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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschließvorrichtung zum Verschließen eines mit einem Füllprodukt befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss, beispielsweise zum Verschließen eines mit einem Getränk befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss in einer Abfüllanlage, und betrifft ferner einen Verschließer zum Verschließen eines mit einem Füllprodukt befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss, beispielsweise zum Verschließen eines mit einem Getränk befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss in einer Abfüllanlage.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, Füllprodukte, beispielsweise stille Getränke oder karbonisierte Getränke, mittels einer Abfüllanlage in zu befüllende Behälter abzufüllen und die befüllten Behälter dann mit einem Behälterverschluss zu verschließen. Hierzu werden zu befüllenden Behälter einem Füller zugeführt, in welchem die Behälter mit dem entsprechenden Füllprodukt, mithin dem Getränk, befüllt werden. Im Anschluss werden die befüllten Behälter aus dem Füller aus geschleust und einem Verschließer zugeführt, in welchem die befüllten Behälter mit einem Behälterverschluss verschlossenen werden.
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Gängige Abfüllanlagen weisen Füller und Verschließer auf, welche jeweils in Rundläuferbauweise ausgebildet sind. Sie umfassen mithin jeweils ein sich um eine horizontal orientierte zentrale Drehachse drehendes Karussell, an dessen Umfang eine Vielzahl von Behandlungsvorrichtungen und diesen jeweils zugeordneten Behälterhalterungen beziehungsweise Behälteraufnahmen angeordnet sind. Zum Überführen der Behälter ist zwischen Füller und Verschließer mindestens ein Transportstern vorgesehen.
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Bei derartigen Abfüllanlagen kommt es bei steigender Leistung, mithin bei steigendem Durchsatz an Behältern, zu Herausforderungen insbesondere hinsichtlich des Übergangs von befüllten und unverschlossenen Behältern vom Füller zum Verschließer.
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Durch die Einwirkung von Fliehkräften und insbesondere Fliehkraftänderungen auf den Behälter und das darin befindliche Füllprodukt kann es bei hohen Fördergeschwindigkeiten der durch die Abfüllanlage transportierten Behälter zu einem Überschwappen von Füllprodukt oder von in den Halsbereich eines bereits befüllten und unverschlossenen Behälters gefüllten Stickstoff kommen.
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Um die Nachfrage an immer größeren Leistungen beziehungsweise Durchsätzen erfüllen zu können, werden die vor, zwischen und nach dem Füller und dem Verschließer angeordnete Transportsterne sowie die Karusselle des Füllers und des Verschließers mit immer größeren Durchmessern ausgebildet, was zu immer größeren und teureren Bauten und entsprechend höheren Kosten für die Herstellung und während des Betriebs der Abfüllanlagen führt. Durch die immer größer werdenden Karusselle werden entsprechend immer genauere beziehungsweise präzisere Maschinen benötigt, um die Behälter, insbesondere bei tragringlos ausgeführten Behältern, adäquat behandeln und durch die Abfüllanlage fördern zu können.
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Entsprechend sind auch die zwischen den eigentlichen Bearbeitungsmaschinen, vorliegend dem Füller und dem Verschließer, angeordneten Transportsterne mit einem großen Durchmesser auszubilden, sodass befüllte Behälter vom Füller zum Verschließer überführt werden können, ohne dass es zu Spillage des Füllprodukts kommt. Abfüllanlagen mit hohem Durchsatz sind demgemäß teuer und haben einen großen Platzbedarf.
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Um den Aufbau von Abfüllanlagen zu vereinfachen und so den Platzbedarf sowie die Kosten für Herstellung und Betrieb zu verringern, ist es bekannt, den Füller und den Verschließer direkt hintereinander anzuordnen, ohne dass Transportsterne zwischen diesen zum Überführen von befüllten Behältern vorgesehen sind. Um bei dieser Ausbildung eine direkte Übergabe befüllter Behälter vom Füller an den Verschließer zu ermöglichen, sind am Füller und/oder am Verschließer radial verschiebbare Klammervorrichtungen vorgesehen. Durch ein Verschieben der Klammern der Klammervorrichtung nach radial außen kann der Behälter bezüglich der Drehachse des Füllers bzw. des Verschließers auf einen Radius platziert werden, welcher größer ist als der Außendurchmesser des Karussells. So kann der Behälter übergeben bzw. übernommen werden, ohne dass das Füllerkarussell und das Verschließerkarussell kollidieren.
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Es ist ferner bekannt, die Verschließvorrichtung mit einer Auswerfereinheit auszustatten, welche dazu eingerichtet ist, einen in einer Verschlussaufnahme der Verschließvorrichtung aufgenommenen Behälterverschluss aus der Verschlussaufnahme zu stoßen. Dies ist erforderlich, um zu verhindern, dass eine Verschlussaufnahme bereits einen Behälterverschluss hält, wenn ihr in einem Pick-Abschnitt des Bearbeitungswinkels des Verschließers von einer Verschlusszufuhr ein neuer Behälterverschluss zugeführt wird. Die Auswerfereinheit wird hierbei kurvengesteuert über die Führungskurve zum Vorgeben einer Höhenposition der Verschließvorrichtung in einem hierfür vorgesehenen Bereich des Bearbeitungswinkels des Verschließers ausgelöst.
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Darstellung der Erfindung
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Abfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in Behälter bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Verschließvorrichtung zum Verschließen eines mit einem Füllprodukt befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss, bevorzugt zum Verschließen eines mit einem Getränk befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss in einer Abfüllanlage, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird eine Verschließvorrichtung zum Verschließen eines mit einem Füllprodukt befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss, bevorzugt zum Verschließen eines mit einem Getränk befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss in einer Abfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend eine Verschlussaufnahme zur Aufnahme eines Behälterverschlusses und eine Auswerfereinheit zum Auswerfen eines in der Verschlussaufnahme gehaltenen Behälterverschlusses. Die Verschließvorrichtung kennzeichnet sich dadurch, dass die Auswerfereinheit eine Steuereinheit zum Steuern einer Position der Auswerfereinheit in einer Längsrichtung der Verschließvorrichtung aufweist.
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Dadurch, dass die Auswerfereinheit eine Steuereinheit zum Steuern einer Position der Auswerfereinheit in einer Längsrichtung der Verschließvorrichtung aufweist, kann die Auswerfereinheit bzw. ein Auswerfen eines Behälterverschlusses aus der Verschlussaufnahme unabhängig von einer an einem die Verschließvorrichtung aufweisenden Verschließer vorgesehene Führung erfolgen bzw. ausgelöst werden. Entsprechend muss ein Auswerfen, mit anderen Worten ein Betätigen der Auswerfereinheit, nicht zwingend in einem bestimmten Bereich eines Bearbeitungswinkels des Verschließers durch die Führung vorgegeben erfolgen, sondern kann lediglich bei Bedarf ausgelöst werden.
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Die Auswerfereinheit wird mithin lediglich dann zum Auswerfen eines Behälterverschlusses aktiviert, wenn dies tatsächlich erforderlich ist, nämlich dann, wenn nach einem durch die Verschließvorrichtung durchgeführten Verschließvorgang, bei welchem theoretisch ein in der Verschlussaufnahme aufgenommener Behälterverschluss auf einen befüllten Behälter aufgebracht wird, der Behälterverschluss in der Verschlussaufnahme verblieben ist, beispielsweise aufgrund des Fehlens eines zu verschließenden Behälters in einer der Verschließvorrichtung zugeordneten Behälteraufnahme, oder weil sich der Behälterverschluss in der Verschlussaufnahme verklemmt hat.
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Im Vergleich zu herkömmlichen Verschließvorrichtung kann der Verschleiß der Auswerfereinheit, insbesondere deren Lagerungen und/oder relativ zueinander bewegten Teile in der Verschließvorrichtung, signifikant reduziert werden, indem anstelle eines kurvengesteuerten, automatischen Auslösens der Auswerfereinheit an einer bestimmten Stelle des Behandlungswinkels des Verschließers ein bedarfsgerechtes Auslösen der Auswerfereinheit, gesteuert durch die Steuereinheit, erfolgen. Entsprechend erfolgt kein Auslösen der Auswerfereinheit, wenn dies nicht erforderlich ist. Im überwiegenden Teil der Verschließvorgänge erfolgt in der Regel ein korrektes Aufbringen des Behälterverschlusses auf den Behälter, sodass dann nach dem Verschließvorgang kein Behälterverschluss in der Verschlussaufnahme vorliegt. Da via der Steuereinheit lediglich bedarfsgerecht ausgelöst wird, kann erzielt werden, dass die Verschleiß unterliegenden Komponenten der Auswerfereinheit gegenüber einem kurvengesteuerten, automatischen Auslösen bei jedem Durchlaufen des entsprechenden Abschnitts des Behandlungswinkels des Verschließers signifikant geringer beansprucht werden. Insbesondere bei Verschließern bzw. Abfüllanlagen, welche für einen hohen Durchsatz von Behältern vorgesehen sind, können so gegenüber herkömmlichen Verschließern bzw. Abfüllanlagen hinsichtlich der Verschließvorrichtung erforderliche Wartungsintervalle vergrößert und Wartungsaufwand sowie Wartungskosten reduziert werden.
