DE102018124119A1

DE102018124119A1 - Fülleinheit und Verfahren zum Befüllen von Gebinden

Info

Publication number: DE102018124119A1
Application number: DE102018124119.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Westarp; Dieter Schwippe
Original assignee: Haver and Boecker OHG
Current assignee: Haver and Boecker OHG
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02
Also published as: EP3856645A1; CN112770975A; US11760513B2; US20220033114A1; BR112021005963A2; CA3115283A1; EA202100079A1; WO2020064713A1

Abstract

Fülleinheit (1) für eine Packmaschine (100) zum Füllen von Schüttgut (50) in Gebinde (60) und Packmaschine mit einer Fülleinheit (1), umfassend eine Fördereinrichtung (2), mittels welcher Schüttgut (50) in ein Gebinde (60) förderbar ist und eine Steuereinrichtung (3), welche dazu geeignet und ausgebildet ist, einen Füllstrom (4) in ein Gebinde (60) zu steuern. Dabei ist eine Füllstandsensoreinrichtung (5) mit einer Sensoreinrichtung (6) vorgesehen ist, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, einen ersten Füllstand (7) und einen zweiten Füllstand (8) von Schüttgut (50) in einem Gebinde (60) zu erfassen, wobei der erste Füllstand (7) einem niedrigeren Füllstand entspricht als der zweite Füllstand (8). Die Steuereinrichtung (3) regelt den Füllstrom (4) anhand der von der Sensoreinrichtung (6) ermittelten Füllstände regelt. Dabei wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Gebinde gefüllt, bis der zweite Füllstand erkannt wird. Der Füllstrom wird dann reduziert, bis der erste Füllstand erkannt wird. Daraufhin wird der Füllstrom erhöht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fülleinheit für eine Packmaschine zum Füllen von Schüttgut in Gebinde, umfassend wenigstens eine Fördereinrichtung, mittels welcher Schüttgut in ein Gebinde förderbar ist und wenigstens eine Steuereinrichtung, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, einen Füllstrom in ein Gebinde zu steuern. Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Packmaschine mit wenigstens einer solchen Fülleinheit und ein Verfahren zum Füllen von Gebinden mit Schüttgut mittels einer solchen Packmaschine.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Vorrichtungen und Verfahren bekannt geworden, um Schüttgüter in offene Gebinde wie zum Beispiel Offensäcke einzufüllen. Es ist auch eine Verdichtung des Schüttguts nach oder während des Füllvorgangs vorgesehen, um die Menge des benötigten Sackmaterials zu reduzieren und eine bessere und leichtere Stapelbarkeit gefüllter und verschlossener Säcke zu ermöglichen.
Zur Abfüllung von Schüttgütern in offene Säcke oder auch andere Gebinde kann je nach Schüttgut auch ein Fluid wie Luft beigesetzt werden, um die Fließfähigkeit des Schüttguts zu erhöhen. Bei leichteren Materialien ist oftmals schon ein erheblicher Anteil von Luft in dem Schüttgut vorhanden, bevor eine Abfüllung stattfindet.
Zur besseren Verdichtung des abgefüllten Schüttguts sind außerhalb eines Gebindes angeordnete Rütteleinrichtungen wie Bodenrüttler oder Außenrüttler bekannt geworden. Eine Verdichtung kann effektiv auch innerhalb des Gebindes mittels sogenannter Vakuumlanzen erreicht werden, die während des Füllvorgangs von oben in einen offenen Sack eintauchen und über ein angelegtes Vakuum Luft über die Lanzenaußenfläche Ansaugen und im Inneren die Luft abführen.
Auch Rüttelflaschen werden innerhalb des zu füllenden Gebindes angeordnet und können effektiv eine Verdichtung des Schüttguts schon während des Füllvorgangs, in Füllpausen oder nach der Füllung bewirken. Auch Kombinationen einzelner oder sogar aller Verdichtungsarten sind denkbar.
Nachteilig bei allen Verfahren ist jedoch, dass Schüttgut nur mit einem relativ großen Sicherheitsabstand zum oberen Ende des offenen Sacks eingefüllt werden kann, um ein Überlaufen zu verhindern. Hierbei verhalten sich unterschiedliche Schüttgüter unter Umständen auch extrem unterschiedlich. Ist eine vorbestimmte Füllgrenze mit ausreichenden Abstand zur Sacköffnung erreicht, wird zunächst in einer Füllpause verdichtet und anschließend weitergefüllt. Dies verlängert die Füllzeit der Gebinde.
