-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum egalisierten Verpacken von Beuteln in einem Sammelbehälter, bei dem die Beutel von einem Transportband einer Verpackungsmaschine in den Sammelbehälter überführt und in diesem stapelweise angeordnet werden.
-
Pulverförmige oder grobe Güter wie z. B. Suppen in der Lebensmittelindustrie werden in Beutel eingefüllt und dann weiter verpackt. Die Konsistenz des Füllgutes bringt es mit sich, dass sich am Boden des Beutels das Gut sammelt, wodurch der Beutel eine tropfenförmige Gestalt annimmt, sobald die Beutel stehend weiter verarbeitet werden. Derart befüllte Beutel, die in Massenproduktion hergestellt und gefüllt werden, weisen alle in etwa die gleiche bauchige Struktur auf, so dass bei der Packung in Sammelbehältern eine Aufreihung der Beutel über die bauchige Struktur sehr breite oder hohe Stapel ergibt, die im Bereich des dünnen Endes des Beutels einen erheblichen Zwischenraum aufweisen. Um solche bauchigen Beutel platzsparend in Sammelbehältern, beispielsweise einem Karton, verpacken zu können, werden diese häufig zuvor egalisiert, um einen über die Höhe und Breite gleichmäßig gefüllten Beutel zu erhalten. Unter Egalisieren wird ein Vorgang verstanden, bei dem der Beutel, der über seine Höhe ungleichmäßig mit einem Gut gefüllt ist, derart umgeformt wird, dass ein über Höhe gleichmäßig breiter bzw. dicker Beutel entsteht. Leider geht die Egalisierung zum großen Teil wieder verloren, sobald die Beutel wieder stehend verarbeitet werden.
-
Zum Egalisieren sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise gibt es Beutelpacker, bei denen die Egalisierung dadurch erfolgt, dass der Beutel mit der bauchigen Seite voran zwischen zwei Walzen durchgeführt wird, die einen Abstand voneinander aufweisen, der der Dicke des egalisierten Beutels entspricht. Nachteilig ist jedoch, dass beim Durchtritt des Beutels durch die beiden voneinander beabstandeten Walzen das den Abstand überragende Gut von den Walzen im Bereich des Beutels gedrückt wird. Auf den Beutel wirken daher relativ starke Druckkräfte ein, die verursachen können, dass das Gut nicht rasch genug dem Druck der Walzen durch das Verschieben ausweichen kann, wodurch der Beutel platzen kann. Auch kommt es vor, dass relativ hartes Gut in den Beuteln, beispielsweise harte Nudelstücke, beim Walzen zerhackt werden, welche so teilweise die Beutelwand durchstechen können. Daneben besteht das Problem, dass durch die Walzen das in dem Beutel aufgenommene Gut zerkleinert werden kann, was unbedingt vermieden werden sollte.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde beispielsweise in der
DE 39 21 538 A1 vorgeschlagen, die Beutel in Schwingung zu versetzen, um so das in den Beuteln aufgenommene Gut in Bewegung zu bringen. Die Schwingung wird dabei so ausgewählt, dass eine gleichmäßige Verteilung des Gutes in dem im Beutel zur Verfügung stehenden Raum gewährleistet wird. Die Schwerkraft legt dem Gut eine bestimmte Kraftkomponente in einer Richtung auf, die in Überlagerung mit der schwingenden Bewegung für eine steuerbare Orientierung bzw. Ausrichtung des Gutes im Beutel sorgt. Die egalisierten Beutel werden anschließend weiter transportiert und zu einer Verpackungsstation gebracht. Nachteilig ist jedoch, dass bei der anschließenden Verpackung der Beutel in einem Sammelbehälter das in den Beuteln befindliche Gut durch die Schwerkraft wieder nach unten gedrückt werden kann. Dies macht die anschließende dichte Stapelung von mehreren Beuteln in einem Sammelbehälter schwierig. Die Bauchenden der Beutel stoßen aneinander, während die dünnen Enden der Beutel oben unnötig großen Abstand haben. Dies bedeutet, dass eine weit geringere Menge an Beuteln pro Karton aufgenommen werden kann, wie es bei normalerweise bei egalisierten Beuteln der Fall wäre. Allerdings bedeutet ein Egalisieren der Beutel einen zusätzlichen aufwändigen Arbeitsschritt.
-
Bei der Weiterverarbeitung und Verpackung der Beutel geht oftmals die zuvor durchgeführte Egalisierung wieder verloren, da die Beutel zumindest zeitweise stehend verarbeitet werden. Dies gilt es zu vermeiden.