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Zudem kann durch das Vorsehen der Steuereinheit ein die Verschließvorrichtung aufweisender Verschließer kompakter aufgebaut sein, da die Führung zum Vorgeben der Höhenposition der Verschließvorrichtung nicht zusätzlich zu einem Hubbereich, welche erforderlich ist, um durch die Verschließvorrichtung ein Verschließen eines Behälters mit einem Behälterverschluss bereitzustellen, einen weiteren Hubbereich aufweisen muss, welcher das Auslösen der Auswerfereinheit der Verschließvorrichtung bereitstellt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit zum aktiven Ansteuern der Auswerfereinheit ausgebildet. Im Gegensatz zu einem passiven, kurvengesteuerten Auslösen bei Durchlaufen eines vorgegebenen Abschnitts des Behandlungswinkels des Verschließers kann durch das aktive Ansteuern Auswerfereinheit lediglich dann aktiviert bzw. ausgelöst werden, wenn dies aufgrund eines Verbleibens eines Behälterverschlusses in der Verschlussaufnahme auch erforderlich ist.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Steuereinheit einen Servomotor, einen Schrittmotor, einen Pneumatikzylinder und/oder einen Hydraulikzylinder zum aktiven Ansteuern der Auswerfereinheit umfasst.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit mit einer zentralen Steuerung eines Verschließers verbindbar. Die Steuereinheit kann dann entsprechend einfach aufgebaut sein, insbesondere wenn die zentrale Steuerung ausgebildet ist, ein Vorliegen eines Behälterverschlusses in der Verschlussaufnahme zu erkennen und lediglich das Ergebnis der Steuereinheit zuführt und/oder die Steuereinheit mit Steuerbefehlen versorgt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit mit einer Sensoreinheit verbunden sein, wobei die Sensoreinheit bevorzugt dazu eingerichtet ist, eine Information zu übermitteln, mittels welcher die Steuereinheit erkennen kann, ob ein Behälterverschluss in der Verschlussaufnahme vorliegt bzw. verblieben ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerfereinheit ausgebildet, bevorzugt via der Steuereinheit, einen Kopfdruck auf einen in der Verschlussaufnahme aufgenommenen Behälterverschluss zumindest während des Aufbringens des Behälterverschlusses auf den Behälter bereitzustellen oder zu erhöhen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgebildet, ein Auswerfen eines in der Verschlussaufnahme befindlichen Behälterverschlusses unabhängig von der Winkelposition der Verschließvorrichtung hinsichtlich eines Bearbeitungswinkels eines die Verschließvorrichtung aufweisenden Verschließers bereitzustellen.
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Vorzugsweise ist gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, selektiv ein Auswerfen auszulösen.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Steuereinheit eingerichtet ist, nur bei Vorliegen eines Behälterverschlusses in der Verschlussaufnahme ein Auswerfen auszulösen, wobei die Steuereinheit vorzugsweise eingerichtet ist, ein Auswerfen basierend auf den Erhalt einer Information auszulösen, bevorzugt einer Information, dass sich in einer der Verschließeinheit zugeordneten Behälteraufnahme in einem Behandlungsabschnitt kein Behälter befand, einer Information, dass bei einem durch die Verschließvorrichtung ausgeführten, vorgegebenen Verschließvorgang ein vorgegebenes Drehmoment nicht erreicht wurde, und/oder einer Information, dass kein Drehmoment während des Ablaufens des Verschließvorgangs via des aufgenommenen Behälterverschlusses übertragen wurde, wobei die Steuereinheit bevorzugt mit einer Sensoreinheit zum Ausgeben einer Information verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verschließvorrichtung ein Oberteil und ein schwenkbar am Oberteil angeordnetes Unterteil, wobei das Unterteil in Bezug auf die Längsrichtung bevorzugt um einen vorgegebenen Winkel β schwenkbar ist, wobei das Unterteil die Verschlussaufnahme aufweist. Insbesondere wenn das Schwenken des Unterteils relativ zum Oberteil über eine Führung zum Vorgeben einer Höhenposition vorgegeben wird, kann durch das Vorsehen der Steuereinheit die Auswerfereinheit unabhängig von der Führung ausgebildet sein.
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Vorzugsweise umfasst die Auswerfereinheit ein im Oberteil angeordnetes oberes Kontaktelement, welches via der Steuereinheit in Längsrichtung relativ zum Oberteil bewegbar ist, und eine im Unterteil in dessen Längsrichtung verschiebbare untere Auswerferstange, wobei die untere Auswerferstange bevorzugt mittels eines Vorspannelements in eine in Richtung Oberteil vorgespannte Stellung vorgespannt ist.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Oberteil eine Halterung zur Anbindung an ein Verschließerkarussell und einen entlang der Längsrichtung relativ zur Halterung verschiebbaren Hubzylinder zum Anheben und Absenken des Unterteils aufweist, wobei das Unterteil schwenkbar am Hubzylinder angeordnet ist, wobei dann das obere Kontaktelement im Hubzylinder angeordnet ist und das obere Kontaktelement bevorzugt via der Steuereinheit in Längsrichtung relativ zum Hubzylinder bewegbar ist, wobei bevorzugt die untere Auswerferstange mittels des Vorspannelements in eine in Richtung Hubzylinder vorgespannte Stellung vorgespannt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Unterteil an einer unteren Stirnseite des Hubzylinders schwenkbar am Hubzylinder angeordnet, und/oder ist das Unterteil über ein Gelenk schwenkbar am Oberteil, bevorzugt am Hubzylinder, gelagert ist, wobei das Gelenk vorzugsweise eine senkrecht zur Längsrichtung orientierte Schwenkachse aufweist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die untere Auswerferstange und das obere Kontaktelement außer Eingriff bringbar, vorzugsweise durch eine Auslenkung des Unterteils relativ zum Oberteil, wobei bevorzugt eine zum Kontaktelement gerichtete Stirnseite der Auswerferstange als Rundung ausgebildet ist und/oder eine zur Auswerferstange gerichtete Stirnseite des Kontaktelements als Rundung ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die untere Auswerferstange und das obere Kontaktelement permanent miteinander verbunden, vorzugsweise über ein Gelenk, besonders bevorzugt ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die untere Auswerferstange und das obere Kontaktelement dazu ausgebildet und eingerichtet sind, sich permanent zu berühren. Bevorzugt ist dabei zum Bereitstellen der permanenten Berührung ein Vorspannelement, besonders bevorzugt eine Feder, vorgesehen, welches dazu eingerichtet und ausgebildet ist, eine Vorspannkraft bereitzustellen, durch welche die untere Auswerferstange und das obere Kontaktelement aufeinander zu vorgespannt sind.
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Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch einen Verschließer zum Verschließen eines Behälters mit einem Behälterverschluss, bevorzugt zum Verschließen eines mit einem Getränk befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss in einer Abfüllanlage zum Abfüllen von Getränken, mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Entsprechend wird ein Verschließer zum Verschließen eines Behälters mit einem Behälterverschluss, bevorzugt zum Verschließen eines mit einem Getränk befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss in einer Abfüllanlage zum Abfüllen von Getränken, vorgeschlagen, umfassend ein relativ zu einer zentralen Drehachse drehbares Verschließerkarussell, an dessen Umfang eine Behälteraufnahme zum Aufnehmen eines Behälters angeordnet ist. Der Verschließer kennzeichnet sich dadurch, dass das Verschließerkarussell eine der Behälteraufnahme zugeordnete Verschließvorrichtung zum Verschließen des zu verschließenden Behälters mit einem Behälterverschluss gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen umfasst.