Für jedes Produkt müssen entsprechende Füllparameter wie z. B. Füllzeit und Drehzahl bzw. Leistung eines Förderers empirisch ermittelt werden, wobei hier relativ hohe Sicherheitsfaktoren berücksichtigt werden müssen, um zukünftige Produktveränderungen mit abzudecken. Gleiches gilt für die Füllpausen. Eine Änderung der Füllparameter kann nur durch manuellen Benutzereingriff erfolgen und sind sonst für jede Füllung identisch.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, womit zuverlässig ein zu hohes Einfüllen von Schüttgut vermieden wird und somit eine sich selbstoptimierende Füllung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fülleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Packmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und durch ein Verfahren zum Befüllen von Gebinden mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen.
Die erfindungsgemäße Fülleinheit für eine Packmaschine zum Füllen von Schüttgut in Gebinde umfasst wenigstens eine Fördereinrichtung, mittels welcher Schüttgut in ein Gebinde förderbar bzw. füllbar ist und wenigstens eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dabei dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens einen Füllstrom in ein Gebinde zu steuern. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Füllstandsensorreinrichtung mit wenigstens einer Sensoreinrichtung vorgesehen, welche dazu geeignet und ausgebildet ist wenigstens einen ersten Füllstand und wenigstens einen zweiten Füllstand von Schüttgut in einem Gebinde zu erfassen. Dabei entspricht der erste Füllstand einem niedrigeren Füllstand als der zweite Füllstand. Die Steuereinrichtung regelt den Füllstrom anhand der von der Füllstandsensoreinrichtung bzw. Sensoreinrichtung ermittelten Füllstände.
Bei der erfindungsgemäßen Fülleinheit für eine Packmaschine wird insbesondere Schüttgut von oben in vorzugsweise offene Gebinde wie beispielsweise offene Säcke eingefüllt. Dabei kann insbesondere granuläres bzw. pulverförmiges Schüttgut in nach oben offene Gebinde eingefüllt werden.
Eine Fördereinrichtung wir erfindungsgemäß insbesondere bei sogenannten Bruttoanlagen durch wenigstens ein aktives Förderelement bereitgestellt. Bei sogenannten Nettoanlagen kann die Fördereinrichtung auch durch eine Dosiereinrichtung bereitgestellt werden. Eine Dosiereinrichtung kann zuvor abdosiertes Schüttgut entweder mittels eines aktiven Förderelements oder auch mittels Schwerkraft einem Gebinde zuführen.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass mittels der erfindungsgemäßen Fülleinheit Flüssigkeiten bzw. Fluide und insbesondere schäumende Flüssigkeiten in nach oben geöffnete Gebinde wie beispielsweise Kanister abgefüllt werden.
Die Füllstandsensorreinrichtung bzw. die wenigstens eine Sensoreinrichtung der Füllstandsensoreinrichtung kann erfindungsgemäß wenigstens zwei unterschiedliche Füllstände in dem Gebinde erkennen, wobei der Füllstrom mittels der Steuereinrichtung anhand der Füllstände geregelt wird. Dabei ist hierunter erfindungsgemäß insbesondere zu verstehen, dass der Füllstrom an- und/oder ausgestellt wird. So ist insbesondere bevorzugt, dass ein Füllstrom in das Gebinde geleitet wird, bis der zweite höhere Füllstand erkannt wird. Sobald der zweite Füllstand erkannt wird, wird der Füllstrom unterbrochen und/oder reduziert bzw. verringert, sodass sich das in das Gebinde eingeleitete Schüttgut setzen kann, wobei je nach Ausgestaltung das Schüttgut in dem Gebinde zusätzlich gerüttelt bzw. verdichtet wird.
Sobald sich durch das Unterbrechen des Füllstroms das Schüttgut gesetzt hat und der Füllstand unter den zweiten Füllstand bzw. bis auf den ersten niedrigeren Füllstand abgesunken ist, kann der Füllstrom wieder aktiviert bzw. erhöht werden, sodass das Gebinde weiter befüllt wird.
Der zweite Füllstand entspricht dabei vorzugsweise einem maximalen Füllstand des Gebindes, welcher bei der Befüllung des Gebindes mit dem vorbestimmten Gewicht an Schüttgut nicht oder gerade erreicht wird. Dieser dient unter anderem dazu sicherzustellen, dass der Verschlussbereich, welcher je nach Gebindeart der Bereich einer späteren Schweiß- oder Klebenaht oder eines anderen Gebindeverschlusses darstellt, frei von Produkt bleibt. Dann kann ein zuverlässiger Verschluss des Gebindes garantiert werden.
Damit die wenigstens eine Sensoreinrichtung zwei unterschiedliche Füllstände erkennen kann, können unterschiedliche Ausgestaltungen der Sensoreinrichtung vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise kann bei durchsichtigen Gebinden eine Kamera und/oder eine Lasereinrichtung verwendet werden, um einen ersten und einen zweiten Füllstand zu erkennen.
