DE102021121143A9

DE102021121143A9 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung gefüllter Karton/Kunststoff-Verbundpackungen

Info

Publication number: DE102021121143A9
Application number: DE102021121143.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Barej; Jürgen Diekmann; Dominik Fahnenschreiber; Hanno Geissler; Dirk Hansen; Rupert Meinzinger; Christoph Mehler; Mario Müller; Frank Ott; Thomas Patzer; Christian Rabe; Dorothee Roggenkamp; Christoph Schröder; Thomas Vetten; Christian Weiler; Franco Zagar
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Combibloc Services AG
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023016693A1; DE102021121143A1

Abstract

Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung gefüllter Karton/Kunststoff-Verbundpackungen mit einer Transporteinrichtung, einer Einrichtung (15) zum Zuführen flachgefalteter Packungsmäntel (10, 10') in die Vorrichtung, einer Einrichtung zum Auffalten der Packungsmäntel, einer Appliziereinheit (16) zum Applizieren eines Öffnungs-Ausgießelements (F), einer Einrichtung zum Vorfalten der Packungsmäntel, einer Sterilisationeinheit (17), einer Einrichtung (21) zum Falten und Verschließen der Bodenflächen (8) der Packungsmäntel (10, 10'), einer Fülleinheit (22), einer Einrichtung (23) zum Falten und Verschließen der Giebelflächen (9) und einer Einrichtung zum Ausschleusen der fertig gefüllten Packungen (P). Um die Transporteinrichtung so auszugestalten, dass durch sie keine Einschleusung von Kontamination in aseptische Bereiche der Vorrichtung ermöglicht wird, ist vorgesehen, dass die Transporteinrichtung eine nicht-umlaufende Transporteinrichtung umfasst, welche sich über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt, für einen linearen, getakteten Transport der offenen Packungsmäntel (10), bodenseitig verschlossenen Packungskörper sowie fertigen Packungen (P), dass, um die Transporteinrichtung herum, eine Sterilluftkammer (25) ausgebildet ist, in der die Sterilisationseinheit (17), Einrichtung zur Bodensiegelung (21), Fülleinheit (22) und Einrichtung zur Giebelsiegelung (23) angeordnet sind und dass die Sterilluftkammer (25) kontinuierlich mit steriler Luft beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung gefüllter Karton/Kunststoff-Verbundpackungen aus vorgefertigten, flachgefalteten Packungsmänteln, mit

- einer Transporteinrichtung zum Transport der Packungsmäntel, unten verschlossenen Packungskörper und fertigen Packungen,
- einer Einrichtung zum Zuführen (Einschleusen) der flachgefalteten Packungsmäntel in die Vorrichtung,
- einer Einrichtung zum Auffalten der Packungsmäntel,
- ggf. einer Appliziereinheit zum Applizieren eines Öffnungs- und Ausgießelements am noch offenen Packungsmantel,
- einer Einrichtung zum Vorfalten der Boden- und/oder Giebelflächen der Packungsmäntel,
- einer Sterilisiationseinheit mit wenigstens einer Sterilmitteldüse zum Sterilisieren der offenen Packungsmäntel,
- einer Einrichtung zum Falten und Verschließen der Bodenflächen der Packungsmäntel,
- einer Fülleinheit zum Befüllen der bodenseitig verschlossenen Packungskörper,
- einer Einrichtung zum Falten und Verschließen der Giebelflächen der gefüllten Packungen und
- einer Einrichtung zum Ausschleusen der fertigen Packungen und ggf. einer Vorrichtung zum Ausschleusen von mit Fehlern behafteten Packungen

Solche Vorrichtungen werden allgemein auch kurz als ,Füllmaschinen', insbesondere für die Getränke- und Lebensmittelindustrie, bezeichnet und sind in verschiedensten Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt.
Weit verbreitet sind als Längsläufer ausgebildete Füllmaschinen, wobei als Transporteinrichtung eine in einer vertikalen Ebene umgelenkte Zellenkette vorhanden ist, bei der die Zellen im oberen Trum zur Aufnahme von Packungsmänteln oder bereits an ihrer Bodenseite verschlossenen Packungskörper dienen, welche dann mittels der Zellenkette entlang den einzelnen Stationen durch die Füllmaschine in deren Längsrichtung transportiert werden. Daher der Name ,Längsläufer'. Diese bekannten Vorrichtungen sind insofern nachteilig, dass einerseits durch den Umlauf der Zellenketten eine relativ hohe Masse bewegt werden muss und andererseits die Zellenkette wenigstens in ihrem oberen Bereich durch den Aseptikbereich der Füllmaschine hindurch geführt wird, so dass ggf. über die Zellen eingebrachte Kontaminationen ständig entfernt werden müssen.
Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Umlenkung der Transporteinrichtung in einer horizontalen Ebene erfolgt. So beschreibt die EP 3 019 404 B1 eine Vorrichtung zum Auffalten, aseptischem Befüllen und aseptischen Verschließen von Packungsmänteln, bei der lediglich die Zellen im Inneren des Aseptikbereichs der Vorrichtung geführt werden, während das eigentliche Transportband außerhalb dieses aseptischen Bereichs angeordnet ist.
Diese gattungsgemäße Vorrichtung bzw. das entsprechende Verfahren bilden die Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche 1 und 15.
Doch auch die zuvor genannten Vorrichtungen sind nachteilig, da sämtliche Zellen der Transportvorrichtung durch die aseptische Zone der Füllmaschine bewegt werden müssen, wodurch die Kontaminationsgefahr bzw. der Aufwand zur Beseitigung von Kontaminationen relativ hoch ist.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art anzugeben, bei der die Transporteinrichtung so ausgestaltet ist, dass durch sie keine Einschleusung von Kontaminationen in aseptische Bereiche der Vorrichtung ermöglicht wird.
Vorrichtungstechnisch erfolgt die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Transporteinrichtung eine nicht-umlaufende Transporteinrichtung umfasst, welche sich über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt, für einen linearen, getakteten Transport der offenen Packungsmäntel, bodenseitig verschlossenen Packungskörper sowie fertigen Packungen, dass, um die Transporteinrichtung herum, eine Sterilluftkammer ausgebildet ist, in der die Sterilisationseinheit, Einrichtung zur Bodensiegelung, Fülleinheit und Einrichtung zur Giebelsiegelung angeordnet sind und dass die Sterilluftkammer kontinuierlich mit steriler Luft beaufschlagbar ist.