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Dadurch, dass das Verschließer Karussell eine Verschließvorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen umfasst, können die hinsichtlich der Verschließvorrichtung beschriebenen Vorteile und Wirkungen analog auch durch den Verschließer erzielt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drehachse des Verschließers gegen die Vertikale geneigt, wobei bevorzugt die Drehachse des Verschließers um einen vorgegebenen Neigungswinkel φ gegen die Vertikale geneigt ist, wobei der Neigungswinkel φ vorzugsweise 0° - 30°, besonders bevorzugt 1° - 20° und ganz besonders bevorzugt 15° ist, wobei die Drehachse des Verschließers bevorzugt derart orientiert ist, dass das Verschließerkarussell mit seiner Oberseite von einem Übernahmeabschnitt des möglichen Behandlungswinkels des Verschließers, in welchem ein befüllter Behälter an die Behälteraufnahme überführt wird, im Wesentlichen weg geneigt ist.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Draufsicht einer Abfüllanlage zum Abfüllen von Getränken;
- 2 schematisch eine seitliche Schnittansicht durch die Abfüllanlage aus 1;
- 3 schematisch eine seitliche Detailansicht der Abfüllanlage aus 2;
- 4 schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage aus 2;
- 5 schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage aus 2;
- 6 schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage aus 2;
- 7 schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage aus 2;
- 8 schematisch eine seitliche Schnittansicht durch eine Verschließvorrichtung eines Verschließers der Abfüllanlage gemäß den 1 und 2;
- 9 schematisch eine weitere Schnittansicht der Verschließvorrichtung aus 8;
- 10 schematisch eine Detailansicht aus 8; und
- 11 schematisch eine Detailansicht aus 9.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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In 1 ist schematisch eine Draufsicht einer Abfüllanlage 100 zum Abfüllen eines Füllprodukts in zu befüllende Behälter und zum nachfolgenden Verschließen der befüllten Behälter mit einem Behälterverschluss gezeigt.
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Die Abfüllanlage 100 umfasst einen Füller 300 in Rundläuferbauweise und einen dem Füller 300 in Förderrichtung 101 der dann befüllten und zu verschließenden Behälter nachgelagerten Verschließer 200 in Rundläuferbauweise, sowie einen dem Füller 300 in Förderrichtung 100 vorgelagerten Einlaufstern 110, vom welchem zu befüllende Behälter an den Füller 300 überführt werden. Weiterhin ist ein Auslaufband 120 vorgesehen, an welches befüllte und verschlossene Behälter von dem Verschließer 200 übergeben werden und mittels des Auslaufbands 120 abgeführt werden.
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Der Füller 300 umfasst ein relativ zu einer bevorzugt vertikal orientierten zentralen Drehachse 306 drehbares Füllerkarussell 304, an dessen Umfang regelmäßig beabstandet voneinander eine Vielzahl von Füllvorrichtungen 310 zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorliegend einem Getränk, angeordnet sind.
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Alternativ zu der vertikalen Orientierung der Drehachse 306 kann diese auch gegen die Vertikale angewinkelt ausgebildet sein, vorzugweise um einen Winkel zwischen 0° und 15°.
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Jeder Füllvorrichtung 310 ist eine in Gravitationsrichtung gesehen darunter angeordnete Behälterhalterung (hier nicht gezeigt) zugeordnet, in welcher jeweils der zu befüllende Behälter zum Befüllen gehalten und hinsichtlich der Füllvorrichtung 310 positioniert ist.
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Der Füller 300 umfasst einen Übernahmeabschnitt 301 des verfügbaren Bearbeitungswinkels, in welchem zu befüllende Behälter nacheinander vom Einlaufstern 110 an die Behälterhalterungen überführt werden. Dem Übernahmeabschnitt 301 ist in Förderrichtung 101 ein Füllabschnitt 302 des verfügbaren Bearbeitungswinkels nachgelagert, in welchem die zu befüllenden Behälter von der jeweiligen Füllvorrichtung 310 befüllt werden. An den Füllabschnitt anschließend ist ein Übergabeabschnitt 303 des verfügbaren Bearbeitungswinkels vorgesehen, in welchem befüllte Behälter an den Verschließer 200 übergeben werden.
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Der Verschließer 200 umfasst ein relativ zu einer zentralen Drehachse 202 drehbares Verschließerkarussell 201, an dessen Umfang regelmäßig beabstandet voneinander eine Vielzahl von Verschließvorrichtungen 210 zum Verschließen eines befüllten und zu verschließenden Behälters mit einem Behälterverschluss, vorliegend einem Drehverschluss, einem Anrollverschluss oder einen Aufdrückverschluss, angeordnet sind.
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Jeder Verschließvorrichtung 210 ist eine Behälteraufnahme (hier nicht gezeigt) zugeordnet, in welcher jeweils ein befüllter Behälter während des Transports durch den Verschließer 200 gehalten wird.
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Die Behälteraufnahmen des Verschließers 200 und/oder die Behälterhalterungen des Füllers 300 können beispielsweise eine passive Klammer und/oder eine Spikeplatte umfassen, und/oder eine aktive Klammer aufweisen, die aktiv geöffnet und geschlossen werden kann. Die Behälteraufnahmen können für ein Neckhandling, mithin einem Halten des zu haltenden Behälters an einem Halsbereich, und/oder für ein Basehandling, mithin zum Halten des zu haltenden Behälters an dessen Boden und/oder Bauchbereich, ausgebildet sein.
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Der Verschließer 200 umfasst einen Übernahmeabschnitt 204 des verfügbaren Bearbeitungswinkels, in welchem befüllte und zu verschließende Behälter nacheinander vom Füller 300 an die Behälteraufnahmen des Verschließers 200 überführt werden. Dem Übernahmeabschnitt 204 ist in Förderrichtung 101 ein Behandlungsabschnitt 205 nachgelagert, in welchem die Behälter von der jeweiligen Verschließvorrichtung 210 mit einem Behälterverschluss versehen werden. An den Behandlungsabschnitt 205 schließt sich ein Übergabeabschnitt 206 an, in welchem befüllte und verschlossene Behälter an das Auslaufband 120 übergeben werden.
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In Förderrichtung 101 gesehen ist zwischen Übergabeabschnitt 206 und Übernahmeabschnitt 204 ein Pick-Abschnitt 207 vorgesehen, ich welchem die Verschließvorrichtungen 210 jeweils einen von einer Verschlusszufuhr 203 zugeführten Behälterverschluss aufnehmen.
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Der Füller 300 und der Verschließer 200 sind in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet, so dass sich ein Teilkreis 307 des Füllers 300, auf welchem zu befüllende Behälter mit ihrer Mittelachse beziehungsweise Längsachse transportiert werden, und ein Teilkreis 208 des Verschließers 200, auf welchem zu verschließende Behälter mit ihrer Mittelachse beziehungsweise Längsachse transportiert werden, berühren beziehungsweise tangieren. Es erfolgt entsprechend eine direkte Übergabe der befüllten Behälter vom Füller 300 zum Verschließer 200, ohne, dass etwaige Überführungsvorrichtungen wie etwa Überführungssterne oder Transfersterne zwischen Füller 300 und Verschließer 200 vorgesehen sind.
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Der genannte vorgegebene Abstand bezieht sich vorliegend auf einen sich entlang einer horizontalen Verbindungsrichtung 130, die sich zwischen der Drehachse 306 des Füllers und einer vertikal orientierten Mittelachse 227 des Verschließers 200 erstreckt, erstreckenden Abstand. Der genannte vorgegebene Abstand entspricht mithin einem Abstand der Drehachse 306 und der vertikalen Mittelachse 227.
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Vorzugsweise entspricht hierbei die Teilung des Verschließerkarussells 201 der Teilung des Füllerkarussells 304. Unter „Teilung“ wird der Abstand zweier benachbarter Behälterhalterungen beziehungsweise Behälteraufnahmen zueinander in Umfangsrichtung bezüglich der jeweiligen Drehachse 306, 202 verstanden.
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Die Drehachse 202 des Verschließerkarussells 201 und entsprechend das Verschließerkarussell 201 ist in Bezug auf die Vertikale, mithin der sich in Gravitationsrichtung erstreckenden, vertikalen Mittelachse 227, geneigt, vorliegend um einen vorgegebenen Neigungswinkel φ. Entsprechend ist das Verschließerkarussell 201 bezüglich der vertikalen Drehachse 306 des Füllers 300 geneigt.
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Vorliegend ist die Drehachse 202 des Verschließers 200 derart orientiert, dass das Verschließerkarussell 201 mit seiner Oberseite von dem Füller 300 im Wesentlichen weg geneigt ist beziehungsweise von diesem weg weist.
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Die Drehachse 202 des Verschließers 200 ist vorzugsweise derart orientiert, dass der Neigungswinkel φ eine senkrechte Winkelkomponente φS aufweist, welche die vertikale Mittelachse 227 mit einer Projektion der Drehachse 202 des Verschließers 200 auf eine senkrecht zur Verbindungsrichtung 130 orientierten Ebene φ einschließt, und eine Winkelkomponente φP, welche die vertikale Mittelachse 227 mit einer Projektion der Drehachse 202 des Verschließers 200 auf eine durch die Verbindungsrichtung 130 und die Mittelachse 227 gebildete Ebene einschließt.