Es ist jedoch auch mit anderen Sensorarten, beispielsweise mit einem kapazitiven Sensor, möglich, zwei unterschiedliche Füllstände zu ermitteln. Bei einem kapazitiven Sensor kann beispielsweise über einen Prozentwert des noch vorherrschenden elektrischen Feldes auf unterschiedliche Füllstände zurückgeschlossen werden. Es wird z. B. über die gesamte Höhe der Sensorfläche in Kontakt zu einem Gegenpol ein größeres elektrisches Feld zwischen Sensor und Gegenpol ausgebildet, wobei das elektrische Feld kleiner wird, je mehr von der Sensorfläche verdeckt wird bzw. je mehr Schüttgut sich zwischen Sensor und Gegenpol ansammelt.
Die erfindungsgemäße Fülleinheit bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass der Füllstrom in ein Gebinde automatisch gesteuert bzw. geregelt werden kann, um eine optimale Befüllung eines Gebindes in möglichst kurzer Zeit zu erreichen.
Dazu wird ein Füllstrom so lange in das Gebinde geführt, bis ein zuvor vordefinierter maximaler Füllstand erreicht wird. Anschließend wird gewartet, bis sich das Schüttgut in dem Gebinde gesetzt hat oder es wird aktiv eine Verdichtung des Schüttguts bewirkt, bis der Füllstand auf den ersten Füllstand abgesunken ist, welcher ein erneutes Starten oder Hochregeln des Füllstroms bewirkt.
So kann eine besonders effektive Befüllung eines Gebindes erreicht werden, ohne dass durch ein zu schnelles oder zu langes Befüllen des Gebindes oder wenn sich die Schüttdichte des Schüttguts z. B. bei abnehmenden Siloständen ändert ein Überlaufen von Schüttgut zu befürchten ist.
Erfindungsgemäß kann somit die Leistung gegenüber bekannten Anlagen erhöht werden, da sich die Anlage selbstständig sich ändernden Füllguteigenschaften anpasst. Bei sortenabhängiger Voreinstellung muss immer mit Sicherheitszeiten oder Sicherheitsvolumina gerechnet werden. Zudem reduziert sich die Inbetriebnahmezeit derartiger Anlagen, da nicht mehr sortenabhängige Parameter ermittelt und voreingestellt werden müssen.
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens den Kopfraum eines Gebindes zu überwachen. Unter dem Kopfraum wird dabei insbesondere der obere Bereich des Gebindes verstanden. Dabei ist die Sensoreinrichtung insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, den ersten und den zweiten Füllstand in den oberen 30% des Gebindes, vorzugsweise in den oberen 20% und insbesondere in den oberen 10% des Gebindes zu erkennen. Allgemein ist bevorzugt, dass eine optimale Befüllung eines Gebindes erreicht wird, wozu insbesondere ein maximaler Füllstand durch den zweiten Füllstand definiert wird. Es ist jedoch auch zweckmäßig, wenn auch der erste Füllstand, also der niedrigere Füllstand von beiden Füllständen, innerhalb der oberen 30%, 20% bzw. 10% liegt. So kann das Gebinde zunächst mit hoher Geschwindigkeit in einem sogenannten Grobstrom gefüllt werden, wobei dann in einem Feinstrom oder geregelten Strom umgeschaltet wird.
Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei Sensoreinrichtungen vorgesehen, wobei die erste Sensoreinrichtung den ersten Füllstand erkennt und wobei die zweite Sensoreinrichtung den zweiten Füllstand erkennt. Wenn die beiden Füllstände von unterschiedlichen Sensoreinrichtungen erkannt werden, wird eine besonders zuverlässige Erkennung des Füllstromes erreicht. Zudem kann je nach Ausgestaltung auf unterschiedliche Sensoren zurückgegriffen werden. Insbesondere bei kapazitiven Sensoren ist die Verwendung von wenigstens zwei Sensoreinrichtungen vorteilhaft, um eine besonders genaue und sensitive Steuerung des Füllstroms über das Erkennen eines Füllstandes zu regeln.
In zweckmäßigen Ausgestaltungen sind die Sensoreinrichtungen in einem Winkel zueinander angeordnet. Dabei ist insbesondere die Anordnung der Sensoreinrichtung entsprechend der zu füllenden Gebindeform bzw. Gebindekontur bevorzugt. Beispielsweise kann die erste Sensoreinrichtung, welche den ersten Füllstand erkennt, im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sein, wobei vorzugsweise die zweite Sensoreinrichtung, welche den zweiten Füllstand erkennt, entsprechend einer Sackform beispielsweise zwischen 10° und 45° geneigt vorgesehen ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Sensoreinrichtungen jeweils möglichst nah an dem Gebinde angeordnet sind.