-
In der
EP 059840 A2 ist eine Verpackungsmaschine beschrieben, bei der eine als „Pater Noster“ bezeichnete Stapelvorrichtung die von einem Band zugeführten Verpackungen aufnimmt. Eine Schiebevorrichtung mit stirnseitig versehener Schiebeplatte erfasst den Beutelstapel und drückt diesen durch einen trichterförmigen Austrittskanal in einen Sammelbehälter. Die horizontale Ablage der Beutel auf Zellenböden der Stapelvorrichtung soll die oben beschriebene unerwünschte Volumenverlagerung des Beutelgutes im Beutel verhindern. Nachteilig ist jedoch, dass sowohl die Schiebeplatte als auch der Austrittskanal die Beutel zusammendrücken. Auch stellt ein Beutelstapel sehr hohe Anforderungen an die vorangegangene Egalisierung. Geringfügig ungleichmäßige Produktverteilungen im Beutel akkumulieren sich derart, dass der gesamte Stapel bei dessen Handhabung zum Kippen oder gegenseitigen Verrutschen der Beutel neigt.
-
In der
DE 42 23 587 A1 werden daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Einbringen von Packungen in einen Sammelbehälter beschrieben, in dem die zugeführten Packungen kontinuierlich direkt in den Tray eingebracht werden, ohne dass eine vorhergehende Stapelung erfolgt. Dies wird mit Hilfe eines Kreiselstaplers ermöglicht. Der Kreiselstapler besteht im Wesentlichen aus mindestens einem, vorzugsweise aus drei Armen, die von einer horizontal gelagerten Antriebswelle radial nach außen weisen. An den Enden der Arme ist jeweils eine Greiferklappe gelenkig angeordnet. Durch die Drehung der Arme des Kreiselstaplers wird die in der Übergabeplatte bereitliegende Packung von oben erfasst und in eine aufrechte Position gebracht. Nachteilig ist jedoch auch bei diesem Kreiselstapler, dass eine anschließende Packung der Beutel in einen Karton zwangsläufig eine Verlagerung des Gutes in dem Bodenbereich der Beutel mit sich bringt.
-
Ähnliche Probleme bestehen auch bei anderen bekannten Verfahren und Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in der
DE 24 39 565 A1 beschrieben sind. Dabei werden die mit einem Förderband gleichmäßig geförderten Beutel in einer Vorrichtung zum Schichten über zwei sich gegensinnig drehende Räder geführt, von denen dasjenige, das die Beutel vom Förderband übernimmt, mit einer laschenartigen Zahnung versehen ist. Die Beutel werden dem zweiten Rad auf einem Beutelrand stehend zugeführt und in einem vertikalen Schacht eingefüllt, wo die Beutel dann auf Wänden liegend geschichtet werden. In einem Stapelhalter gefangen, werden gleiche Mengen von Beuteln zu einer Verpackungsstation überführt, wo sie aus den Stapelhaltern herausgeschoben werden. Durch die Positionswechsel und die Übergaben einmal von liegend nach stehend und wieder von stehend nach liegend ist das Beutelgut unterschiedlichen Beschleunigungskräften ausgesetzt, was ebenfalls zu einer unregelmäßigen Verteilung des Produktes im Beutel führt. Die
DE 3116293 A1 beschreibt wiederum eine Verpackungsvorrichtung für Flachbeutel, die aus einer Transportvorrichtung zum Transportieren flach liegender Beutel, einem Stapelschacht zur Abnahme der Beutel von der Transportvorrichtung und zu deren Stapelung zu einem Stapel mit einer gegebenen Anzahl von Beuteln, einem mit Kammern zur Aufnahme jeweils eines Stapels versehenen Wenderad, Hebemittel zum Anheben des Stapels aus dem Stapelschacht in eine der Kammern und einer Verschiebeanordnung zum Ausstoßen des Stapels aus der Kammer besteht. Allerdings besteht auch bei dieser Vorrichtung das Problem, dass bei der Verpackung von mehreren Beuteln in einem Sammelbehälter das Beutelgut unterschiedlichen Beschleunigungskräften ausgesetzt ist, was zu einer unregelmäßigen Verteilung des Beutelgutes führt.
-
Um eine gleichmäßige Verteilung des Beutelgutes zu erreichen, wird daher in der
US 5 778 640 A vorgeschlagen, dass die Kartonbeladestation schräg angestellt wird, um die einzelnen Beutel nacheinander über eine Pick-up Station in Schräglage zu befüllen. Nachteilig ist jedoch bei dieser Vorrichtung die Art und Weise der Kartonbereitstellung. Diese werden zunächst über einen Drehmechanismus in Schräglage gedreht, anschließend mit den einzelnen Beuteln befüllt und schließlich in horizontaler Position zurückgedreht und über ein Förderband weitergeführt. Der Kartonwechsel ist daher sehr aufwändig und wenig effizient.