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Vorzugsweise ist die Drehachse 202 des Verschließers 200 dabei, wie hier vorliegend, derart orientiert, dass die Oberseite des Verschließerkarussells 201 in eine Richtung geneigt ist, welche tangential zur Förderrichtung 101 am Überführungspunkt 209 der Behälter vom Füller 300 zum Verschließer 200 ist, wobei der Überführungspunkt 209 einem Schnittpunkt des Teilkreises 208 und der Verbindungsrichtung 130 entspricht.
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Vorliegend ist der Neigungswinkel φ 15°, er kann optional aber auch einen anderen Betrag aufweisen, vorzugsweise ist der Neigungswinkel 0° - 30°, besonders bevorzugt 1° - 20°.
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Die senkrechte Winkelkomponente φS ist vorliegend 1,5°, sie kann optional aber auch einen anderen Betrag aufweisen, vorzugsweise in einem Bereich von 0° - 10°, besonders bevorzugt von 0° - 3° und ganz besonders bevorzugt von 1° - 3°.
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Die parallele Winkelkomponente φP ist vorliegend 15°, sie kann optional aber auch einen anderen Betrag aufweisen, vorzugsweise in einem Bereich von 0° - 30°, besonders bevorzugt von 0° - 20° und ganz besonders bevorzugt von 1° - 20°.
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Durch die Neigung des Verschließerkarussells 201 vom Füller 300 weg sind die Verschließvorrichtungen 210, welche im mittleren bis oberen Bereich des Verschließerkarussells 201 angeordnet sind, im Übernahmebereich 204 vom Füller 300 weg geschwenkt. Somit sind die Verschließvorrichtungen 210 zumindest teilweise aus einem Kollisionsbereich 140 hinsichtlich der Komponenten des Füllers 300, insbesondere der Füllvorrichtungen 310, geschwenkt. Der Kollisionsbereich 140 ist in 1 durch die Schnittfläche des gestrichelt angedeuteten Kollisionsdurchmessers 240 des Verschließerkarussells 201 mit dem des gestrichelt angedeuteten Kollisionsdurchmesser 330 des Füllerkarussells 304 angedeutet. Die Kollisionsdurchmesser240, 330 entsprechen jeweils einem Teilkreis, welcher die maximale radiale Erstreckung des Füllerkarussells 304 beziehungsweise des Verschließerkarussells 201 anzeigt.
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Wie in Hinblick auf die 2 bis 4 weiter unten näher erläutert, sind die Verschließvorrichtungen 210 zumindest im Übergabebereich 204 in Bezug auf die Drehachse 202 des Verschließers 200 zumindest teilweise nach innen verschwenkbar. Die Verschließvorrichtungen 210 werden hierbei bevorzugt derart nach innen geschwenkt, dass sie stets vollkommen außerhalb des Kollisionsbereichs 140 angeordnet sind.
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In Förderrichtung 101 am hinteren Bereich des Übernahmeabschnitts 204 ist eine Dropplervorrichtung 250 zum Einbringen von Stickstoff in die jeweiligen Behälteröffnungen angeordnet, um auf dieses Weise ein Verdrängen von Luftsauerstoff aus dem Kopfbereich des befüllten Behälters bereit zu stellen und/oder nach dem Verschließen einen Überdruck in dem verschlossenen Behälter bereit zu stellen, um auf diese Weise eine Stabilisierung der Behälter aufgrund eines erhöhten Innendrucks zu erreichen.
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2 zeigt schematisch eine seitliche Schnittansicht durch die Abfüllanlage 100 aus 1.
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Zu erkennen ist hier, dass die Verschließvorrichtungen 210 ein am Verschließerkarussells 201 angebundenes Oberteil 211 und ein schwenkbar zum Oberteil 211 am Oberteil 211 angeordnetes Unterteil 212 aufweisen. Das Unterteil 212 ist vorliegend mittels eines Gelenks 213 mit dem Oberteil 211 verbunden, wobei das Gelenk 213 eine senkrecht zur Drehachse 202 und senkrecht zur radialen Richtung bezüglich der Drehachse 202 orientierte Schwenkachse 214 bereitstellt.
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Das Oberteil 211 umfasst dabei beispielsweise einen Hubzylinder zum Anheben und Absenken des Unterteils 212 und/oder einen Antrieb zum Drehen des Unterteils, wenn ein Schraubverschluss oder Anrollverschluss aufgebracht werden soll. Das Unterteil 212 umfasst dabei beispielsweise eine Verschlussaufnahme zum Aufnehmen des jeweiligen, auf den bereits befüllten und nun zu verschließenden Behälter aufzubringenden Behälterverschlusses. Der Aufbau von bevorzugten Verschließvorrichtungen 210 wird beispielsweise in 8 weiter gezeigt und beschrieben.
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Das Unterteil 212 der in 2 links gezeigten Verschließvorrichtung 210 ist in Bezug auf die Drehachse 202 um einen vorgegebenen Winkel β in Richtung der Drehachse 202 des Verschließers 200 geschwenkt. Durch dieses Schwenken der Unterteile 212 der Verschließvorrichtungen 210 nach radial innen wird erzielt, dass die Unterteile 212 im Übernahmeabschnitt 204 aus den Kollisionsbereich 140 (siehe 1) geschwenkt sind und es zu keiner Kollision mit den Füllvorrichtungen 310 kommt.
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Der Winkel β kann den gleichen Betrag aufweisen, wie der Neigungswinkel φ. Er kann aber auch anders gewählt werden, so lange die Kollisionsfreiheit mit den Füllvorrichtungen 310 gewährleistet ist.
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Zum Vorgeben einer Höhenposition der einzelnen Verschließvorrichtungen 210 ist eine Führung 215 vorgesehen, welche eine drehfest mit dem Träger 222 zusammen mit dem Verschließerkarussell 201 höhenverstellbare Führungsschiene 217 und ein mit dieser in Eingriff stehendes Führungselement 216 jeder Verschließvorrichtung 210 umfasst, wie in 2 auf der linken Seite des Verschließers 200 beispielhaft gezeigt.
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Der Verschließer 200 umfasst ein Grundgestell 220 mit einem Schlitten 221, der über eine mittels des Bezugszeichens 223 angedeuteten Linearlagerung in Richtung der Verbindungsrichtung 130 auf den Füller 300 zu und von diesem weg bewegbar ist. Über die Linearlagerung 223 kann der Abstand des Verschließerkarussells 201 relativ zum Füller 300 eingestellt werden.
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Der Verschließer 200 umfasst ferner einen Träger 222, welcher mittels einer Schwenklagerung 224 um eine horizontale Schwenkachse 228 schwenkbar am Schlitten 221 angeordnet ist. Durch die Schwenklagerung 224 kann der Neigungswinkel φ eingestellt werden.
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Das Verschließerkarussell 201 sowie eine unten näher beschriebene Führungsschiene 236 sind relativ zum Träger 222 mittels einer Höhenverstellung 225 in Richtung der Drehachse 202 des Verschließers 200 höhenverstellbar angeordnet.
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Der Verschließer 200 kann ferner eine mittels des Bezugszeichens 226 angedeutete Azimutlagerung 226 zum Einstellen einer Winkelposition des Trägers 222 um die vertikale Mittelachse 227 relativ zur Verbindungsrichtung 130 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Verschließer eine zweite Schwenklagerung umfasst, welche vorzugsweise eine senkrecht zur Schwenkachse 228 der (ersten) Schwenklagerung 224 orientierte horizontale (zweite) Schwenkachse aufweist.
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Für den optionalen Fall, dass keine Azimutlagerung vorgesehen ist, ist die horizontale Schwenkachse 228 vorzugsweise senkrecht zur Verbindungsichtung 130 orientiert.
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Vorzugsweise ist eine hier nicht gezeigte Arretiereinheit zum Arretieren der Schwenklagerung 224 und/oder eine hier nicht gezeigte Arretiereinheit zum Arretieren der Linearlagerung 223 und/oder eine hier nicht gezeigte Arretiereinheit zum Arretieren der Höhenverstellung 225 und/oder eine hier nicht gezeigte Arretiereinheit zum Arretieren der Azimutlagerung 226 oder der zweiten Schwenklagerung vorgesehen.