Bevorzugt umfasst wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens einen kapazitiven Sensor. Wenn mehrere Sensoreinrichtungen vorgesehen sind, sind insbesondere wenigstens zwei bzw. alle Sensoreinrichtungen als kapazitiver Sensor ausgebildet bzw. umfassen einen kapazitiven Sensor. Die Verwendung von kapazitiven Sensoren ist vorteilhaft, insbesondere wenn die Gebindewandungen nicht transparent sind, sodass keine optischen Sensoren verwendet werden können. Durch kapazitive Sensoren kann somit nahezu unabhängig von dem Material und der Beschaffenheit der Gebindewandung eine zuverlässige Erkennung der Füllstände erreicht werden, insbesondere solange ein elektrisches Feld durch die Gebindewandung nicht abgeschirmt wird.
Besonders bevorzugt ist wenigstens eine Rütteleinrichtung vorgesehen, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, Schüttgut in einem Gebinde zu verdichten. Dabei kann eine Verdichtung mittels der Rütteleinrichtung während des Einförderns von Schüttgut und/oder in Füllpausen erfolgen. Als Rütteleinrichtung können insbesondere eine Rüttelflasche, Außenrüttler und/oder Bodenrüttler verwendet werden.
In vorteilhaften Weiterbildungen kann auch eine Vakuumlanze vorgesehen sein, welche innerhalb des zu füllenden Gebindes angeordnet wird und wenigstens zeitweise Luft absaugt, um eine Verdichtung des Schüttguts zu bewirken. Eine solche Vakuumlanze kann vorzugsweise auch in Kombination mit einer anderen Rütteleinrichtung und insbesondere in Kombination mit einer Rüttelflasche zusammenwirken oder mit einer solchen ausgebildet sein.
In zweckmäßigen Weiterbildungen bildet die Rütteleinrichtung und/oder die Vakuumlanze wenigstens einen Gegenpol des wenigstens einen kapazitiven Sensors aus. Dabei ist die Rütteleinrichtung vorzugsweise während des Füllvorgangs wenigstens abschnittsweise in dem zu füllenden Gebinde angeordnet. Bei einer solchen Ausgestaltung, bei welcher die Rütteleinrichtung während des Füllvorgangs wenigstens abschnittsweise in dem Gebinde angeordnet ist, ist insbesondere die Verwendung einer Rüttelflasche vorteilhaft. Wenn keine Rüttelflasche in dem Gebinde vorgesehen ist, beispielsweise wenn ein Außenrüttler und/oder ein Bodenrüttler verwendet wird, kann alternativ als Gegenpol auch ein Schwert oder eine andere Art Gegenpol in das Gebinde eingeführt und/oder hinter dem Gebinde positioniert werden. Dabei kann das Vorsehen eines Gegenpol in dem Gebinde je nach Ausgestaltung vorteilhaft sein, da so ein geringer Abstand zwischen kapazitiven Sensor und Gegenpol erreicht werden kann. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Rütteleinrichtung beispielsweise als plattenförmiger Außenrüttler vorgesehen ist, und dass auch bei einer solchen Ausgestaltung die Rütteleinrichtung als Gegenpol des kapazitiven Sensors arbeitet, wobei dieser dann außerhalb des Gebindes angeordnet ist.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Einstelleinrichtung vorgesehen, um die Sensitivität der Sensoreinrichtung einzustellen. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass einstellbar ist, dass die Sensoreinrichtung nicht das in den Sack fallende Schüttgut bzw. nicht den Füllstrom als Füllstand erkennt, sondern lediglich den tatsächlich vorliegenden Füllstand. Damit beispielsweise ein kapazitiver Sensor nicht das Einrieseln bzw. Einfallende bzw. Einlaufen von Schüttgut als Füllstand erkennt, kann beispielsweise mittels eines Poti die Sensitivität der Sensoreinrichtungen eingestellt werden.
Bevorzugt ist wenigstens eine Wägeeinrichtung vorgesehen. Mittels einer Wägeeinrichtung kann das Befüllen eines Gebindes insbesondere bei Bruttoanlagen weiter überwacht und eventuell auch gesteuert werden. Beispielsweise kann bis zum Erreichen eines vorbestimmten Gewichts oder bis ein vorbestimmter Füllstand erkannt wird mit einer beispielsweise höheren Füllgeschwindigkeit gefüllt. Zudem kann auch das Endgewicht des Gebindes erkannt werden, sodass der Füllvorgang entsprechend beendet wird. Auch bei Nettoanlagen könnte eine Wägeeinrichtung dazu genutzt werden, das Abfüllen des Schüttguts in das Gebinde gewichtsmäßig zu überwachen.