Bevorzugt ist die nicht-umlaufende Transporteinrichtung als horizontal verlaufendes Schreitwerk ausgeführt.Dadurch, dass sich das Schreitwerk in Längsrichtung der Vorrichtung nur hin- und her bewegt, verlassen die Transportelemente den aseptischen Bereich der Vorrichtung erst gar nicht, wodurch das Kontaminationsrisiko erheblich reduziert werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind Schreitwerke für sich bekannt. Die EP 3 072 834 A1 zeigt eine Transporteinrichtung mit einem Transportrechen und einem Gegenrechen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Transportvorrichtung für ein Transportgut.
Durch die Kapselung des Schreitwerks mittels einer Sterilluftkammer, welche kontinuierlich mit steriler Luft beaufschlagt wird, wird ein Aseptikbereich definiert, der ohne Luftleitmittel für eine laminare Strömung durch Lochbleche oder dergleichen auskommt und daher weit „aufgeräumter“ ist, so dass auch größere und bewegte Teile wie beispielsweise Ultraschall-Siegelwerkzeuge im Inneren der Sterilluftkammer angeordnet werden können.
Verfahrensmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass der Transport der Packungsmäntel durch eine Sterilluftkammer von der Einschleusung der Packungsmäntel bis zur Ausschleusung der fertigen Packungen in linearer Richtung mittels einer nicht-umlaufenden Transporteinrichtung erfolgt, welche bevorzugt als horizontal verlaufendes Schreitwerk ausgestaltet ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schreitwerk wenigstens zwei in einer horizontalen Ebene parallel angeordnete Transportrechen mit jeweils einer Mehrzahl von aufeinander zu weisenden Zinken aufweist und dass der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zinken zur klemmenden Aufnahme der offenen Packungsmäntel, bodenseitig verschlossenen Packungskörper und fertigen Packungen dient, wobei die beiden gegenüberliegenden Transportrechen zum Verklemmen bzw. Freigeben der offenen Packungsmäntel, bodenseitig verschlossenen Packungskörper sowie fertigen Packungen aufeinander zu- und voneinander weg bewegbar und in Transportrichtung hin- und her bewegbar sind. Die Verwendung eines solchen Schreitwerkes führt zu einer deutlich kleineren bewegten Masse der Transportvorrichtung.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die gegenüberliegenden Transportrechen des Schreitwerks in mehreren unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Anders als bei den eingangs beschriebenen Zellenketten lassen sich die Packungsmäntel, bodenseitig bereits verschlossene Packungskörper oder die fertig gefüllten Packungen während des Durchlaufs durch die Vorrichtung in ihrer Höhe zwischen den einzelnen Ebenen verschieben.
In diesem Fall kann nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Schreitwerk Übergabeemente zur vertikalen Bewegung zwischen den unterschiedlichen Ebenen des Schreitwerks aufweisen. Ein weiterer Vorteil kann dadurch erreicht werden, dass gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung die gegenüberliegenden Transportrechen über ihre Länge unterschiedlich ausgestaltete Aufnahmeprofile zur Aufnahme der Packungsmäntel, Packungskörper und fertigen Packungen aufweisen. Das gilt einerseits für die Gestaltung der Aufnahmeprofile und andererseits auch für die Höhenbereiche des Eingriffs der einzelnen Aufnahmeprofile, so dass stets ein optimaler Eingriff durch eine Verklemmung der Transportrechen mit den Packungskörpern bzw. Packungen entsprechend deren jeweiligen Status und Produktionsschritt erfolgen kann.
Auf diese Weise lässt sich auch eine Vermeidung von Sterilisationsschatten sowie eine Schonung des Druckbildes der Packungsmäntel, Packungskörper oder fertigen Packungen erreichen.
Eine andere bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass die gegenüber liegenden Transportrechen als mobile und statische Schreitwerkleisten ausgeführt sind und dass wenigstens die mobilen Schreitwerkleisten als aktiv gekühlte Leisten ausgeführt sind.
Dadurch dass die Transportrechen des Schreitwerkes die Sterilluftkammer nicht mehr verlassen, werden sie durch die stetig nachgefüllte heiße Sterilluft deutlich aufgeheizt, was zu einem thermischen Verzug bzw. zu ungewollten Längenänderungen der Transportrechen führt. Durch eine aktive Kühlung kann dies zuverlässig verhindert werden. Zusätzlich dienen gekühlte Transportrechen auch der Schonung des Dekors der transportierten Packungen.
Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung weist die Sterilisationseinheit Einrichtungen zum Vorwärmen, ggf. Entstauben, zur H₂O₂ Injektion und zum Trocknen auf, wobei durch die Sterilisation der noch offenen Packungsmäntel nicht nur deren Innenflächen, sondern auch noch deren Außenflächen sowie ggf. darauf befindlichen Ausgießelemente sterilisiert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung mehrere parallele Bahnen auf. Durch die Verwendung eines mehrbahnigen Schreitwerkes baut die Vorrichtung relativ klein, da die einzelnen Bahnen nah aneinander liegend angeordnet werden können.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die parallel verlaufenden Bahnen im Bereich ihrer Sterilisationseinheiten eine gemeinsame Sterilluftkammer auf. Die Verwendung einer einzigen, gemeinsamen Sterilluftkammer führt zu einem vereinfachten Aufbau und ermöglicht überdies eine automatische Reinigung, wie sie bislang bei bekannten mehrbahnigen Füllmaschinen nicht ohne weiteres möglich war.
Eine weitere bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Sterilisationseinheit ab der Sterilmitteldüse die Einrichtung zur Bodensiegelung, die Fülleinheit und die Einrichtung zur Giebelsiegelung einen gemeinsamen Aseptikbereich bilden. Dadurch, dass die Sterilluftkammer, insbesondere auch im Aseptikbereich, ständig mit Sterilluft beaufschlagt wird, ist sichergestellt, dass durch den sich einstellenden leichten Überdruck keine Luft von außerhalb in die Sterilluftkammer und auch innerhalb der Sterilluftkammer nicht in den Aseptikbereich einströmen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Schreitwerk in seiner gesamten Länge in mehreren Bereichen abschnittsweise gelagert ausgeführt. Auf diese Weise können die einzelnen Stationen optimal entlang dem Schreitwerk positioniert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Antrieb des Schreitwerks außerhalb der Sterilluftkammer angeordnet. So bietet es sich beispielsweise an, die Antriebselemente seitlich und unterhalb der eigentlichen Transportbahnen anzuordnen, so dass, wie bereits erwähnt, eine für alle Bahnen gemeinsame Sterilluftkammer relativ kompakt gehalten werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Sterilluftkammer um das Schreitwerk herum gekapselt ausgeführt ist und, dass innerhalb der Sterilluftkammer eine kontinuierliche Zufuhr von steriler Luft erfolgt. Des Weiteren ist es möglich, vor dem Sterilisieren der Packungsmäntel eine Vorwärmung und, falls erforderlich, auch eine Entstaubung der Packungsmäntel vorzunehmen. Die eigentliche Sterilisierung der Packungsmäntel erfolgt danach durch Einsprühen von einem Sterilisierungsmittel wie H₂O₂ in den Aseptikbereich der Sterilluftkammer, wobei eine vollständige Sterilisation der Innen- und Außenflächen der Packungsmäntel sowie der darauf befindlichen Ausgießelemente erfolgt. Nach dem Sterilisieren erfolgt bevorzugt eine Trocknung der sterilisierten Packungsmäntel.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass vor dem Befüllen der bodenseitig verschlossenen Packungskörper eine Injektion mit Stickstoff (N₂) erfolgt. Alternativ ist es auch möglich, nach der Befüllung den Kopfraum der noch offenen Packungskörper mit Stickstoff zu beaufschlagen. Dies führt dazu, dass der unvermeidbare gasförmige Anteil im Kopfteil der gefüllten und verschlossenen Packung durch den während des Befüllens bereits im Packungskörper befindlichen oder danach injizierten Stickstoff inertisiert wird.