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Alternativ oder zusätzlich können die Schwenklagerung 224 und/oder die Linearlagerung 223 und/oder die Höhenverstellung 225 und/oder die Azimutlagerung 226 oder die zweite Schwenklagerung jeweils eine hier nicht gezeigte Antriebseinheit, bevorzugt eine motorische Antriebseinheit, vorzugsweise umfassend einen Spindeltrieb, und/oder eine von Hand betätigbare Antriebseinheit, bevorzugt umfassend eine Spindel, zum Verstellen der aktuellen Position umfassen.
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Durch das Vorsehen der Schwenklagerung 224, der Linearlagerung 223 und der Höhenverstellung 225, sowie optional zusätzlich der Azimutlagerung 226 oder der zweiten Schwenklagerung, kann eine Übergabe eines Behälters 400 vom Füller 300 zum Verschließer 200 bevorzugt stufenlos angepasst werden, vorzugsweise durch eine entsprechende Einstellung des Neigungswinkels φ über die Schwenklagerung 224, der Höhenposition des Verschließerkarussells 201 beziehungsweise des Oberteils des Verschließers 200 via der Höhenverstellung 225 und/oder des Abstands beziehungsweise der Verschiebung des Verschließers 200 via der Linearlagerung 223. Entsprechend kann die Abfüllanlage 100 sowie deren Komponenten bei einem Wechsel der Bearbeitung von Behältern eines ersten Typs oder einer ersten Größe auf die Bearbeitung von Behältern eines anderen Typs oder einer anderen Größe auf die aus dem jeweiligen Behälter, dessen Typ und Größe resultierenden Positionsvorgaben des Verschließers 200 in Hinblick auf den Füller 300 und/oder in Hinblick auf eine optimale Behandlung der Behälter, etwa einer fliehkraftoptimierten Ausrichtung der Behälter während des Transports durch den Füller 300 und/oder den Verschließer 200 exakt eingestellt werden. Dadurch ist die Abfüllanlage 100 besonders variabel.
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Wie bereits zu 1 beschrieben, ist das Verschließerkarussell 201 um den vorgegebenen Neigungswinkel φ relativ zur Vertikalen beziehungsweise relativ zur vertikalen Mittelachse 227 vom Füller weg geschwenkt.
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Die Behälterhalterung 320 ist schwenkbar am Füllerkarussell 304 angeordnet. Die Behälterhalterung 304 weist eine Klammer 321 zum Halten eines Behälters 400 an dessen Halsbereich 402 auf, die über ein Gelenk 320 über eine senkrecht zur radialen Richtung bezüglich der Drehachse 306 des Füllers 300 orientierte horizontale Schwenkachse 326 schwenkbar am Füllerkarussell 304 angeordnet ist. Zum Vorgeben der Position der Klammer 321 ist die Behälterhalterung 320 mittels einer Führung 323 geführt. Vorliegend ist ein mit der Klammer 321 verbundenes Führungselement 324, welches optional als Führungsrolle ausgebildet ist, mit einer am Grundgestell 305 des Füllers 300 angeordneten Führungsschiene 325 im Eingriff.
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Alternativ kann die Führung 323 zur Einstellung der Position der Behälterhalterung 320 auch zumindest eines aus einem hier nicht gezeigten Stellmotor, Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder magnetisch betriebener Einheit und/oder elektrisch betriebener Einheit zum Vorgeben der Position der Behälterhalterung 320 umfassen.
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Vorzugsweise sind die Behälterhalterungen 320 beziehungsweise deren Klammern 321 im Übernahmebereich 301 in einer Aufnahmeposition im Wesentlichen horizontal orientiert. Mit anderen Worten sind die Behälterhalterungen 320 beziehungsweise deren Klammern 321 im Übernahmebereich 301 bevorzugt derart orientiert, dass die Mittelachse beziehungsweise Längsachse 405 der durch die Klammern 321 aufgenommenen Behälter 400 vertikal, mithin parallel zur Erdbeschleunigung und somit auch parallel zur Drehachse 306 des Füllers 300 orientiert überführt werden.
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Um bei hohen Drehgeschwindigkeiten zu verhindern, dass ein in der Behälterhalterung 320 gehaltener Behälter 400 fliehkraftbedingt aus der Behälterhalterung 320 rutscht, kann die Behälterhalterung 320 beziehungsweise deren Klammer 321 über das Gelenk 222 nach oben geschwenkt werden, so dass der in der Klammer 321 gehaltene Behälter 400 mit seinem Boden 404 in Bezug auf die Drehachse 306 nach radial außen schwenkt. Dadurch ist es möglich, ein fliehkraftbedingt zwischen Behälter 400 und Klammer 321 wirkendes Moment zu vermindern oder gar gänzlich zu eliminieren. Zudem kann so verhindert werden, dass sich der Flüssigkeitsspiegel des Füllproduktes und/oder von in die Behälteröffnung 401 gedroppelten Stickstoffs fliehkraftbedingt derart schräg zur Behälteröffnung 401 ausrichtet, dass es zu einem Überschwappen von Füllprodukt und/oder einem Austreten von Stickstoff aus der Behälteröffnung 401 kommt.
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Durch Vorgeben der Orientierung der Behälter individuell angepasst an den jeweiligen Typen beziehungsweise der Größe des zu behandelnden Behälters können entsprechend verglichen mit herkömmlichen Abfüllanlagen trotz Größenreduktion von Füller und/oder Verschließer verglichen mit herkömmlichen Anlagen hohe Anlagenleistungen beziehungsweise ein hoher Durchsatz an behandelten Behältern erzielt werden.
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Die Auslenkung des Behälters 400 kann durch die Führung 323 kurvengesteuert vorgegeben werden, so dass die Behälter 400 auch bei Unterfüllung, Überfüllung oder Anfahrprozessen in der vorgesehenen Ausrichtung gehalten werden.
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Die Führungsschiene 325 kann eine komplett umlaufende Kurve oder ein oder mehrere Kurvensegmente umfassen.
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Alternativ kann jeder Behälterhalterung 320 ein eigener Antrieb zugeordnet sein. Dies hat den Vorteil, die Behälterhalterung 320 individuell an den Füllprozess anzupassen zu können. Insbesondere bei einem Anfahren oder Anhalten des Füllers 300 kann dadurch eine Winkelstellung der Behälterhalterung 320 individuell vorgegeben werden, um so beispielsweise abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Füllerkarussells 304 die Orientierung der Behälter 400 hinsichtlich eine fliehkraftbedingten Auslenkung der Behälter und/oder hinsichtlich einer fliehkraftbedingten Strahlablenkung eines aus der Füllvorrichtung 310 in den Behälter 400 abgegebenen Füllproduktstrahls anpassen zu können.
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Alternativ kann die Behälterhalterung 320 dazu ausgebildet sein, zumindest über einen Abschnitt des Füllabschnitts 302 frei schwenkbar zu sein, derart, dass die Klammer 321 fliehkraftbedingt ein Schwenken erfährt.
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Im Falle des Abfüllens von karbonisierten Produkten kann vorgesehen sein, dass die Behälter 400 während des Befüllens über ein Schwenken der Behälterhalterungen 320 aus der Horizontalen geschwenkt werden, wobei ein Füllventil der Füllvorrichtung 310 ebenfalls schräg angeordnet ist oder ein Bodenstück des Füllventils weist eine entsprechend schräg ausgerichtete Anpressfläche auf.
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Ferner kann es zumindest in einem Teilbereich des Abfüllabschnitts 302 vorgesehen sein, die Behälter 400 mit ihrem Boden 404 nach radial innen zu schwenken, mithin mit ihrem Boden 404 in Richtung Drehachse 306 zu schwenken.
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Um eine ordnungsgemäße Übergabe der befüllten Behälter 400 vom Füllerkarussell 304 zum Verschließerkarussell 201 zu erzielen, werden die Behälter 400 im Übergabebereich 303 hinsichtlich ihrer Längsachse 405 parallel zur Orientierung der Behälteraufnahmen 230 des Verschließerkarussells 201 gehalten.
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Vorliegend ist die Klammer 231 jeder Behälteraufnahme 230 im Übernahmeabschnitt 204 senkrecht zur Drehachse 202 des Verschließers 200 orientiert. Mit anderen Worten ist die Behälteraufnahme 230 im Übernahmeabschnitt 204 um den Neigungswinkel φ zur Gravitationsrichtung beziehungsweise Vertikalen, mithin zur vertikalen Mittelachse 227, geneigt. Entsprechend sind die Behälter 400 mit ihrer Längsachse 405 im Wesentlichen parallel zur Drehachse 202 orientiert.