Die erfindungsgemäße Packmaschine umfasst wenigstens eine Fülleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Auch die erfindungsgemäße Packmaschine bietet die zuvor schon zu der erfindungsgemäßen Fülleinheit beschriebenen Vorteile.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befüllen eines Gebindes mit Schüttgut mittels einer Packmaschine mit wenigstens einer Fülleinheit, wie sie zuvor beschrieben wurde, ist durch die folgenden Schritte in geeigneter Reihenfolge gekennzeichnet. Es wird Schüttgut in ein Gebinde eingefüllt, bis der zweite Füllstand, also der höhere Füllstand erkannt wird. Anschließend wird der Füllstrom reduziert, bis der erste Füllstand erreicht und erkannt wird. Dabei wird unter Reduzieren insbesondere auch das Unterbrechen des Füllstroms oder aber das mengenmäßige reduzieren des Füllstroms verstanden. Sobald der erste Füllstand erkannt wird, wird der Füllstrom wieder erhöht, bis erneut der zweite Füllstand oder alternativ ein vorbestimmtes Endgewicht des Gebindes erkannt wird. Dabei werden bei Bedarf die Schritte des Reduzierens und des Erhöhens des Füllstandes so lange wiederholt, bis das vorbestimmte Füllgewicht des Gebindes erreicht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befüllen eines Gebindes bietet die zuvor schon zu der Packmaschine und der Fülleinheit beschriebenen Vorteile.
Bevorzugt wird wenigstens während des Reduzierens des Füllstroms das Schüttgut einem Gebinde mittels der Rütteleinrichtung verdichtet. So kann insbesondere bei einer Unterbrechung des Füllstroms effektiv ein Absetzen bzw. Verdichten des Schüttguts in dem Gebinde erreicht werden. Je nach Ausgestaltung kann kontinuierlich oder getaktet auch während des Einförderns von Schüttgut in das Gebinde verdichtet werden.
Vorzugsweise wird bei der bzw. zur Reduktion des Füllstroms der Füllstrom unterbrochen. Bei einer Unterbrechung des Füllstroms kann ein besonders schnelles Absinken des Füllstands von dem zweiten Füllstand auf den ersten Füllstand erreicht werden. Hierdurch wird insbesondere ein getaktetes Befüllen des Gebindes erreicht.
Besonders bevorzugt wird der Füllstand des Schüttguts in dem Gebinde durch das Regeln des Füllstroms mittels der Steuereinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstand eingepegelt. So kann ein kontinuierliches Befüllen des Gebindes erreicht werden, wobei der Füllstand in dem Gebinde nicht über den zweiten höheren Füllstand hinauf steigt.
In zweckmäßigen Ausgestaltungen wird die Einstellung des Füllstroms für nachfolgende Gebinde übernommen und bei Bedarf angepasst. So kann beispielsweise bei einem Produktwechsel beim Befüllen der ersten Gebinde eine optimale Regelung des Füllstroms ermittelt werden, welche anschließend auf die nachfolgenden Gebinde angewendet wird, wobei eine Fehlbefüllung und insbesondere ein Überfüllen des Gebindes durch die Sensoreinrichtungen effektiv vermieden wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
Darin zeigen:

1 eine rein schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Packmaschine;
2 eine rein schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fülleinheit;
3 eine Vergrößerung des gestrichelt markierten Bereichs in 2;
4 eine rein schematische Seitenansicht der Fülleinheit gemäß 2;
5 eine Vergrößerung des gestrichelt markierten Bereichs in 4
6 die Darstellung gemäß 4 mit einem Gebinde während des Füllvorgangs.

In 1 ist rein schematisch eine erfindungsgemäße Packmaschine 100 dargestellt, welche hier als rotierende Packmaschine 100 vorgesehen ist, welche über den Umfang verteilt mehrere erfindungsgemäße Fülleinheiten 1 aufweist.
Dabei wird jeweils einer Fülleinheit 1 bei der Position 101 mittels einer Übergabeeinrichtung 104 ein leeres Gebinde 60 von der Gebindezufuhr 105 zugeführt. Das leere Gebinde 60, welches in der Regel während einer Rotation der Packmaschine 100 gefüllt wird, wird bei der Position 102 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Abnahmeeinrichtung 106 an ein Förderelement 103 übergeben.
In 2 ist rein schematisch in einer perspektivischen Ansicht schräg von vorne eine erfindungsgemäße Fülleinheit 1 für eine erfindungsgemäße Packmaschine dargestellt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Gebinde 60, welches hier als nach oben offener Sack 61 ausgebildet ist der Fülleinheit 1 zugeführt bzw. in Wirkverbindung zu einem Füllstutzen 17 gebracht. Dabei ist das Gebinde 60 in der gezeigten Darstellung nicht näher dargestellt. Das Schüttgut 50 wird von oben in den offenen Sack 61 eingefördert.
Das Einfüllen des Schüttguts 50 erfolgt dabei mittels einer Fördereinrichtung 2, wobei der Füllstrom 4 mittels einer Steuereinrichtung 3 steuerbar ist.