Um ein Eindringen von Keimen ins Innere der Sterilluftkammer zu vermeiden, ist ferner vorgesehen, dass das Einschleusen der (leicht geöffneten) Packungsmäntel in vertikaler Richtung, insbesondere von unten, erfolgt und dass das Ausschleusen der fertigen Packungen in vertikaler Richtungen, insbesondere nach unten, erfolgt. Auf diese Weise werden die Querschnitte der notwendigen Öffnungen in der Sterilluftkammer reduziert, um den gewünschten Überdruck innerhalb der Sterilluftkammer mit vertretbarem Aufwand halten zu können.
Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Verwendung des Schreitwerks, dass der Transport der eingeschleusten Packungsmäntel bis zum Ausschleusen der fertigen Packungen schrittweise getaktet durchgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1A einen aus dem Stand der Technik bekannten Zuschnitt zum Falten eines Packungsmantels,
1B einen aus dem Stand der Technik bekannten Packungsmantel, der aus dem in 1A gezeigten Zuschnitt gebildet ist, im flach gefalteten Zustand,
1C den Packungsmantel aus 1B im teilweise aufgefalteten Zustand,
1D den Packungsmantel aus 1C im ganz aufgefalteten Zustand,
1E die aus dem Packungsmantel aus 1D hergestellte Packung im gefüllten und verschlossenen Zustand,
1F die Packung aus 1E im gefüllten, verschlossenen und verkaufsfertigen Zustand,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Seitenansicht,
3 eine Abfolge der einzelnen Schritte bzw. Stationen des Herstellungsverfahrens,
4A bis 4G eine schematische Darstellung der Bewegungsabläufe innerhalb eines Schreitwerks,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht,
6 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schreitwerks sowie dessen Antriebs,
7A und 7B eine vergrößerte Darstellung der Zuführungselemente zum Einschleusen der vereinzelten Packungsmäntel,
8A bis 8G eine Abfolge der einzelnen Schritte von der Auffaltung des vereinzelten Packungsmantels bis zu seiner Übergabe an das Schreitwerk,
9A die Schreitwerkleisten aus den 8A bis 8G in perspektivischer Ansicht,
9B eine mobile Schreitwerkleiste in Draufsicht,
10A die Transportrechen des mittleren Schreitwerkabschnitts in perspektivischer Ansicht,
10B die Transportrechen aus 10A in Draufsicht,
11A den vorderen oberen Transportrechen aus 10A in Draufsicht,
11B eine Vergrößerung des rechten Endes des Transportrechens aus 11A,
11C einen Vertikalschnitt entlang der Linie XIC-XIC in stark vergrößerter Darstellung,
12A die statischen Transportrechen des mittleren und rechten Abschnitts des Schreitwerks in perspektivischer Ansicht,
12B eine Vergrößerung der Kupplungselemente aus 12A und
12C die statischen Transportrechen aus 12A in einer Draufsicht.

In 1A ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Zuschnitt 1 dargestellt, aus dem ein Packungsmantel gebildet werden kann. Der Zuschnitt 1 kann mehrere Lagen unterschiedlicher Materialien umfassen, beispielsweise Papier, Pappe, Kunststoff oder Metall, insbesondere Aluminium. Der Zuschnitt 1 weist mehrere Faltlinien 2 auf, die das Falten des Zuschnitts 1 erleichtern sollen und den Zuschnitt 1 in mehrere Flächen aufteilen. Der Zuschnitt 1 kann in eine erste Seitenfläche 3, eine zweite Seitenfläche 4, eine vordere Fläche 5, eine hintere Fläche 6, eine Siegelfläche 7, Bodenflächen 8 und Giebelflächen 9 unterteilt werden. Aus dem Zuschnitt 1 kann ein Packungsmantel 10 gebildet werden, indem der Zuschnitt 1 derart gefaltet wird, dass die Siegelfläche 7 mit der vorderen Fläche 5 verbunden, insbesondere verschweißt werden kann. Eine runde Schwächungslinie W ist im Bereich eines aufzusiegelnden Ausgießelements gestrichelt dargestellt.
1B zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Packungsmantel 10 im flach gefalteten Zustand. Die bereits im Zusammenhang mit 1A beschriebenen Bereiche des Packungsmantels sind in 1B mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der Packungsmantel 10 ist aus dem in 1A gezeigten Zuschnitt 1 gebildet. Hierzu wurde der Zuschnitt 1 derart gefaltet, dass die Siegelfläche 7 und die vordere Fläche 5 überlappend angeordnet sind, so dass die beiden Flächen miteinander flächig verschweißt werden können. Als Ergebnis entsteht eine Längsnaht 11. In 1B ist der Packungsmantel 10 in einem flach zusammengefalteten Zustand dargestellt. In diesem Zustand liegt eine Seitenfläche 4 (in 1B verdeckt) unter der vorderen Fläche 5 während die andere Seitenfläche 3 auf der hinteren Fläche 6 (in 1B verdeckt) liegt. In dem flach zusammengefalteten Zustand können mehrere Packungsmäntel 10 besonders platzsparend gestapelt werden. Daher werden die flachgefalteten Packungsmäntel 10 häufig am Ort der Herstellung gestapelt und stapelweise zum Ort der Befüllung transportiert. Erst dort werden die Packungsmäntel abgestapelt und aufgefaltet, um mit einem Produkt, beispielsweise mit Lebensmitteln, befüllt werden zu können.
