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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das direkte Abfüllen von Säcken in Kartons gemäß dem Hauptanspruch sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Eine Vielzahl von Schüttgütern oder Flüssigkeiten wird in Säcken abgefüllt, die in Kartons liegen bzw. stehen. Das dient unter anderem dazu, das Produkt im Sack zu schonen, oder vor Fremdeinwirkung und Beschädigung des Sacks zu schützen. Häufig werden solche Gebinde semiautomatisch abgefüllt, d.h. ein Sack wird in den Karton gelegt und z.B. an einen Füllstutzen zur Befüllung angeschlossen oder über den Kartonrand gestülpt und mit einem Kartonstutzen befüllt. Danach muss der Bediener den Sack spreizen und verschließen, z.B. mit einem Kabelbinder oder mit Hilfe einer Vorrichtung verschweißen. Es gibt im Markt Maschinen, die diesen Vorgang automatisieren. Bei diesen wird der Sack automatisch zugeschnitten oder aus einem Vorrat genommen und automatisch in den Karton gelegt und über den Kartonrand gestülpt. Die Abfüllung erfolgt dann mit einem entsprechenden Stutzen. Schließlich wird der Sack mit einem Automaten vom Kartonrand wieder aufgenommen und gefaltet, um dann auch automatisch verschlossen zu werden. Dieser automatische Vorgang ist komplex und dadurch eher fehleranfällig, da der Sack im Karton nicht richtig gehalten wird und nach dem Befüllen zum Verschluss wieder aufgenommen werden muss. Vergleiche hierzu
US 6,132,350 .
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Es gibt auch automatische Sack in Karton Maschinen, bei denen die Säcke erst einzeln befüllt und verschlossen werden und der Sack
- - dann mit einem Greifer überhoben und in den leeren Karton gesetzt oder gelegt wird,
- - über einen Trichter in den Karton gefüllt wird,
- - mit Rollen in den vorher umgelegten Karton geschoben wird.
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Diese Methoden haben den Nachteil, dass das Produkt nach dem Abfüllen in den Sack unter Umständen verformt werden muss und dass im Karton für den Sack viel Platz gelassen werden muss. Gleichzeitig müssen die Säcke stabil genug sein, um den mechanischen Kräften, die bei der Übergabe in den Karton wirken Stand zu halten. Zusätzlich sind Säcke, die einen normalen Karton voll ausfüllen, in der Regel unförmig und lassen sich schlecht handhaben. Desweiteren sind solche Anlagen relativ groß und benötigen mehr Platz als das Verfahren aus dem Hauptanspruch 1.
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Es ist Aufgabe dieser Erfindung, ein stabileres Verfahren für das direkte Abfüllen von Säcken in Kartons bereitzustellen, so dass höhere Taktzeiten möglich werden, dünnere Säcke eingesetzt werden können und gleichzeitig kleinere und kompakte vollautomatische Maschinen möglich werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach dem Hauptanspruch 1. Die Ansprüche 2 bis 8 bilden das erfindungsgemäße Verfahren weiter aus und zeigen unterschiedliche Umsetzungsmöglichkeiten auf. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9. Die Ansprüche 10 bis 12 beschreiben eine bevorzugte Ausgestaltung zur Durchführung des Verfahrens.
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Der Kern der Erfindung ist, dass der leere Sack direkt in den Karton gespendet und dann kontinuierlich mit Greifern gehalten wird, während Sack und Karton zusammen durch die Maschine transportiert werden. So entsteht für die Sack in Karton Befüllung ein einfacher und stabiler Prozess, da Sack und Karton immer gehalten bzw. geführt sind. Bei der Befüllung kann sich das Füllgut bis in die Ecken des Kartons ausbreiten.
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Sackspender:
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- Bei der Erfindung wird der Sack automatisch in den Karton gespendet. Dadurch dass der Karton steht und der Sack in den Karton gespendet wird, sind keine weiteren Einbauten notwendig. Der leere Sack kann auf unterschiedliche Art und Weise in den Karton eingebracht werden:
- • Der Sack kann von einer Schlauchrolle durch Abschweißen des Endes erzeugt werden. Dann wird die Folie über einen Rollenantrieb soweit wie erforderlich in den Karton gefördert. Wenn die leere Schlauchfolie unten verschweißt in den Karton gefördert worden ist, wird sie von der Rolle abschnitten und der hergestellte offene Sack am offenen Ende so gehalten, dass er nicht in den Karton fällt. Ein Transportgreiferpaar (oder ein einzelner Transportgreifer) übernimmt den Sack, so dass dieser immer in einer definierten Position bleibt. Der Vorgang der Sackherstellung ist wie bei einer reinen Sackbefüllmaschine, jedoch wird bei dieser Erfindung der Karton in die Maschine unter die Sackspendevorrichtung gestellt und ausgerichtet.