Um eine effektive Befüllung des Gebindes 60 zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß eine Füllstandsensoreinrichtung 5 vorgesehen, welche in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Sensoreinrichtungen 6, 9 aufweist. Mittels dieser beiden Sensoreinrichtungen 6, 9 können in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein erster Füllstand 7 und ein zweiter Füllstand 8 ermittelt bzw. detektiert werden.
Die Sensoreinrichtungen 6, 9 können verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann wenigstens eine Sensoreinrichtung 6, 9 als Kamera und/oder als Laser ausgebildet sein bzw. eine Kamera und/oder einen Leser umfassen. Die ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Wandung des Gebindes 60 transparent ist, sodass ein Füllstand mittels eines optischen Sensors ermittelt werden kann.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die Sensoreinrichtungen 6, 9 jedoch jeweils einen kapazitiven Sensor 11, welcher das elektromagnetische Feld zwischen einen Gegenpol 13 und dem kapazitiven Sensor 11 detektiert.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Fülleinheit 1 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Wägeeinrichtung 15, mittels welcher das Gesamtgewicht des zu füllenden Gebindes 60 ermittelt werden kann. So kann eine vorbestimmte Füllmenge in das Gebinde 60 erkannt werden, sodass der Füllvorgang mit einem definiert gefüllten Gebinde beendet wird.
Alternativ kann eine Füllmenge zuvor abgewogen werden und nur diese Portion wird dem Gebinde zugeführt. Dabei wird rein volumetrisch geregelt, bis die gesamte vorbestimmte Füllmenge in dem Gebinde ist.
Weiterhin ist in 2 rein schematisch dargestellt, dass eine Einstelleinrichtung 14 vorgesehen ist, um die Sensitivität der Sensoreinrichtungen 6, 9 einzustellen. So kann die Sensitivität insbesondere an das abzufüllende Schüttgut 50 angepasst werden.
Der Gegenpol 13 für die Sensoreinrichtung 6, 9 bzw. für die kapazitiven Sensoren 11 kann außerhalb oder innerhalb des Gebindes 60 angeordnet werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Rütteleinrichtung 12 vorgesehen, welche hier als Rüttelflasche 18 ausgebildet ist. Diese Rüttelflasche 18 ist während des Füllvorgangs in das Gebinde 60 eingeführt und führt bei Aktivierung zur Verdichtung des Schüttguts 50 in dem Gebinde 60.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Gegenpol 13 durch die Rüttelflasche 18 bzw. durch die Rütteleinrichtung 12 bereitgestellt. Somit ist der Gegenpol 13 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb des Gebindes 60 bzw. des oben offenen Sacks 61 angeordnet.
Das Einbringen des Gegenpols 13 in das Gebinde 60 bietet je nach Ausgestaltung Vorteile. Vorteilhaft daran ist zum Beispiel, dass der Gegenpol 13 relativ nah an die kapazitiven Sensoren 11 herangeführt werden kann. Alternativ kann jedoch auch eine außerhalb des Gebindes 60 angeordnete Rütteleinrichtung 12 vorgesehen werden. Beispielsweise bei einem Außenrüttler kann dieser plattenartig an der Seite außerhalb des Gebindes 60 vorgesehen werden, und als Gegenpol 13 für wenigstens einen kapazitiven Sensor 11 dienen.
Wie bereits beschrieben wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch der Gegenpol 13 durch die Rüttelflasche 18 zur Verfügung gestellt. Dabei wird bei einer solchen Ausgestaltung Schüttgut 60 beim Einfüllen zwischen kapazitiven Sensor 11 und Gegenpol 13 durchgeführt bzw. Schüttgut fällt in den oben offenen Sack 61 und passiert einen Bereich zwischen kapazitiven Sensoren 11 und Gegenpol 13.
Daher ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Einstelleinrichtung 14 vorgesehen, über welche die Sensitivität der kapazitiven Sensoren 11 eingestellt werden kann. Dabei wird insbesondere eingestellt, dass durch die kapazitiven Sensoren tatsächlich ein bestimmter Füllstand 7, 8 erkannt wird und nicht das einfallende Schüttgut.
Auch bei anderen Arten von Sensoren und auch bei anderen Anordnungen eines Gegenpol 13 kann eine Einstelleinrichtung 14 vorteilhaft eingesetzt werden, um die Sensitivität der Sensoreinrichtungen anzupassen.
In 3 ist rein schematisch der gestrichelter markierte Ausschnitt aus 2 in einer Vergrößerung dargestellt. Auch hier erkennt man die Füllstandsensoreinrichtung 5, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Sensoreinrichtungen 6, 9 aufweist, welche hier durch kapazitive Sensoren 11 zur Verfügung gestellt werden.