1C zeigt den Packungsmantel 10 aus 1B in einem teilweise aufgefalteten Zustand. In diesem Zustand lässt sich auf die hier nicht mehr erkennbare Schwächungslinie W ein Ausgießelement F aufbringen und, beispielsweise, mittels Ultraschall mit dem Packungsmaterial verschweißen. Dazu muss der Amboss der Siegeleinrichtung in das aufgefaltete Innere des Packungsmantels 10 hineinbewegt werden können, um gemeinsam mit der von außen herangeführten Sonotrode die Ultraschallschweißung vorzunehmen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ausgießelement F mit einem Schraubdeckel versehen, welcher einerseits die Erstöffnung der (später) gefüllten Packung ermöglicht und darüber hinaus zum Wiederverschließen dieser Packung eingesetzt werden kann.
In 1D ist der Packungsmantel 10 aus 1C im komplett aufgefalteten Zustand dargestellt. Auch hier sind die bereits im Zusammenhang mit 1A oder 1B beschriebenen Bereiche des Packungsmantels mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Unter dem aufgefalteten Zustand wird eine Konfiguration verstanden, bei der sich zwischen den beiden jeweils benachbarten Flächen 3, 4, 5, 6 ein Winkel von etwa 90° ausbildet, so dass der Packungsmantel 10 - je nach der Form dieser Flächen - einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Dementsprechend sind die gegenüberliegenden Seitenflächen 3, 4 parallel zueinander angeordnet. Das Gleiche gilt für die vordere Fläche 5 und die hintere Fläche 6.
Die 1E und 1F zeigen eine aus dem Packungsmantel 10 aus 1D gefertigte Packung P im befüllten und verschlossenen Zustand. Im Bereich der Bodenflächen 8 und im Bereich der Giebelflächen 9 entsteht nach dem Verschließen eine Flossennaht 12. Zudem bilden sich in den Randbereichen der Bodenflächen 8 und der Giebelflächen 9 abstehende Bereiche aus überschüssigem Material, die auch als „Ohren“ 13 bezeichnet werden. In 1E stehen die Flossennähte 12 und die Ohren 13 ab. In 1F wurden sowohl die Flossennähte 12 als auch die Ohren 13, etwa durch Klebverfahren, angelegt. Die durch die Giebelflächen 9 entstehenden - also oberen - Ohren 13 sind an die Seitenflächen 3, 4 angelegt, während die durch die Bodenflächen 8 entstehenden - also unteren - Ohren 13 an die Unterseite des Packungsmantels 10 angelegt sind. In 1F wird die Packung P daher in einem verkaufsfertigen Zustand gezeigt.
2 zeigt - schematisch - eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Packungsmänteln 10 in einer Seitenansicht. Die Vorrichtung weist zunächst ein Magazin 14 auf, in der eine Vielzahl von flachgefalteten Packungsmäntel 10 angeordnet sind und der eigentlichen Vorrichtung zugeführt werden. Nach der Vereinzelung erfolgt die Zuführung eines Packungsmantels 10, der zunächst teilweise aufgefaltet und dann von unten in eine Aufformeinheit 15 der Vorrichtung eingeschleust wird. Dort wird zunächst in einer Appliziereinheit 16 das Ausgießelement F wie weiter oben beschrieben aufgebracht. Die Appliziereinheit ist dabei etwas oberhalb der Transportlinie des Packungsmantels 10 angeordnet, weshalb der aufgefaltete Packungsmantel in diesem Bereich mittels einer nur durch einen Pfeil angedeuteten Hebeeinrichtung auf die entsprechende Höhe angehoben wird. Nach dem Applizieren des Ausgießelements F und Absenken auf die ursprüngliche Höhe erfolgt ein weiterer Transport in horizontaler Richtung durch die weiter unten noch näher beschriebene Sterilisationseinheit 17. Diese weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stationen auf, eine Station 18 zum Vorwärmen der unten noch offenen Packungsmäntel, eine Station 19 zum Sterilisieren durch Injektion eines Sterilisiermittels und eine Station 20 zum Trocknen der sterilisierten Packungsmäntel, wobei das Sterilisiermittel von den sterilisierten Oberflächen des Packungsmantels zuverlässig entfernt wird. Im nächsten Schritt erfolgt die Bodenformung in einer Bodenformeinheit 21, in der die Bodenflächen am unteren Ende des Packungsmantels 10 zu einer Quernaht verschweißt werden.
Die abstehenden Ohren werden dann, wie weiter oben bereits beschrieben, von unten an den Packungsboden angelegt und dort befestigt. So entsteht ein oben offener Packungskörper, der in Transportrichtung weiter zu einer Fülleinheit 22 transportiert wird, wo das eigentliche Befüllen des Packungskörpers mit dem gewünschten Produkt erfolgt. Nach dem Befüllen erfolgt der Weitertransport zu einer Giebelformeinheit 23, in der der obere Bereich des Packungskörpers durch Bildung einer oberen Quernaht verschlossen wird und die entstehenden seitlichen Packungsohren seitlich an die Packungswände angelegt und dort befestigt werden. Die so entstandene Packung P wird weiter transportiert und im Bereich 24 aus der Vorrichtung ausgeschleust und ist nun in einem verkaufsfähigen Zustand.
Die einzelnen Stationen sind von einer Sterilluftkammer 25 umgeben, um eine aseptische Befüllung zu gewährleisten. Die Sterilisationseinheit 17, Bodenformeinheit 21, Fülleinheit 22 und Giebelformeinheit 23 bilden dabei den Aseptikbereich der Vorrichtung, wie in 3 dargestellt. Der Transport der Packungsmäntel 10, Packungskörper sowie fertig befüllten Packungen P erfolgt mittels eines Schreitwerks 26, welches wenigstens zwei in einer horizontalen Ebene parallel angeordnete Transportrechen mit jeweils einer Mehrzahl von aufeinander zu weisenden Zinken aufweist, wobei die beiden gegenüberliegenden Transportrechen zum Verklemmen bzw. Freigeben der offenen Packungsmäntel, bodenseitig verschlossenen Packungskörper sowie fertigen Packungen aufeinander zu- und voneinander weg bewegbar bzw. in Transportrichtung hin- und her bewegbar sind, wie dies mit den Pfeilen am rechten Ende der Transportrechen angedeutet ist.
Die Funktion des Schreitwerks 26 und insbesondere die Bewegungsabläufe der Transportrechen sind in den 4A bis 4G schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber wird dabei nicht nach dem jeweiligen Status der transportierten Produkte (Packungsmantel, Packungskörper und Packung) unterschieden, sondern es ist nur eine einzige Packung P gezeigt, um die Funktion des eingesetzten Schreitwerks zu beschreiben.