- • Ein vereinzelter vorgefertigter Sack wird über Greifer oder Rollen in den Karton gefördert und an der offenen Seite gehalten, bevor die Transportgreifer bzw. der Transportgreifer den Sack im Karton übernehmen. Zur Vereinzelung der vorgefertigten Säcke aus dem Sackstapel können unterschiedliche bekannte Verfahren benutzt werden.
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Maschinenaufbau:
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Der Karton und der Sack werden dann so durch die Maschine transportiert, dass der Sack immer im Karton verbleibt und gleichzeitig das Sackende bis zum Sackverschluss (oder einem anderen abschließenden Prozessschritt) kontinuierlich gehalten wird.
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In der Maschine gibt es mindestens drei verschiedene Stationen:
- (1) Übergabe des Sacks in den Karton,
- (2) Befüllung des Sacks im Karton
- (3) Verschluss des Sacks
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An diesen Stationen können zusätzlich weitere Funktionen wie z.B. Rütteln Kopfraumabsaugung oder Inertisierung integriert werden. Außerdem können verschiedene weitere Stationen in der Maschine integriert werden z.B. um den Sack im Karton zu entgasen oder mit unterschiedlichen Produkten zu befüllen.
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Der Karton wird stehend transportiert und der Sack darin wird bis er verschlossen ist mit Greifern oder Greiferpaaren gehalten. Zum Befüllen wird der Sack im Karton mit Saugern geöffnet, wobei der Sack weiterhin gehalten wird, so dass der Sack seine Position nicht verliert. Verschlossen wird der Sack in der Regel mit einer Verschweißung. Es ist aber auch denkbar andere Sackverschlüsse in die Maschine zu integrieren.
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Transport:
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Bei linearem Transport wird der Karton synchron oder quasi-synchron zum Sack transportiert, indem der Karton durch die Maschine gefahren wird, z.B. auf einem Förderband, Rollenbahn, Förderriemen oder Gitterhub. Gleichzeitig werden die Transportsackgreifer, die den Sack halten, synchron oder quasisynchron durch die Maschine linear von Station zu Station verfahren oder von Station zu Station geschwenkt.
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Alternativ kann der Karton auch geschoben werden, wenn der Karton z.B. auf einer Gleitfläche, nicht angetriebenen Rollen oder ähnlichem steht. Dies kann durch einen getrennten angetriebenen Schieber geschehen oder der Karton wird durch den gleichen Antrieb bewegt wie die Transportgreifer des Sacks.
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An den jeweiligen Stationen wird der Sack von Transportgreifern (c1) und (c2) an die stationären Greifer (d2) und (d3) so übergeben, dass alle Säcke in den Kartons bis zum Verschluss immer gehalten sind. Die Transportgreifer werden während Sie den Sack halten von einer Station zur nächsten bewegt und dann leer wieder zurück bewegt, um den nächsten Sack aufzunehmen. So ergibt sich ein Maschinentakt bei dem mehrere Kartons und Säcke gleichzeitig zur jeweils nächsten Station bewegt werden.
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Bei der Schwenkausführung wird der Karton von einer zur anderen Station geschwenkt. Der Karton wird gekippt und der Sack wird eingebracht. Die Transportgreifer übernehmen. Dann wird der Karton und Sack auf die Station zum Abfüllen geschwenkt. Schließlich werden Karton und Sack zum Verschließer geschwenkt. Dieses Verfahren eignet sich auch für eine Anlage bei der immer nur ein Karton in der Maschine ist.