Das gleiche Ausführungsbeispiel ist in einer Seitenansicht in den 4 und 5 rein schematisch dargestellt. Dabei ist in 5 der in 4 gestrichelt markierte Bereich in einer Vergrößerung dargestellt.
In diesen Abbildungen erkennt man erneut die Füllstandsensoreinrichtung 5, welche durch 2 kapazitive Sensoren 11 bereitgestellt wird. Den Gegenpol 13 zu den kapazitiven Sensoren 11 stellt eine Rütteleinrichtung 12, hier eine Rüttelflasche 18, zur Verfügung, welche beim Einfüllen von Schüttgut 50 innerhalb des Gebindes 60 angeordnet ist.
Besonders in 5 erkennt man gut, dass in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Sensoreinrichtungen 6, 9 in einem Winkel 10 zueinander angeordnet sind. Diese spezielle Anordnung unter einem Winkel 10 resultiert dabei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus der Gebindekontur des verwendeten Gebindes 60. Hierbei ist bevorzugt, dass die Sensoreinrichtungen 6, 9 möglichst nah an der Wandung des Gebindes 60 angeordnet sind.
In 6 ist rein schematisch in einer Abwandlung der 5 die Funktionsweise der Fülleinheit 1 bzw. der Füllstandsensoreinrichtung 5 dargestellt. Die Sensoreinrichtungen 6, 9 sind dabei derart angeordnet, dass der Kopfraum 16, also der obere Bereich des Gebindes 60 überwacht wird.
Ein Gebinde 60, in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein nach oben offener Sack 61 aus einem flexiblen Material, wird an einen Füllstutzen 17 angehängt bzw. unterhalb eines Füllstutzens angeordnet.
Innerhalb des angehängten offenen Sacks 61 ist die Rütteleinrichtung 12 bzw. die Rüttelflasche 18 angeordnet. Die Rüttelflasche 18 stellt den Gegenpol 13 der kapazitiven Sensoren 11 dar.
Von oben wird mittels der Fördereinrichtung 2 und gesteuert von der Steuereinrichtung 2 Schüttgut 50 in den offenen Sack 61 eingefüllt. Dadurch ändert sich der Füllstand innerhalb des Gebindes 60.
Die Sensitivität der Sensoreinrichtungen 6, 9 bzw. der kapazitiven Sensoren 11 ist mittels der Einstelleinrichtung 14 dabei derart eingestellt, dass die Sensoreinrichtungen 6, 9 das zwischen den kapazitiven Sensoren 11 und dem Gegenpol 13 durchfallende Schüttgut 50 nicht als Änderung eines Füllstandes erkennen.
Steigt der Füllstand, sodass Schüttgut 50 zwischen dem Gegenpol 13 und der unteren Sensoreinrichtung 6 vorliegt, wird das zwischen der unteren Sensoreinrichtung 6 und dem Gegenpol 13 herrschende elektromagnetische Feld derart gering, dass von der Sensoreinrichtung 6 ein erster Füllstand 7 ermittelt wird.
In 6 ist dargestellt, dass der Füllstand noch nicht so hoch angestiegen ist, und das Schüttgut 50 zwischen der zweiten Sensoreinrichtung 9 und dem Gegenpol 13 vorliegt. Somit wird der zweite Füllstand 8 durch die Sensoreinrichtung 9 noch nicht erkannt und die Füllung wird weiter vorgenommen. Steigt der Füllstand weiter an, bis der zweite Füllstand 8 detektiert wird, wird mittels der Steuereinrichtung 3 der Füllstrom 4 reduziert bzw. unterbrochen.
So wird erreicht, dass das Gebinde 60 nicht überfüllt werden kann. Es wird nun je nach Ausgestaltung unterstützt durch die Rütteleinrichtung 12 gewartet, bis sich das Schüttgut 50 weiter abgesetzt bzw. verdichtet hat. Fällt der Füllstand dann von dem zweiten erkannten Füllstand 8 auf den ersten Füllstand 7, wird der Füllstrom 4 wieder erhöht bzw. angestellt, sodass weiter Schüttgut 50 in das Gebinde 60 eingefüllt wird. Während der Füllpausen oder auch konstant kann die Rütteleinrichtung 12 eine Verdichtung des Schüttguts 15 in dem Gebinde 60 bewirken.
Steigt der Füllstand weiter an und wird erneut der zweite Füllstand 8 erkannt, wird der Füllstrom 4 wieder unterbrochen bzw. reduziert. Diese Schritte werden dann so oft wiederholt, bis beispielsweise ein vorbestimmtes Füllgewicht des Gebindes erkannt wird, oder das vorab abgewogene Füllgut vollständig in dem Gebinde 60 ist.
Je nach Ausgestaltung kann so ein getaktetes Befüllen des Gebindes 60 erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, dass je nach Ausgestaltung der Füllstand zwischen dem ersten Füllstand 7 und dem zweiten Füllstand eingepegelt wird, sodass eine kontinuierliche Füllung des Gebindes 60 erreicht wird.