Wie bereits ausgeführt, weist das Schreitwerk 26 zwei in einer oberen horizontalen Ebene parallel angeordnete Transportrechen 27 und 28 auf, die mit einer entsprechenden Anzahl von aufeinander zu weisenden Zinken ausgestattet sind. Der Abstand der Zinken entspricht dabei der Breite der zu verklemmenden Packung P. Unterhalb dieser beiden Transportrechen 27 und 28 befinden sich wiederum in einer gemeinsamen Ebene zwei weitere Transportrechen 29 und 30, welche, wie in 4A dargestellt, aufeinander zu gefahren sind und die gezeigte Packung P im unteren Bereich mittels Klemmwirkung festhalten.
In einer ersten Bewegung fahren die beiden oberen Transportrechen 27 und 28 aufeinander zu, wie mit den beiden Pfeilen in 4B dargestellt, bis auch sie die Packung P klemmend festhalten. Danach fahren die beiden unteren Transportrechen 29 und 30, wie in 4C mit Pfeilen dargestellt auseinander, so dass der untere Transportrechen die Packung P frei gibt. Nun erfolgt eine Relativbewegung der beiden oberen Transportrechen 27 und 28 zu den beiden unteren Transportrechen 29 und 30, wobei die Packung P in Richtung der in 4D eingezeichneten Pfeile horizontal bis in eine nächste Position transportiert wird. In dieser Position fahren auch die beiden unteren Transportrechen 29 und 30 wieder aufeinander zu und „übernehmen“ das Verklemmen der Packung P in dieser Position, wie in 4E mit den Pfeilen dargestellt ist. In einem nächsten Schritt fahren die oberen Transportrechen 27 und 28 wieder auseinander, wie in 4F durch die Pfeile dargestellt, so dass diese beiden Transportrechen 27 und 28 ausreichend weit von der Packung P entfernt sind und in einem letzten Schritt, wie in 4G dargestellt wieder, diesmal in eine zur Transportrichtung entgegengesetzte Richtung in die ursprüngliche Position zurückfahren können, wie dies von den Pfeilen in 4G angedeutet wird.
Ein Vergleich von 4G mit 4A zeigt nun, dass die beiden Transportrechenpaare 27, 28 und 29, 30 sich wieder im Ausgangszustand (vgl. 4A) befinden, während die Packung P eine Position weiter transportiert worden ist. Es ist schnell klar, dass mittels des gezeigten Schreitwerks 26 ein getakteter Transport in horizontaler Richtung erfolgt. Dadurch kann eine exakte Ausrichtung der Packungen P auf die innerhalb der Vorrichtung in Transportrichtung verteilt angeordneten Behandlungseinheiten erfolgen. Die Zusammenschau aus 2 und den 4A bis 4G macht schnell deutlich, dass die zum Transport dienenden Transportrechen 27, 28 und 29, 30 sich ständig im inneren der Sterilluftkammer 25 bewegen und nicht, wie bei Füllmaschinen mit umlaufenden Transporteinrichtungen, aus dem Bereich der Sterilluftkammer heraus und anschließend, nach einem entsprechenden Umlauf, wieder in die Sterilluftkammer hineinbewegt werden müssen. Dies ist ein erheblicher Vorteil hinsichtlich der Baugröße der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den bereits beschriebenen Vorteilen der Reduzierung der bewegten Massen und insbesondere der Vermeidung einer Kontamination des Inneren der Vorrichtung bzw. deren aufwändigen Reinigung.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Im Unterschied zur in 2 gezeigten Vorrichtung wird hier schnell deutlich, dass das dargestellte Schreitwerk 26' in unterschiedlichen Ebenen verläuft und aus im Wesentlichen drei Abschnitten besteht, welche nachfolgend zu 6 noch erläutert werden.
Die auch bereits in 2 dargestellten Baugruppen bzw. Konstruktionsteile sind auch hier mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Nach der Zuführung eines leicht aufgefalteten Packungsmantels 10' von unten in die Aufformeinheit 15 beginnt das Auffalten des leicht aufgefalteten Packungsmantels 10' innerhalb einer Auffaltstation 32, welche weiter unten noch näher beschrieben wird. Die hier verwendeten Packungsmäntel 10' unterscheiden sich von den bei der Vorrichtung von 2 verwendeten Vorrichtung dadurch, dass hier nicht zwei (spätere) Packungskanten auch die Faltenden des Packungsmantels 10' bilden, sondern, dass der hier verwendete Packungsmantel 10' über sog. Scheinrilllinien in der Mitte ihrer Längsseiten gefaltet wurde.
Nach der Auffaltstation 32 erfolgt auch hier ein Anheben des Packungsmantels 10' im Bereich der Appliziereinheit 16, in der der Packungsmantel 10' mittels einer für sich bekannten Ultraschall-Siegeleinheit mit einem Ausgießelement F versehen wird, welches durch eine runde Öffnung im Packungsmantel 10' von innen nach außen eingeschoben und in dieser Position mit dem Packungsmantel 10' verschweißt wird. Nach der Applikation des Ausgießelements F wird der Packungsmantel 10' wieder auf seine ursprüngliche Höhe abgesenkt. In der nächsten Position überprüft ein optischer Sensor 33 den mit dem Ausgießelement F versehenen Packungsmantel 10', um mögliche Fehler zu entdecken.
In der nächsten Position wird der Packungsmantel 10' in eine Übergabestation mittels eines nur angedeutetem Schiebers über nicht dargestellte Führungselemente in die darunterliegende Ebene des Schreitwerks 26' transportiert und dabei gleichzeitig wieder in seine Form mit rechteckigem Querschnitt gebracht. Von dort beginnt taktweise der Transport nach rechts in Richtung des in der Mitte des Schreitwerks 26' gezeigten Pfeils. Dabei passieren die unten noch offenen Packungsmäntel 10' zunächst einen mechanischen Sensor 35, der die korrekte Ausrichtung und Position der nun ganz aufgefalteten Packungsmäntel 10' innerhalb der Schreitwerkleisten überprüft. Wurden durch den optischen Sensor 33 oder den mechanischen Sensor 35 Unstimmigkeiten festgestellt, erfolgt in einer nachfolgenden Entnahme- bzw. Ausschleusestation 36 entweder eine automatische Ausschleusung nach unten, wie gestrichelt dargestellt, oder der nicht ordnungsgemäße Packungsmantel 10' kann manuell nach oben aus dem Schreitwerk entnommen werden. Während das automatische Ausschleusen bei laufendem Betrieb der Vorrichtung erfolgt, führt eine Falschausrichtung eines Packungsmantels 10' zu einem sofortigen Stillstand der Vorrichtung, um den falsch ausgerichteten Packungsmantel manuell aus seiner Position entnehmen zu können, ohne den weiteren Produktionsprozess zu gefährden. Dazu sind (nur angedeutete) Sichtfenster und Öffnungen im Gehäuse der Vorrichtung vorgesehen.
