüttgut aus dem Speicher 2 über ein regelbares Fördersystem 3 in das abzufüllende Behältnis 15 gefördert werden kann.
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In dem in 2 beispielhaft gezeigten Fall kann das Fördersystem 3 aus einer Schnecke bestehen. Das Schüttgut kann mit Hilfe der Schnecke aus dem Speicher 2 in das Behältnis 15 transportiert werden. Vorzugsweise wird die Schnecke mit einem Elektromotor betrieben. Nachteilig ist jedoch, dass mit einer Schnecke gewisse Schüttgüter nicht transportiert werden können oder dass bestimmte Schüttgüter deformiert bzw. beschädigt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform des Fördersystems 3 der erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschine wird beispielsweise in 1 oder 3 gezeigt. In diesen Ausführungen besteht das Fördersystem 3 aus einer Rüttelrinne, die mit Hilfe eines Wurfvibrators bzw. mit einem Schwingsystem angetrieben wird. Die Rüttelrinne ist hierbei so gestaltet, dass die Rütteleinwirkung eine Förderrichtung vom Speicher 2 zum Behältnis 15 ermöglicht.
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Bei der Ausführungsform mit einer Rüttelrinne wird diese vorzugsweise mit Hilfe einer elektromagnetischen Kraft in Schwingungen versetzt.
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Eine weitere Ausführungsform des Fördersystems besteht aus einer zusätzlichen Klappe 4, die am Ende des Fördersystems angebracht ist und somit ein ungewolltes Herausfallen des Schüttgutes aus der Schnecke oder Rüttelrinne verhindern kann. Die Klappe kann vorzugsweise mit Hilfe eines elektronischen Hubmagneten bewegt werden.
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Mehrere erfindungsgemäße autarke Abfüllmaschine bilden nebeneinander stehend eine automatisierte Produktionslinie bei der das abzufüllende Behältnis durch alle autarken Abfüllmaschinen mit Hilfe der Transportvorrichtung transportiert und mit Hilfe des Fördersystems abgefüllt werden kann, ohne dass ein zusätzliches Transportsystem notwendig ist, so dass die Anzahl der autarken Abfüllmaschinen die Anzahl der möglichen unterschiedlichen Schüttgütern bilden 7 und 8.
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Wird das Behältnis innerhalb einer Produktionslinie, die aus mehreren erfindungsgemäßen Abfüllmaschinen besteht, von einer autarken Abfüllmaschine transportiert, die keine abzufüllendes Schüttgut besitzt, wird das Behältnis nicht abgefüllt und zur nächsten autarken Abfüllmaschine transportiert. In diesem Fall fungiert die autarke Abfüllmaschine lediglich als Transportbindeglied zwischen den benachbarten autarken Abfüllmaschinen.
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Zur Erhöhung der Produktionsleistung können auch mehrere Produktionslinien, bestehend aus mehreren erfindungsgemäßen autarken Abfüllmaschinen, eingesetzt werden. Hierbei kann auch ein Verbund mit Hilfe von Weichen zwischen den Produktionslinien realisiert werden.