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Bei einer Karussellausführung werden die Kartons in ein Karussell gestellt und dann durch eine Rotation von Station zu Station bewegt. Die Kartons und die Transportgreifer, die den Sack halten, werden gleichzeitig bewegt. Die Transportgreifer können bei der Karussellausführung so ausgestaltet werden, dass sie den Sack durchgängig bis zur Ausfahrt halten, dieser also nicht an stationäre Greifer übergeben werden muss, da die Transportgreifer bei diesem Verfahren nicht zurückgeschwenkt werden müssen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend mit in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
- 1: Seitenansicht Sack in Karton Maschine mit Sacknaht quer zur Transportrichtung
- 2: Draufsicht Sack in Karton Maschine mit Sacknaht quer zur Transportrichtung
- 3: Draufsicht Sack in Karton Maschine mit Sacknaht längs zur Transportrichtung. Diese Ansicht zeigt auch einen integrierten automatischen Kartonaufrichter und automatischen Kartonverschließer.
- 4: Draufsicht Sack in Kartonmaschine als Karussell
- 5: Draufsicht Sack in Kartonmaschine als Karussell mit geänderter Ausrichtung der Kartons.
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In den Zeichnungen werden die gleichen Zahlen und Buchstaben zur Bennennung benutzt. Die wichtigsten Komponenten der Maschine sind:
- a: Maschinenrahmen
- b: Fördersystem um die Kartons von Station zu Station zu verfahren, z.B. Förderband, Schieber, Rechen mit Hub, der die Kartons anhebt, verschiebt und dann wieder absetzt
- c: Transportgreifer bewegt durch Verfahrantrieb, z.B. Schwinge, lineare Führung mit Greiferschlitten oder auf Karussell montiert.
- d: Stationäre Sackgreifer halten den Sack, so dass er nicht in den Karton fällt, wenn die Transportgreifer zurückschwenken bzw. gefahren werden, um den nächsten Sack aufzunehmen. (nur in 1-3)
- e: Abrollung für Schlauchfolienrolle oder Sackmagazin für Einzelsäcke
- f: Sackspender mit Folienkonfektionierung und Transport in den stehenden Karton bzw. nur Transport bei vorgefertigten Säcken.
- g: Automatische Kartonaufrichtung (nur in 3 gezeigt)
- h: Automatischer Kartonverschluss (nur in 3 gezeigt)
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Die Nummern kennzeichnen die Stationen:
- 0: Leerkarton vor der Abfüllung
- 1: Einbringen und Positionieren des Sacks in den Karton und Übernahme durch ein Transportgreiferpaar
- 2: Sackbefüllung, Sack wird geöffnet und wird im Karton befüllt.
- 3: Sackverschluss z.B. mit Sackverschweißung
- 4: Fertig abgefüllter und verschlossener Sack im Karton. Der Karton ist noch offen. Der Sackzipfel muss unter Umständen noch in den Karton gedrückt oder gefaltet werden, bevor der Karton verschlossen wird.
- 5: Fertig befüllter geschlossner Karton.
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Die Pfeile mit voller Spitze zeigen die Transportrichtung des Kartons. Der Pfeil mit transparenter Spitze zeigt die Transportrichtung der Folie bzw. des Leersacks vor dem Einbringen in den Karton. Der Sack ist mit einer dicken Linie angedeutet, der Karton mit einer dünnen. Die punktierte Linie zeigt eine Knickkante des Kartons in der Seitenansicht. Die Kartons und die darin befindlichen Säcke sind in der Seitenansicht im Schnitt gezeigt, der Rest der Maschine nicht.
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1 zeigt eine Sack in Karton Abfüllmaschine, bei der der Sackboden quer zur Transportrichtung steht, wobei der Sack durch Zuschweißen und Abschneiden von der Schlauchrolle erzeugt wird. Die Folie wird durch den Sackspender (f) von oben in den Karton gefördert. Dazu dient ein angetriebenes Rollenpaar, in der der Folienschlauch geklemmt wird. Der Sack wird mit der gewünschten Länge in den Karton gefördert, dann abgeschnitten und von einer Klemmbacke oder stationären Greifern (d1) gehalten. Sobald die Transportgreifer (c1) den Sack übernommen haben, öffnet die Klemmbacke (d1), so dass die Transportgreiferschwinge in Pfeilrichtung geschwenkt werden kann. An der Füll-Station (2) wird der Sack von stationären Greifern (d2) übernommen, bevor die Transportgreifer (c1) wieder zurückschwenken werden können, um den nächsten Sack im Karton zu halten. Analog läuft der Vorgang für die Bewegung der Säcke in den Kartons von Station (2) zu (3) ab. An Station (3) wird der Sack vom stationären Greifer (d3) losgelassen, wenn der Sack verschlossen ist, so dass Sack und Karton aus der Maschine transportiert werden können.