Danach schließt sich eine Vorfaltstation 37 an, in der sowohl der Giebel als auch der Boden der Packungsmäntel 10' vorgefaltet werden, um die Fasern der Faltlinien im Giebelbereich und im Bodenbereich der Packungsmäntel 10' aufzubrechen und die spätere Faltung vor der entsprechenden Siegelung zu vereinfachen. Anschließend werden die Packungsmäntel 10' in der Sterilisationseinheit 17 sterilisiert. Danach findet in der Bodenformstation 21 die Bodennahtsiegelung und die Ohrensiegelung der Packungsmäntel 10' statt, wobei die Ohren von unten auf den leicht kuppelförmig konkav ausgebildeten Packungsboden aufgesiegelt werden, so dass nun ein unten geschlossener Packungskörper entstanden ist, welcher mit einer weiteren Hebeeinheit 38 etwas nach oben bis zur Ebene der Fülleinheit 22 angehoben wird. Nach der Befüllung, welche im dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiel in zwei Schritten erfolgt, durchläuft der nunmehr gefüllte Packungskörper die Giebelformung 23, bei der zunächst die Giebelnahtsiegelung in der Station 39 durchgeführt wird und anschließend in der Station 40 die endgültige Giebelformung und das Anlegen der Ohren und Versiegeln auf den Seitenflächen der dann fertigen Packung P erfolgen.
Am Ende des Schreitwerks 26' wird die fertig gefüllte und verschlossene Packung P nach unten aus der Vorrichtung ausgeschleust und fällt auf eine Übergabestation 41. Sollten beim Befüllen oder bei der Giebelformung Fehler detektiert worden sein, so erfolgt hier eine automatische Ausschleusung einer solchen fehlerhaften Packung P', indem eine Schwenkklappe 42, die den Boden der Übergabestation 41 bildet, nach unten verschwenkt wird, so dass die fehlerhafte Packung P' über ein Transportband 43 entfernt werden kann. Im Normalfall wird die fertige Packung P mittels eines nicht näher bezeichneten Schiebers in der Übergabestation 41 nach rechts auf ein Transportkarussell 44 verfahren, auf dem die fertigen Packungen P die Vorrichtung zur Palettierung bzw. Verpackung verlassen. Unterhalb des Schreitwerks 26' erkennt man die für die Bewegungsabläufe des Schreitwerks 26' notwendigen Antriebsaggregate 45, welche allesamt unterhalb der Sterilluftkammer 25 angeordnet sind.
6 zeigt nun die Gesamtheit des Schreitwerks 26' und die darunter befindlichen Antriebsaggregate 45 in einer perspektivischen Ansicht. Man erkennt, dass das dargestellte und insoweit bevorzugte Schreitwerk 26' mehrbahnig ausgeführt ist und insgesamt sechs Bahnen 46A, 46B, 46C, 46D, 46E und 46F aufweist. Die schon zu 5 angesprochenen einzelnen Bereiche und auch die unterschiedlichen Ebenen sind hier nochmal als Abschnitte ①, ② und ③ dargestellt. Der genaue Aufbau dieser einzelnen Bereiche ①, ② und ③ wird anhand der weiteren Figuren in Richtung der Produktionslinie näher beschrieben.
In 7A wird das Einschleusen der Packungsmäntel 10' etwas detaillierter dargestellt. Dazu werden die einzelnen Packungsmäntel 10' aus dem nicht näher dargestellten Magazin der zugeführten flachgefalteten Packungsmäntel 10' mittels einer Vereinzelungseinheit 15' entnommen und leicht aufgefaltet. Eine nicht näher bezeichnete Hebeeinheit schiebt die Packungsmäntel 10' nach oben in die Aufformeinheit 15, welche nachfolgend noch näher beschrieben wird. In dieser Ebene des Abschnitts ① der Vorrichtung sind mobile Schreitwerkleisten 47, 48 sowie statische Schreitwerkleisten vorgesehen. Der Begriff ,statische Schreitwerkleisten' darf hierbei nicht missverstanden werden, sämtliche Schreitwerkleisten 47, 48 sowie 49 und 50 lassen sich senkrecht zu ihrer Längsrichtung zum Verklemmen der Packungsmäntel 10' aufeinander zu und voneinander weg bewegen, doch führen die statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 anders als die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 keine Bewegungen in ihrer Längsrichtung, also zum Transport der Packungsmäntel 10' aus. Schachtleisten 51 sorgen für eine seitliche Führung der teilweise aufgefalteten Packungsmäntel 10 beim Einführen in die Aufformeinheit 15. Die Anordnung dieser Schachtleisten 51 lässt sich genauer der Draufsicht aus 7B entnehmen.
Die 8A bis 8H zeigen nun den eigentlichen Zuführvorgang der Packungsmäntel 10' in das Schreitwerk 26' der erfindungsgemäßen Vorrichtung. So erkennt man in 8A den von unten zugeführten leicht aufgefalteten Packungsmantel 10', welcher, wie auch schon in 7B gezeigt, einen linsenartigen Querschnitt aufweist. Die Aufformeinheit 15 weist zwei Formbacken 52 und 53 auf, welche den teilaufgefalteten Packungsmantel 10' zunächst nur an seinen Kanten halten und dazu jeweils entsprechende Führungsnuten 54 aufweisen, die sich in Verlängerung der darunter befindlichen Führungsnuten der Schachtleisten 51 befinden. Rechts erkennt man die schon zuvor beschriebenen mobilen Schreitwerkleisten 47, 48 und die statischen Schreitwerkleisten 49 und 50. Man erkennt ferner, dass das vordere Ende der mobilen Schreitwerkleisten 47 bzw. 48 mittels entsprechend ausgeformter Arme 47A bzw. 48A als Greifeinheit ausgeführt ist, wie nachfolgend näher beschrieben wird.
In einem ersten Schritt fahren die beiden Formbacken 52 und 53 der Aufformeinheit 15 aufeinander zu und verformen dabei den Querschnitt des Packungsmantels 10' von seiner Linsenform in eine rechteckige Querschnittsform wie in 8B dargestellt ist. Gleichzeitig fahren die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 zum Öffnen auseinander und die statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 aufeinander zu.