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Gemäß dieser Ausführungsform weisen die Behälteraufnahmen 230 auch im darauf folgenden Behandlungsabschnitt 205 eine Orientierung senkrecht zur Drehachse 202 des Verschließers 200 auf. Daher sind die Behälter 400 mit ihrer Längsachse 405 im Wesentlichen parallel zur Drehachse 202 des Verschließers 200 orientiert, so dass die in Richtung der Drehachse 202 des Verschließers 200 jeweils über der Behälteraufnahme 230 und mithin über dem Behälter 400 angeordnete Verschließvorrichtung 210 bei parallel zur Drehachse 202 des Verschließers 200 orientiertem Unterteil 212, wie in 2 auf der rechten Seite des Verschließers 200 dargestellt, durch ein via der Führung 215 gesteuertes Absenken einen Behälterverschluss (nicht gezeigt) auf die Behälteröffnung 401 aufbringen kann.
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Alternativ kann können die Behälteraufnahmen 230 im Behandlungsabschnitt 205, gesteuert über die Kurve der Führung 234, auch eine von der vorbeschriebenen senkrechten Ausrichtung zur Drehachse 202 des Verschließers 200 abweichende Orientierung ausweisen, so dass die Behälter 400 entsprechend eine von der parallelen Ausrichtung zur Drehachse 202 des Verschließers 200 abweichende Orientierung aufweisen. Dann weisen die Verschließvorrichtungen 210 ebenfalls diese von der parallelen Ausrichtung zur Drehachse 202 des Verschließers 200 abweichende Orientierung auf.
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Anders als in 2 gezeigt, kann die Führung 234 anstelle der Anordnung in einem unteren Bereich des Oberteils des Verschließers 200 auch im Bereich der Oberseite des Verschließers 200 angeordnet und nach unten zur Behälteraufnahme 230 abgehängt sein. Etwa kann die Führung 234 radial innerhalb der Führung 215 angeordnet sein und bevorzugt über ein Gestänge mit der Behälteraufnahme 230 verbunden sein.
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Im Übergabeabschnitt 206, wie in 2 auf der rechten Seite des Verschließers 200 dargestellt, werden die Behälteraufnahmen 230 aus ihrer Orientierung senkrecht zur Drehachse 202 des Verschließers 200 um den Neigungswinkel φ nach außen in eine Orientierung senkrecht zur Vertikalen geschwenkt, so dass die Längsachse 405 der Behälter 400 parallel zur Vertikalen orientiert ist. Dadurch können die Behälter 400 mit ihrem Boden 404 flächig auf das lineare Auslaufband 120 übergeben werden, ohne dass es aufgrund einer bei der Übergabe erfolgenden abrupten Neigungsänderung der Behälter 400 zu einer instabilen Übergabe und Förderung der Behälter 400 kommt.
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Optional können die Behälteraufnahmen 230 im Übergabeabschnitt 206 beim Übergeben des gehaltenen Behälters 400 auf das Auslaufband 120 aus ihrer für die Übergabe an das Transportband 120 eingenommenen horizontalen Ausrichtung nach radial innen geschwenkt werden sobald der Boden 404 des zu überführenden Behälters 400 in Kontakt mit dem Transportband 120 gekommen ist, beispielsweise in die in 2 am Verschließer 200 links dargestellte Orientierung senkrecht zur Drehachse 202 des Verschließers 200, um so ein Freigeben des gehaltenen Behälters 400 an das Auslaufband 120 zu erleichtern. Beispielsweise kann so eine etwaige an der Behälteraufnahme 230 vorgesehene Spikeplatte mit dem auf das Transportband 120 aufgesetzten Behälter 400 beziehungsweise eines hier nicht gezeigten Tragrings des Behälters 400 außer Eingriff gebracht werden.
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Das Auslaufband 120 kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vertikal verstellbar, mithin parallel zur Gravitationsrichtung verstellbar, und/oder horizontal verschiebbar, mithin senkrecht zur Gravitationsrichtung verstellbar, ausgebildet sein, um einer Änderung der Orientierung und Lage des Verschließers 200 folgen zu können und im Übergabeabschnitt 206 stets in einer vorgegebenen Position zu den Behälteraufnahmen 230 angeordnet zu sein.
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Wie oben erwähnt, kann die Drehachse 306 des Füllers 300 auch gegen die Vertikale geneigt ausgebildet sein. Dies mag in Hinblick auf eine verbesserte Übergabe von befüllten Behältern 400 an den Verschließer 200 vorteilhaft sein. Die Schrägstellung der Drehachse 306 gegenüber der Vertikalen kann durch einen Mechanismus entsprechend jenem des Verschließer 200, beispielsweise umfassend eine entsprechend ausgebildete Schwenklagerung, realisiert sein.
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Die Schrägstellung des Verschließers 200 in Hinblick auf seine Drehachse 202 und/oder die Schrägstellung des Füllers 300 in Hinblick auf seine Drehachse 306 kann alternativ durch eine Anordnung on unterschiedlich langen Füßen am Verschließer 200 bzw. Füller 300 realisiert werden.
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3 zeigt schematisch eine seitliche Detailansicht der Abfüllanlage 100 aus 2, wobei hier im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 2 die Behälteraufnahme 230 im Übernahmeabschnitt 204 relativ zur Drehachse 202 des Verschließers 200 um einen vorgegebenen Auslenkwinkel α nach außen ausgelenkt ist. Entsprechend ist der Boden 404 des Behälters 400 in Vergleich zu seiner Lage bei paralleler Orientierung des Behälters 400 zur Drehachse 202 des Verschließers 200 von der Drehachse 202 des Verschließers 200 radial nach außen geschwenkt. Die Längsachse 405 des Behälters 400 schließt mithin mit der Vertikalen einen Winkel ein, welcher der Summe aus Neigungswinkel φ und Auslenkwinkel α entspricht. Diese Ausführungsform kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn sich die Durchmesser der Teilkreise 208, 307 stark unterscheiden und/oder bei besonders hoher Fördergeschwindigkeit. Durch die zusätzliche Auslenkung des Behälters 400 bei der Überführung kann besonders effektiv verhindert werden, dass bei hoher Fördergeschwindigkeit aufgrund einer auf das im Behälter 400 befindliche flüssige Füllprodukt wirkenden Fliehkraftänderung ein Überschwappen des Füllprodukts und/oder von darüber befindlichem Stickstoffs aus dem Behälter 400 auftritt.
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In 4 ist schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage 100 aus 2 gezeigt, wobei hier die Behälteraufnahme 230 im Übernahmeabschnitt 204 relativ zur Drehachse 202 um einen vorgegebenen Auslenkwinkel α in Bezug eine Orientierung senkrecht zur Drehachse 202 nach innen ausgelenkt ist. Entsprechend ist der Boden 404 des Behälters im Vergleich zu seiner Lage bei paralleler Orientierung des Behälters 400 zur Drehachse 202 von der Drehachse 202 radial nach innen geschwenkt. Die Längsachse 405 des Behälters 400 schließt mithin mit der Vertikalen einen Winkel γ ein, welcher dem Betrag einer Differenz aus Neigungswinkel φ und Auslenkwinkel α entspricht.
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In 5 ist schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage 100 aus 2 gezeigt, wobei hier die Behälteraufnahme 230 im Übernahmeabschnitt 204 relativ zur Drehachse 202 des Verschließers 200 um einen Auslenkwinkel α mit dem Betrag des Neigungswinkels φ nach innen ausgelenkt ist. Entsprechend ist der Boden 404 in Vergleich zu seiner Lage bei paralleler Orientierung des Behälters 400 zur Drehachse 202 des Verschließers 200 von der Drehachse 202 des Verschließers 200 radial nach innen in eine zur Vertikalen senkrechten Orientierung geschwenkt, die Behälterachse 405 ist mithin im Wesentlichen parallel zur Vertikalen orientiert.
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Bei dieser Ausführungsform kann auf die gelenkige Anbindung der Behälterhalterung 320 am Füllerkarussell 304 verzichtet werden. Mit anderen Worten kann die Klammer 321 auch mit fester Orientierung senkrecht zur Drehachse 306 des Füllers 300 an dem Füllerkarussell 304 angeordnet sein und auf das Gelenk 322 und die Führung 323 kann verzichtet werden.
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In 6 ist schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage 100 aus 2 gezeigt, wobei hier die Behälteraufnahme 230 starr am Verschließerkarussell 201 befestigt ist. Mithin ist die Orientierung der Klammer 231 und der Stütze 232 immer senkrecht zur Drehachse 202. Die Behälteraufnahme 320 ist mithin im Übergabeabschnitt 303 um den Neigungswinkel φ nach unten auszulenken, damit die Längsachse 405 im Wesentlichen parallel zur Drehachse 202 orientiert ist und die Behälteraufnahme 230 den zu übergebenden Behälter 400 ordnungsgemäß aufnehmen kann.