-
Dieses Problem steht auch bei der
DE 44 47 050 A1 , bei der eine schiefe Ebene als Halteeinrichtung vorgesehen sein kann, über die die Sammelbehälter beim Einbringen der Verpackungen geneigt sind. Ein Sammelbehälter kann entweder auf einem geneigten Förderband oder auf einem horizontal verlaufenden Förderband transportiert werden, auf dem eine schräge Ebene vorgesehen ist. Nachteilig ist hier jedoch, dass der Sammelbehälter vor einem Einbringvorgang mittels einer dafür vorgesehenen Mechanik geneigt und nach dem Einbringvorgang wieder in eine Horizontallage zurückgestellt werden muss. Ähnliche Nachteile hat auch eine Verpackungsmaschine wie sie beispielsweise in der
US 4 610 125 A beschrieben ist.
-
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum egalisierten Verpacken von Beuteln in Sammelbehältern anzugeben, bei dem eine höhere Verpackungsleistung und ein vereinfachter Sammelbehälterwechsel ermöglicht wird.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer entsprechenden, dafür ausgelegten Vorrichtung.
-
Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass die von einem Transportband zugelieferten Beutel zur Verpackung in einem Sammelbehälter nicht vertikal oder horizontal, sondern in geneigter Position in dem Sammelbehälter gestapelt werden. Dies wird erreicht, indem die Sammelbehälter gegenüber einer horizontalen Achse in Stapelrichtung schräg ausgerichtet sind und die Beutel in einem Winkelbereich von > 0° bis < 90° gegenüber der horizontalen Achse in die Sammelbehälter überführt und in Schräglage gestapelt werden.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine vorhergehende Egalisierung des Beutelgutes nicht notwendig, da die Verarbeitungsweise der Beutel unter Winkelstellung gewährleistet, dass das Beutelgut gleichmäßig im Beutel verteilt bleibt. Der Begriff „egalisiertes Verpacken“ wird hier verwendet, um klarzustellen, dass das Beutelgut gleichmäßig und ohne Bauchbildung in den Beuteln verteilt ist. Gleichwohl kann es notwendig sein, bei bestimmten Beutelgütern, den Verfahrensschritt der Egalisierung durchzuführen. Diese bleibt jedoch bei der erfindungsgemäßen Verarbeitungsweise erhalten.
-
Als Sammelbehälter kommen jegliche Transportbehälter in Betracht, beispielsweise Kartons, die für eine Sammelverpackung geeignet sind. Üblicherweise wird der untere Teil eines solchen Sammelbehälters als Tray bezeichnet. Neben Kartonagen kommen auch andere Materialien zum Einsatz, beispielsweise wiederverwertbare Kunststoffe.
-
Die Sammelbehälter (z. B. Kartons) werden über ein Förderband zur Verpackungsposition geführt. Über ein Einlaufband gelangen die gefüllten Beutel über ein Transportband zur Packposition. Über eine Hubeinrichtung, beispielsweise einen „Pick and Place“-Roboter, werden die Beutel von dem Transportband in den Sammelbehälter überführt. Durch die liegende Bearbeitung erhält man eine gleichmäßige Verteilung des Beutelgutes in den Beuteln. Vorzugsweise werden die Beutel von dem Roboter über ein Vakuum angesaugt und zum Sammelbehälter überführt. Durch die Neigung des Förderbandes und somit des Sammelbehälters bleibt beim Befüllen des Sammelbehälters das Beutelgut gleichmäßig im Beutel verteilt - eine Bauchbildung und somit die Ausbildung einer tropfenförmigen Gestalt wird vermieden. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass eine höhere Stückzahl an Beuteln pro Verpackungseinheit in einen Sammelbehälter passt. Neben den höheren Stückzahlen pro Sammelbehälter nehmen die einzelnen Beutel aufgrund der gleichmäßigen Verteilung des Beutelgutes ferner eine stabile Lage innerhalb des Sammelbehälters ein.
-
Vorzugsweise beträgt der Winkelbereich zum Stapeln der Beutel in dem Sammelbehälter zwischen 25° und 60°. Ein Winkel von etwa 45° für die Lage der Sammelbehälter ist besonders bevorzugt.