In 8C ist gezeigt, dass bei weiterhin geschlossenen Formbacken 52 und 53 die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 in Richtung des Packungsmantels 10' verfahren werden, bis deren Klemmausnehmungen im Bereich der Enden 47A und 48A bündig mit dem quadratisch aufgefaltetem Packungsmantel 10' ausgerichtet sind. Die statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 befinden sich immer noch in ihrer eingefahrenen Position. In 8D ist dargestellt, dass die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48, von denen nur die zum Greifen dienenden Enden 47A und 48A zu erkennen sind, da der Rest sich unter den statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 befindet, aufeinander zu und umfassen in entsprechenden horizontalen Schlitzen der Aufformeinheit 15, die auch bereits in 7A zu erkennen sind, nunmehr den quadratisch aufgefalteten Packungsmantel 10'.
8E zeigt, dass nach Öffnung der Formbacken 52 und 53 der Packungsmantel 10' nur noch von den mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 gehalten wird. Mit der Öffnung der Formbacken 52 und 53 fahren auch die statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 auseinander. Anschließend bewegen sich die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 wieder aus der Formeinheit 15 heraus (8F) und transportieren so den Packungsmantel 10' mit seinem quadratisch aufgefalteten Querschnitt in Richtung der ersten Position der statischen Schreitwerkleisten 49 und 50. Die in 8F gezeigte Position entsprich der Position in 8A, nur dass zu diesem Zeitpunkt bereits ein neuer Packungsmantel 10', linsenförmig teil-aufgefaltet, von unten in die Formbacken 52 und 53 der Aufformeinheit 15 eingeschoben werden kann.
In 8G ist gezeigt, dass nach dem Schließen der statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 der Packungsmantel 10' in seinen Ecken in Kontakt mit den statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 tritt. Fahren nun die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 wieder auseinander, erfolgt die Übergabe des eingeschleusten Packungsmantels 10' an die statischen Schreitwerkleisten 49 und 50, wobei sich die Querschnittsform des Packungsmantels 10' durch die im Material vorhandene Vorspannung wieder in eine Linsenform verändert, wie in 8H dargestellt.
In 9A sind die Schreitwerkleisten des ersten Abschnittes ① des Schreitwerks 26' in perspektivischer Darstellung dargestellt. Auch diese Figur entspricht damit der Seitenansicht in 7A. Man erkennt deutlich die oberen mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 mit ihren Greifarmen 47A und 48A sowie die darüber angeordneten statischen Schreitwerkleisten 49 und 50. Damit die Packungsmäntel 10' sicher verklemmt und kontrolliert transportiert werden können, sind, wie auch in 7A bereits dargestellt, neben den oberen Schreitwerkleisten 47, 48, 49, 50 auch untere Schreitwerkleisten 47', 48', 49' und 50' vorhanden, wobei die unteren mobilen Schreitwerkleisten 47' und 48' wiederum Greifarme 47A' und 48A' aufweisen. Man erkennt ferner, dass sowohl die zugehörigen mobilen Schreitwerkleisten 47, 47'; 48, 48' als auch die zugehörigen statischen Schreitwerkleisten 49, 49'; 50, 50' jeweils fest miteinander verbunden sind.
Nachdem die mit einem Fitment F versehenen Packungsmäntel 10' nun das Ende des ersten Schreitwerkabschnitts ① erreicht haben, werden sie in der Übergabestation 34 (vgl. 5) von oben über die darunter befindliche Ebene der Transportrechen des mittleren Schreitwerkabschnitts ② verschoben. Dazu werden sie - ähnlich wie bei der Zuführung von unten bei der Einschleusung über die beiden Packungsmäntelkanten von entsprechend geformten Schachtleisten 51 geführt, wobei die Kanten in vertikal verlaufenden Führungsnuten 54' geführt werden. Gleichzeitig sorgen die entsprechend ausgeführten Schachtleisten 51' dafür, dass die Packungsmäntel 10' beim Erreichen der unteren Ebene wieder einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt aufweisen.
Zur Erläuterung sind die in 9B oberen Schreitwerkleisten noch einmal in Draufsicht dargestellt, wobei die mobilen Schreitwerkleisten 47 und 48 weitgehend von den darüber befindlichen statischen Schreitwerkleisten 49 und 50 verdeckt sind. Die auch bereits in 9A erkennbaren keilförmigen Nuten zum Verklemmen der (nicht dargestellten) Packungsmäntel 10' sind in 9B noch einmal deutlich mit den Bezugszeichen 55 gekennzeichnet.
10A zeigt in perspektivischer Ansicht die Transportrechen des mittleren Schreitwerkabschnitts ②, wobei die Transportrechen sowohl mobile Schreitwerkleisten 56 und 57 als auch statische Schreitwerkleisten 58 und 59 umfassen. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die mobilen Schreitwerkleisten 56 und 57 jeweils mit einer Wasserkühlung ausgestattet, um die beim Produktionsprozess entstehende Wärme zuverlässig abführen zu können. Die einzelnen Schreitwerkleisten 56, 57; 58, 59 sind dabei im Wesentlichen dreiteilig aufgebaut. So weist die mobile Schreitwerkleiste 56 eine obere Platte 56A und eine untere Platte 56B auf, zwischen denen ein nicht näher bezeichneter Schreitwerkkörper angeordnet ist, welcher die Wasserkühlungselemente aufweist, die nachfolgend näher beschrieben werden. Gleiches gilt für die mobile Schreitwerkleiste 57 mit der oberen Platte 57A und einer unteren Platte, welche in 10A nicht deutlich zu erkennen ist.
Wie insbesondere den 10A und 10B zu entnehmen ist, sind die einzelnen Aufnahmeprofile der Schreitwerkleisten 56, 57, 58 und 59 nicht identisch ausgebildet, sondern weisen über ihre Länge nach unterschiedlich ausgestaltete Aufnahmeprofile zur Aufnahme der Packungsmäntel 10' und oben offenen Packungskörper auf. Darauf wird zu 11B nachfolgend noch näher eingegangen werden.
10B zeigt den Transportrechen aus 10A in einer Draufsicht, in der nur die oberen mobilen Schreitwerkleisten 56 und 57, bzw. deren oberen Platten 56A und 57A gut zu erkennen sind. Ganz links ist mit dem Bezugszeichen 60 die Transportposition dargestellt, in dem die mit einem Ausgießelement F versehenen Packungsmäntel 10' aus dem ersten Schreitwerkabschnitt ① mittels der in 5 gezeigten Übergabeeinrichtung 34 nach unten in die Position 60 der mobilen Schreitwerkleisten 56, 57 übergeben werden und dabei wieder ihre rechteckige Querschnittsform annehmen.