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In 7 ist schematisch eine weitere seitliche Detailansicht der Abfüllanlage 100 aus 2 gezeigt, wobei in dieser Ausführungsform sowohl die Behälterhalterung 320 starr am Füllerkarussell 304 als auch die Behälteraufnahme 230 starr am Verschließerkarussell 201 angeordnet sind.
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8 zeigt schematisch eine seitliche Schnittansicht durch die Verschließvorrichtung 210 zum Verschließen eines Behälters 400 mit einem Behälterverschluss, wie sie beispielsweise im Verschließer 200 gemäß der 1 und 2 eingesetzt werden kann.
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Die Verschließvorrichtung 210 umfasst eine Halterung 262 und einen entlang einer Längsrichtung 261 relativ zur Halterung 262 verschiebbaren Hubzylinder 261. Eine Höhenposition H des Hubzylinders 260 relativ zur Halterung 262 wird hierbei über das am Hubzylinder 260 angeordnete Führungselement 235, welches vorliegend in Form einer Führungsrolle ausgebildet ist, in Zusammenwirken mit der Führungsschiene 236 vorgegeben.
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Die Halterung 262 und der Hubzylinder 260 bilden gemeinsam das Oberteil 211 der Verschließvorrichtung 210 aus.
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Im am Verschließer 200 eingebauten Zustand der Verschließvorrichtung 210 ist an der der Behälteraufnahme 230 zugewandten Stirnseite des Oberteils 211, entsprechend an der unteren Stirnseite des Hubzylinders 260 das Unterteil 212 über das Gelenk 213 schwenkbar am Hubzylinder 260 gelagert.
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Die durch das Gelenk 213 ausgebildete Schwenkachse ist senkrecht zur Längsrichtung 261 und senkrecht zur radialen Richtung bezogen auf die Längsrichtung 261 ausgerichtet.
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Zwischen Hubzylinder 260 und Unterteil 212 ist ferner eine Vorspanneinheit 268 zum Vorspannen des Unterteils 212 in eine vorgegebene Position relativ zum Hubzylinder 260 vorgesehen. Die Vorspanneinheit 268 ist vorliegend in Form einer Federrückstelleinheit ausgebildet, welche via Federkraft das Unterteil 212 in die in 8 gezeigte Position vorspannt, in welcher das Unterteil sich in der Längsrichtung 261 erstreckt. In dieser Position ist ein am Unterteil angeordnetes Zahnrad 264 mit einem Stirnrad 265 einer an der Halterung 262 angeordneten Antriebseinheit 263 zum Antreiben des Unterteils in Eingriff, vorliegend zum Vorgeben einer Rotationsbewegung um die Längsrichtung 261 für eine am freien unteren Ende des Unterteils 212 angeordnete Verschlussaufnahme 266.
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Am Unterteil 212 ist ein flexibles Dichtungselement, vorliegend ausgebildet als trapezförmiger Faltenbalg 280, angeordnet, welcher sich vom Unterteil 212 zu einer ringförmigen Abdichtung 281 erstreckt, mittels welchem eine Abdichtung zu einer Behandlungsraumwand, beispielsweise einer Wand eines Reinraums, bereitgestellt werden kann. Der Querschnitt der Abdichtung 281 ist vorliegend optional oval ausgebildet. Alternativ kann sie neben einen ovalen Querschnitt auch einen elliptischen oder langlochartigen Querschnitt aufweisen. Die Abdichtung 281 ist derart ausgebildet, dass ein Schwenken des Unterteils 212 über das Gelenk 123 zumindest zwischen der in 8 gezeigten, entlang der Längsrichtung 261 ausgerichteten Stellung des Unterteils 212 und der um den Winkel β geschwenkten Stellung des Unterteils 212, wie in 9 gezeigt, zu ermöglichen, ohne dass das Unterteil 212 mit der Abdichtung 281 kollidiert.
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Vorzugsweise weist der Faltenbalg 280 einen im Wesentlichen ovalen, elliptischen oder langlochartigen Querschnitt auf und verjüngt sich von der Abdichtung 281 in Richtung zur Anbindung des Faltenbalgs 280 an den Unterteil 212. Vorliegend umfasst der Faltenbalg 280 ein Elastomer, bevorzugt ein gegen das Füllprodukt, ein Reinigungsmedium und/oder Sterilisierungsmedium, besonders bevorzugt gegen Heißwasser, Wasserdampf, Waschmittellaugen, Natronlaugen und/und Kalilaugen, Silikonölen und Silikonfetten, und/oder zumindest einigen polaren Lösungsmitteln, beständiges Elastomer, besonders bevorzugt EPDM oder Silikon.
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Vorliegend umfasst die Abdichtung 281 eine statische Dichtung, bevorzugt in Form eines O-Rings.
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Optional kann die Abdichtung 281 ein Drehlager, bevorzugt ein Gleitlager oder ein Wälzlager, vorzugsweise ein Kugellager umfassen.
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Bei der Ausführungsform in 8 ist zwischen Faltenbalg 280 und Unterteil 212 ein mittels einer Dichtung (nicht gezeigt) abgedichtetes, hier nicht gezeigtes Drehlager angeordnet. Dadurch ist ermöglicht, dass sich das Unterteil 212 relativ zum Faltenbalg 280 drehen kann.
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Der Faltenbalg 280 ist ausgebildet, bei einer Drehbewegung des Unterteils 212 eine durch die Drehbewegung entsprechend in der Drehlagerung entstehende Reibung übertragen und die bei der Drehung beziehungsweise Änderungen der Drehbewegung entstehenden Trägheitsmomente aufnehmen zu können, ohne dabei eine Verdrillung in Richtung der Drehbewegung zu erfahren. Vorzugsweise weist der Faltenbalg hierzu eine vorgegebene Wandstärke auf, welche abgestimmt ist auf die mechanischen Eigenschaften des Materials und der Abmaße, insbesondere der Länge und der radialen Erstreckung, des Faltenbalgs 280.
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Vorliegend ist der Faltenbalg 280 durch Vakuumformen hergestellt. Alternativ können auch andere Herstellverfahren Anwendung finden.
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Der Faltenbalg 280 ist ausgebildet, einen maximal möglichen Hub des Unterteils 212 gegenüber der Anbindung der Abdichtung 281 zur Behandlungsraumwand ausgleichen zu können.
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Die Verschließvorrichtung 210 umfasst ferner eine Auswerfereinheit 270 zum Auswerfen eines in der Verschlussaufnahme 266 gehaltenen Behälterverschlusses. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der Auswerfereinheit 270 ein Kopfdruck auf einen Behälterverschluss während des Aufbringens des Behälterverschlusses auf den Behälter bereitgestellt oder erhöht werden.
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Die Auswerfereinheit 270 weist eine Steuereinheit 271 zum Steuern einer Position der Auswerfereinheit 270 in Längsrichtung 261 auf. Die Steuereinheit 271 umfasst vorzugsweise einen Servomotor, einen Schrittmotor, einen Pneumatikzylinder und/oder einen Hydraulikzylinder zum aktiven Ansteuern der Auswerfereinheit 270.
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Die Steuereinheit 271 ist bevorzugt eingerichtet, ein Auswerfen eines in der Verschlussaufnahme 266 befindlichen Behälterverschlusses unabhängig von der Winkelposition der Verschließvorrichtung 210 hinsichtlich der Drehachse 202 bereitzustellen. Mithin ist die Steuereinheit 271 eingerichtet, ein Auswerfen an einer beliebigen Stelle über den Umfang des Verschließerkarussells 201 durchführen zu können. Bevorzugt ist die Steuereinheit 271 mit einer zentralen Steuerung (nicht gezeigt) des Verschließers 200 verbindbar beziehungsweise verbunden.
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Die Steuereinheit 271 ist bevorzugt eingerichtet, nur bei Vorliegen eines Behälterverschlusses in der Verschlussaufnahme 266 ein Auswerfen auszulösen, vorzugsweise in Förderrichtung gesehen dem Behandlungsabschnitt 205 und/oder dem Übergabeabschnitt 206 nachgelagert, jedoch bevorzugt dem Pick-Abschnitt vorgelagert.