Bezugszeichenliste

1: Fülleinheit
2: Fördereinrichtung
3: Steuereinrichtung
4: Füllstrom
5: Füllstandsensoreinrichtung
6: Sensoreinrichtung
7: erster Füllstand
8: zweiter Füllstand
9: Sensoreinrichtung
10: Winkel
11: kapazitiver Sensor
12: Rütteleinrichtung
13: Gegenpol
14: Einstelleinrichtung
15: Wägeeinrichtung
16: Kopfraum
17: Füllstutzen
18: Rüttelflasche
50: Schüttgut
60: Gebinde
61: offener Sack
100: Packmaschine
101: Position
102: Position
103: Förderelement
104: Übergabeeinrichtung
105: Gebindezufuhr
106: Abnahmeeinrichtung

Claims

Fülleinheit (1) für eine Packmaschine (100) zum Füllen von Schüttgut (50) in Gebinde (60), umfassend wenigstens eine Fördereinrichtung (2), mittels welcher Schüttgut (50) in ein Gebinde (60) förderbar ist und wenigstens eine Steuereinrichtung (3), welche dazu geeignet und ausgebildet ist, einen Füllstrom (4) in ein Gebinde (60) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Füllstandsensoreinrichtung (5) mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (6) vorgesehen ist, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, wenigstens einen ersten Füllstand (7) und wenigstens einen zweiten Füllstand (8) von Schüttgut (50) in einem Gebinde (60) zu erfassen, wobei der erste Füllstand (7) einem niedrigeren Füllstand entspricht als der zweite Füllstand (8), wobei die Steuereinrichtung (3) den Füllstrom (4) anhand der von der Sensoreinrichtung (6) ermittelten Füllstände regelt.
Fülleinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (6) dazu geeignet und ausgebildet ist, wenigstens den Kopfraum (16) eines Gebindes (60) zu überwachen.
Fülleinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sensoreinrichtungen (6, 9) vorgesehen sind, wobei die erste Sensoreinrichtung (6) den ersten Füllstand (7) erkennt und wobei die zweite Sensoreinrichtung (9) den zweiten Füllstand (8) erkennt.
Fülleinheit (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtungen (6, 9) in einem Winkel (10) zueinander angeordnet sind.
Fülleinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensoreinrichtung (6, 9) wenigstens einen kapazitiven Sensor (11) umfasst.
Fülleinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rütteleinrichtung (12) vorgesehen ist, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, Schüttgut (50) in einem Gebinde (60) zu verdichten.
Fülleinheit (1) nach den beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rütteleinrichtung (12) während des Füllvorgangs wenigstens abschnittsweise in dem zu füllenden Gebinde (60) angeordnet ist und dass die Rütteleinrichtung (12) wenigstens einen Gegenpol (13) des kapazitiven Sensors (11) ausbildet.
Fülleinheit (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schwert und/oder wenigstens eine Platte während des Füllvorgangs wenigstens abschnittsweise in und/oder hinter dem zu füllenden Gebinde (60) angeordnet ist und dass die das Schwert und/oder die Platte wenigstens einen Gegenpol (13) des kapazitiven Sensors (11) ausbildet.
Fülleinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einstelleinrichtung (14) vorgesehen ist, um die Sensitivität der Sensoreinrichtung (6, 9) einzustellen.
Fülleinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wägeeinrichtung (15) vorgesehen ist.
Packmaschine (100) umfassend wenigstens eine Fülleinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Befüllen von Gebinden (60) mit Schüttgut (50) mittels einer Packmaschine (100) nach dem vorgehenden Anspruch, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte in geeigneter Reihenfolge: - Einfüllen von Schüttgut (50) in ein Gebinde (60) bis der zweite Füllstand (8) erkannt wird - Reduzieren des Füllstroms (4) bis der erste Füllstand (7) erreicht und erkannt wird - erhöhen des Füllstroms (4) bis der zweite Füllstand (8) erkannt wird - vorzugsweise Wiederholen der letzten beiden Schritte, bis ein vorbestimmtes Füllgewicht des Gebindes (60) erreicht ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens während des Reduzierens des Füllstroms (4) das Schüttgut (50) in dem Gebinde (60) mittels der Rütteleinrichtung (12) verdichtet wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Reduktion des Füllstroms (4) der Füllstrom (4) unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Schüttguts (50) in dem Gebinde (60) durch das Regeln des Füllstroms (4) mittels der Steuereinrichtung (3) zwischen dem ersten Füllstand (7) und dem zweiten Füllstand (8) eingepegelt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Füllstroms (4) für nachfolgende Gebinde (60) übernommen wird und bei Bedarf angepasst wird.