-
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die einzelnen Beutel in dem Sammelbehälter mit in etwa demselben Winkel in Schräglage gestapelt werden. Um die Stückzahlen pro Verpackungseinheit zu erhöhen, ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die einzelnen Beutel in dem Sammelbehälter mit gegenüber der horizontalen Achse in Stapelrichtung unterschiedlichen Winkeln abgelegt werden. Dies bedeutet, dass die Ablegewinkel bei jedem Beutel in dem Sammelbehälter immer kleiner werden, d. h. die einzelnen Beutel werden von einer eher vertikalen zu einer eher horizontalen Lage in dem Sammelbehälter gestapelt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht bevorzugt ferner vor, dass mehrere Beutel gleichzeitig von einer horizontalen Lage vom Transportband über eine Hubeinrichtung in die Schräglage überführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass hohe Stückzahlen von Beuteln verpackt werden können.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Beutelgut gleichmäßig im Beutel beim Verpacken verteilt bleibt. Auch eine zuvor durchgeführte Egalisierung bleibt erhalten.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht ferner aus einem Transportband für die Beförderung der Beutel zu einer Hubeinrichtung, von der die Beutel zu dem Sammelbehälter überführt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sammelbehälter um einen Karton. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Sammelbehälter gegenüber einer horizontalen Achse in Stapelrichtung schräg ausgerichtet ist, um ein Stapeln der Beutel in einem Winkelbereich von > 0° bis < 90° gegenüber der horizontalen Achse in dem Sammelbehälter zu ermöglichen. Auf dem Transportband sind die Beutel vorzugsweise in horizontaler Lage angeordnet. Oberhalb des Förderbandes für die Sammelbehälter ist vorzugsweise ein Zuführband für einen Verdeckler angeordnet. Das Förderband für die Sammelbehälter und das Zuführband für den Verdeckler sind gegenüber der Horizontalen vorzugsweise in einem Winkelbereich von > 0° bis < 90°, vorzugsweise mit einem Winkel von etwa 45° geneigt ausgerichtet.
-
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- 1 den Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beutelpackmaschine,
- 2 eine schematische Darstellung über Stapelmöglichkeiten der Beutel innerhalb eines Sammelbehälters.
-
In 1 sind die wesentlichen Anlagenbestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Über ein Einlaufband 11 gelangen die in horizontaler Lage liegenden Beutel zu einem Transportband 10, das in der gezeigten Ausführungsform als Taktband ausgeführt ist. Über ein Förderband 8 gelangen die Kartons zu der Packposition, an der die Beutel über eine Hubeinrichtung 5 von dem Transportband 10 in den Sammelbehälter überführt werden. Die Hubeinrichtung 5 ist in der gezeigten Ausführungsform als „Pick and Place“-Roboter dargestellt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Förderband 8 für die Sammelbehälter geneigt ist. Ein Winkel von etwa 45° hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Oberhalb des Förderbandes 8 ist ein Zuführband 6 für einen Verdeckler 3 gezeigt. Die Ausschleusung von Leerkartons erfolgt über eine Ausschleusungseinrichtung 7 am Ende des Förderbandes 8. Ferner ist eine Nachlegestation 4 zu erkennen.
-
Der Kartonzuschnitt erfolgt über einen Magazinkartonschnitt 13. Ferner ist ein Magazindeckel 12 zu erkennen. Die Kartons werden über einen Kartonaufrichter 1 aufgerichtet. Schließlich ist noch ein Auslaufband 2 gezeigt. Gegebenenfalls kann eine Ausschleusung von Beuteln über eine Ausschleusungseinrichtung 9 erfolgen.
-
In 2 sind schematisch verschiedene Stapelmöglichkeiten von einzelnen Beuteln 15 innerhalb eines Sammelbehälters 14 zu erkennen. Der Sammelbehälter 14 ist zum Verpacken der Beutel 15 in geneigter Stellung angeordnet. Mit der Hubeinrichtung 5 werden die einzelnen Beutel 15 in den Sammelbehälter 14 überführt. Das Beutelgut bleibt durch die Schräglage des Sammelbehälters 14 gleichmäßig im Beutel 15 verteilt. In der in 2A gezeigten Ausführungsform sind die Beutel 15 in etwa demselben Winkel parallel zueinander angeordnet. In 2B werden die nachfolgenden Beutel 15 in dem Sammelbehälter 14 mit jeweils einem kleineren Winkel angeordnet, so dass die nachfolgenden Beutel von einer eher vertikalen Lage zu einer eher horizontalen Lage gestapelt werden. Der Vorteil dieser Verpackungsart ist darin zu sehen, dass pro Verpackungseinheit eine höhere Stückzahl von Beuteln aufgenommen werden können, als es bei der Verpackungsart gemäß 2A der Fall ist. Auf diese Weise können zwei bis drei Beutel 15 mehr pro Sammelbehälter 14 verpackt werden. Die Verpackung in Schrägstellung ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Beutelgutes ohne eine zuvor durchzuführende Egalisierung. Die Beutel 15 nehmen in dem Sammelbehälter 14 eine stabile Lage ein und weisen aufgrund der gegenseitigen Druckverhältnisse keine Anhäufung des Beutelgutes am Boden auf.