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Vorliegend ist die Steuereinheit optional eingerichtet, ein Auswerfen auszulösen, wenn durch die Steuereinheit 271 eine Information erhält, dass sich kein Behälter 400 in der der Verschließeinheit 210 zugeordneten Behälteraufnahme 230 befindet beziehungsweise im Behandlungsabschnitt 205 befand, und/oder wenn die Steuereinheit 271 eine Information erhält, dass bei einem durch die Verschließvorrichtung 210 ausgeführten, vorgegebenen Verschließvorgang ein vorgegebenes Drehmoment nicht erreicht wurde, beziehungsweise eine Information erhält, dass kein Drehmoment während des Ablaufens des Verschließvorgangs via des aufgenommenen Behälterverschlusses übertragen wurde.
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Die Auswerfereinheit 270 umfasst ein im Hubzylinder 260 angeordnetes oberes Kontaktelement 272, welches via der Steuereinheit 271 in Längsrichtung 261 relativ zum Hubzylinder 260 bewegbar ist.
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Die Auswerfereinheit 270 umfasst ferner eine im Unterteil 212 in dessen Längsrichtung 261 verschiebbare untere Auswerferstange 273, welche vorliegend mittels eines Vorspannelements 275 in eine in Richtung Hubzylinder 260 vorgespannte Stellung vorgespannt ist.
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Wie oben beschrieben, ist eine Höhenposition H hinsichtlich der Halterung 211 und mithin hinsichtlich des Verschließerkarussells 201 veränderbar. In 8 weist der Hubzylinder 260 eine erste Höhenposition H1 auf, in welcher ein an der Halterung 262 angeordneter Anschlagbolzen 268 ein Anschlagelement 269 des Unterteils 212 berührt, im Wesentlichen ohne eine Kraft auf das Anschlagelement 269 auszuüben.
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9 zeigt schematisch eine weitere Schnittansicht der Verschließvorrichtung 210 aus 8, wobei hier das Unterteil 212 über die Schwenkachse 214 um den Winkel β von der Längsrichtung 261 verschwenkt ist. Um das Schwenken um den Winkel β bereitzustellen, wird der Hubzylinder 260 via des Führungselements 216 in eine Höhenposition H2 gehoben, die um eine vorgegebene Höhendifferenz ΔH höher liegt, als die erste Höhenposition H1 gemäß 8, in welcher der Anschlagbolzen 268 und das Anschlagelement 269 sich berühren.
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Da der Anschlagbolzen 268 fest an der Halterung 262 angeordnet ist, weist dieser entsprechend ein festes Höhenniveau auf. Durch das Anheben des Hubzylinders 260 über die erste Höhenposition H1 hinaus drückt der Anschlagbolzen 268 auf das Anschlagelement 269 und verhindert, dass das Anschlagelement 269 der Bewegung des Hubzylinders 260 folgen kann. Entsprechend erfährt das Unterteil ein Schwenken um die Schwenkachse 214 entgegen der Vorspannung der Vorspanneinheit 267.
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Die Höhendifferenz ΔH ist dabei derart vorgegeben, dass das Unterteil 212 die Auslenkung um den Winkel β erfährt.
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Durch die Auslenkung des Unterteils 212 um den Winkel β kommt das Zahnrad 264 gemäß dieser Ausführungsform außer Eingriff mit dem Stirnrad 265. Das Stirnrad 265 weist dabei eine Zahnbreite auf, derart, dass ein Verschieben des Stirnrades 265 und des Zahnrades 264 axial zueinander ermöglicht, ohne, dass die Verzahnungen von Zahnrad 264 und Stirnrad 265 außer Eingriff gelangen. Alternativ kann die Verschließvorrichtung 210 auch derart ausgebildet sein, dass das Zahnrad 264 und das Stirnrad 265 in der um den Winkel β von der Längsrichtung 261 ausgelenkten Stellung gemäß 9 nicht außer Eingriff gelangen, sondern in Eingriff verbleiben.
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Vorliegend sind die untere Auswerferstange 273 und das obere Kontaktelement 272 durch die Auslenkung des Unterteils 212 um den Winkel β außer Eingriff gebracht. Alternativ können die untere Auswerferstange 273 und das obere Kontaktelement 272 permanent miteinander verbunden bleiben, vorzugsweise über ein Gelenk, besonders bevorzugt ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk (nicht gezeigt).
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Die 10 und 11 sind schematische Detailansichten der 8 und 9 im Bereich der Anbindung zwischen Hubzylinder 260 und Unterteil 212.
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In der Stellung des Unterteils 212 entlang der Längsrichtung 261, wie in 10 gezeigt, steht das obere Kontaktelement 272 mit der Stirnseite der unteren Auswerferstange 273 in Kontakt, wobei die Stirnseite der Auswerferstange 273 als Rundung 274 ausgebildet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass bei einem Schwenken des Unterteils 212 relativ zum Hubzylinder 260 um die Schwenkachse 214 die untere Auswerferstange 273 und das obere Kontaktelement 272 sich verklemmen oder verkanten.
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Die Höhenposition H1 des Hubzylinders 260 ist in 10 nochmals auf der Seite des Anschlagbolzens 268 angedeutet.
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In 11 ist der Hubzylinder 260 um die Höhendifferenz ΔH in die zweite Höhenposition H2 angehoben. Wie bereits oben beschrieben, verhindert der Anschlagbolzen 268, dass das Anschlagelement 269, welches bezogen auf das Gelenk 213 in Hinblick auf die zentrale Längsrichtung 261, mithin der Mittellängsachse des Hubzylinders 260, auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, dem Anheben des Hubzylinders 260 folgen kann. Entsprechend erfährt das Unterteil 212 die Auslenkung um die Schwenkachse 214, bis das Unterteil 212 um den Winkel β verschwenkt gehalten ist, wenn der Hubzylinders 260 die zweite Höhenposition H2 einnimmt.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Abfüllanlage
- 101
- Förderrichtung
- 110
- Einlaufstern
- 120
- Auslaufband
- 130
- Horizontale Verbindungsrichtung
- 140
- Kollisionsbereich
- 200
- Verschließer
- 201
- Verschließerkarussell
- 202
- Drehachse
- 203
- Verschlusszufuhr
- 204
- Übernahmeabschnitt
- 205
- Behandlungsabschnitt
- 206
- Übergabeabschnitt
- 207
- Pick-Abschnitt
- 208
- Teilkreis
- 209
- Überführungspunkt
- 210
- Verschließvorrichtung
- 211
- Oberteil
- 212
- Unterteil
- 213
- Gelenk
- 214
- Schwenkachse
- 215
- Vorrichtungsführung
- 216
- Führungselement
- 217
- Führungsschiene
- 220
- Grundgestell
- 221
- Schlitten
- 222
- Träger
- 223
- Linearlagerung
- 224
- Schwenklagerung
- 225
- Höhenverstellung
- 226
- Azimutlagerung
- 227
- Vertikale Mittelachse
- 228
- Horizontale Schwenkachse
- 230
- Behälteraufnahme
- 231
- Klammer
- 232
- Stütze zum Stützen des Behälters an dessen Bauchbereich
- 233
- Gelenk
- 234
- Aufnahmeführung
- 235
- Führungselement
- 236
- Führungsschiene
- 237
- Schwenkachse
- 240
- Kollisionsdurchmesser
- 250
- Dropplervorrichtung
- 260
- Hubzylinder
- 261
- Längsrichtung
- 262
- Halterung
- 263
- Antriebseinheit
- 264
- Zahnrad
- 265
- Stirnrad
- 266
- Verschlussaufnahme
- 267
- Rückstelleinheit
- 268
- Anschlagbolzen
- 269
- Anschlagstück
- 270
- Auswerfereinheit
- 271
- Steuereinheit
- 272
- Oberes Kontaktelement
- 273
- Untere Auswerferstange
- 274
- Rundung
- 280
- Faltenbalg
- 281
- Abdichtung
- 300
- Füller
- 301
- Übernahmeabschnitt
- 302
- Füllabschnitt
- 303
- Übergabeabschnitt
- 304
- Füllerkarussell
- 305
- Grundgestell
- 306
- Drehachse
- 307
- Teilkreis
- 310
- Füllvorrichtung
- 320
- Behälterhalterung
- 321
- Klammer
- 322
- Gelenk
- 323
- Führung
- 324
- Führungselement
- 325
- Führungsschiene
- 326
- Schwenkachse
- 330
- Kollisionsdurchmesser
- 400
- Behälter
- 401
- Behälteröffnung
- 402
- Halsbereich
- 403
- Bauchbereich
- 404
- Boden
- 405
- Längsachse
- φ
- Neigungswinkel
- φP
- parallele Winkelkomponente
- φS
- senkrechte Winkelkomponente
- α
- Auslenkwinkel
- β
- Winkel
- γ
- Winkel
- H1
- Erste Höhenposition
- H2
- Zweite Höhenposition
- ΔH
- Höhenänderung