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2 zeigt die gleiche Maschine in der Draufsicht. Der leere Karton wird von der Station (0) in die Maschine Station (1) gefördert, wo der Sack in den Karton eingebracht wird. Bei dieser Ausführung kommen Transportgreiferpaare (c1) und (c2) zum Einsatz. Für die stationären Greifer (d1) und (d3) in der Sackbereitstellung (1) und der Verschließstation (3) kommen Klemmbacken zum Einsatz, die den Sack über die ganze Breite klemmen. An der Befüllung Station (2) hält ein stationäres Greiferpaar (d2) den Sack.
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Der Kartontransport (b) ist in 1. und 2. schematisch dargestellt und kann entsprechend Anspruch 11 mit unterschiedlichen Vorrichtungen ausgeführt werden, z.B. mit einem Transportband auf dem der Karton steht.
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Die gezeigte Maschine nutzt auch das Verfahren nach Anspruch 4. Der Transport und der Maschinenaufbau ergeben sich aus den Vorrichtungsansprüchen.
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3. zeigt eine Maschine in der Draufsicht, bei der die Sacknaht längs zur Transportrichtung ausgerichtet ist. In dieser Ansicht sind auch ein integrierter Kartonaufrichter (g) und Kartonverschließer (h) gezeigt. Im Kartonaufrichter wird der Karton aufgeklappt und die unteren Laschen eingeschlagen. Zusätzlich kann der Karton an dieser Stelle von unten verklebt werden. Der so aufgerichtete Karton wird dann von Station (0) zur Station (1) bewegt, wo der Sack von oben in den Karton befördert wird. Bevor der Sack vom Sackspender (f) losgelassen wird, wird er vom Transportgreifer (c1) übernommen. Während der Sack oben gehalten wird, wird er mit dem Karton zusammen in Richtung der Sacknaht zur Befüllstation (2) gefahren. Gleichzeitig wird ein befüllter Sack im Karton zur Verschließstation (3) gefahren, ein offener Karton mit verschlossenem Sack von Station (3) in den Kartonverschließer Station (4) gefahren und ein leerer Karton von Station (0) zum Sackspender Station (1) bewegt. Im Kartonverschließer werden die hochstehenden Laschen eingeschlagen, der Karton zugefaltet und die Laschen verklebt. Gebenenfalls wird hier auch gleichzeitig der Boden verklebt, wenn dies noch nicht im Kartonaufrichter erfolgt ist. Nach dem Kartonverschließer verlässt der verschlossene Karton in dem sich der verschlossene Sack befindet die Maschine.
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4. und 5. zeigen zwei mögliche Sack in Karton Maschinen mit Karussell nach Anspruch 5, jeweils in der Draufsicht. Diese beiden Ausführungen unterscheiden sich durch die Ausrichtung der Kartons und Säcke auf dem Karussell. Bei diesen Maschinen rotiern die Kartons mit den Säcken zu den unterschiedlichen Stationen (1)-(4). Dabei sind vier Transportgreiferpaare (c1) bis (c4) auf dem Karussell installiert, die mit den Kartons und Säcken von Station zu Station rotieren. (Der Übersichtlichkeit halber ist nur ein Transportgreiferpaar (c1) gekennzeichnet, dass sich an Station (3) befindet.). Der leere Karton wird bereitgestellt (0) und in das Karussell auf der Station (1) direkt eingebracht ( 4) oder in einer Zwischenstation vor der Station (1) in das Karussell gebracht (5). Die Folie oder der leere Sack wird über den leeren Karton gefahren und von oben in den Karton bewegt. Die Stationen haben die gleichen Funktionen wie oben beschrieben. Im Unterschied zu den Maschinen mit linearem Transport (1.-3.) muss der Sack aber nicht an stationäre Greifer übergeben werden, da die Transportgreifer auf dem Karussell nicht zurückbewegt werden müssen. Dadurch sind außer an der Station (1) zum Halten des leeren Sacks vor der Übergabe (d1), keine weiteren stationären Greifer notwendig. An Station (4) wird der befüllte offene Karton aus dem Karussell befördert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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