Von den Wasserkühlungselementen im Inneren der mobilen Schreitwerkleisten 56 und 57 sind in den 10A und 10B lediglich die Wasserzuläufe 61 und Wasserauslässe 62 für das Kühlwasser zu erkennen. Der genaue Aufbau ergibt sich aus 11A, in der lediglich die mobile Schreitwerkleiste 56 dargestellt ist. Insofern entspricht diese Darstellung der unteren Darstellung in 10B. Man erkennt in gestrichelter Darstellung einen zwischen dem Wasserzulauf 61 und dem Wasserauslass 62 verlaufenden Kühlwasserkanal, der in der Vergrößerung gemäß 11B und dem Vertikalschnitt gemäß 11C klarer zu erkennen ist. Der Wasserzulauf 61 steht in direkter Verbindung mit einem ersten Kanal C1, welcher über die Länge der mobilen Schreitwerkleiste 56 verläuft. Der Wasserauslass 62 steht in Verbindung mit einem zweiten Kanal C2, welcher parallel zum ersten Kanal C1 verläuft und einen geringeren Querschnitt als dieser aufweist. Aus 11B ist ersichtlich, dass beide Kanäle mittels einer Umlenkung C3 miteinander verbunden sind. Durch die Querschnittsänderung wird erreicht, dass das Kühlwasser zunächst durch den größeren Kanal C1 gepumpt wird und nach der Umlenkung im Bereich C3 mit einer deutlich größeren Fließgeschwindigkeit durch den Kanal C2 fließt, um danach den Kühlkanal durch den Auslass 62 wieder zu verlassen. Aufgrund der Änderung der Fließgeschwindigkeit erfolgt ein besserer Wärmeaustrag.
Am rechten Ende der mobilen Schreitwerkleiste 56 ist mit dem Bezugszeichen 68 ein Kupplungselement zur Verbindung mit den daran anschließenden Verlängerungen angedeutet.
11B zeigt ferner die unterschiedlich ausgestalteten Aufnahmeprofile zur Aufnahme der Packungsmäntel 10' und oben offenen Packungskörper. Man erkennt deutlich unterschiedliche Kontaktflächen. Es handelt sich dabei um jeweils zwei T-förmige Bereiche zum Verklemmen der Packungsmäntel 10' und oben offenen Packungskörper in Längsrichtung, wobei die T-förmigen „Zinken“ abwechselnd unterschiedlich weit auskragend ausgebildet sind und entsprechende Kontaktflächen 63 und 64 zum Verklemmen der Packungsmäntel 10' und oben offenen Packungskörper in Transportrichtung aufweisen.
In lateraler Richtung sind Stützkörper zwischen den vorgenannten „Zinken“ mit den Kontaktflächen 63 und 64 vorgesehen, welche abwechselnd eine einzige Kontaktfläche 65 und dann zwei benachbarte Kontaktflächen 66 aufweisen, wie klar aus 11B ersichtlich ist.
Schließlich zeigen die 12A bis 12C die Transportrechen des letzten Schreitwerkabschnitts ③. Dabei entsprechen die Darstellung in Perspektive und Draufsicht den zuvor näher erläuterten 10A und 10B. Der in 12A linke Abschnitt der dargestellten Schreitwerkleisten stellt dabei die Verlängerung der in 10A gezeigten Schreitwerkleisten dar. Um die Schreitwerkleisten 56', 57', 58' und 59' mit den Schreitwerkleisten 56, 57, 58 und 59 (vgl. 10 und 11) zu verbinden, sind am freien Ende Kupplungsbolzen 68 vorhanden, welche mit den Kupplungselementen 67 aus 11A und 11B korrespondieren. Die Vergrößerung aus 12B zeigt die bevorzugte Ausgestaltung dieser Kupplungsbolzen 68.
Die zum Schreitwerkende hin gerichteten statischen Schreitwerkleisten 69 und 70 verlaufen in einer etwas höheren Ebene als die in Transportrichtung davor, also im linken Bereich der 12A, befindlichen statischen Schreitwerkleisten 58' und 59'.
Gleiches gilt für die höher angeordneten mobilen Schreitwerkleisten 69 und 70, mit denen einerseits die bereits angesprochenen verlängerten Schreitwerkleisten 56' und 57' sowie zwei weitere Stützleisten 71 und 72 fest verbunden sind. Die Stützleisten 71 und 72 unterstützen den Transport der nunmehr schwereren, gefüllten Packungskörper bzw. fertigen Packungen P. Man erkennt ferner, dass die statischen Schreitwerkleisten 58' und 59' starr mit den statischen Schreitwerkleisten 73 und 74 verbunden sind. Die mobile Schreitwerkleiste 69 weist an ihrem Ende einen Anschlag 75 auf.
Nach Durchlaufen der Sterilisiereinheit 17 und Bodenformung 21 werden die nunmehr bodenseitig geschlossenen oben offenen Packungskörper von der 5 angedeuteten Hebeeinheit 38 an die oberen Schreitwerkleisten 67, 68 sowie 69, 70 übergeben. Diese Stelle ist in 12A mit dem Bezugszeichen (38) angedeutet. Haben die oben offenen Packungskörper die obere Ebene der Schreitwerkleisten 69, 70 und 73, 74 erreicht, werden sie dort weiter transportiert, danach wird die Giebelnaht versiegelt, die Packung P in ihre endgültige Form gebracht und die seitlich abstehenden Ohren an den Längsseiten festgesiegelt. Man erkennt, insbesondere in 12C, deutlich, dass die Querschnitte der Aufnahmebereiche der oberen Schreitwerkleisten 73 und 74 nicht mehr rechteckig/quadratisch sind, sondern eine trapezförmige Form annehmen. Dies liegt daran, dass die in diesem Ausführungsbeispiel herzustellenden Packungen P keinen rechteckigen Querschnitt aufweisen, sondern einen unregelmäßigen Querschnitt, welcher auch in den Aufnahmebereichen nach dem Befüllen der oben offenen Packungskörper übernommen worden ist. Die fertigen Packungen P werden dann, wie erwähnt, nach unten ausgeschleust.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Schreitwerks 26 bzw. 26' erlaubt einen gleichmäßigen getakteten Betrieb während der Herstellung der Packungen P und löst die Aufgabe, Vermeidung von Kontamination im aseptischen Bereich der Vorrichtung, auf zuverlässige Weise.
Bezugszeichenliste

C1, C2, C3: Kühlkanäle
F: Ausgießelement [Fitment]
P: Packung
P': Fehlerhafte Packung
W: Schwächungslinie
1: Zuschnitt
2: Faltlinie
3,4: Seitenflächen
5: vordere Fläche
6: hintere Fläche
7: Siegelfläche
8: Bodenfläche
9: Giebelfläche
10: Packungsmantel
11: Längsnaht
12: Flossennaht
13: Ohren
14: Magazin
15: Aufformeinheit
15': Vereinzelungseinheit
16: Appliziereinheit
17: Sterilisationseinheit
18: Vorwärmen
19: Sterilisieren
20: Trocknen
21: Bodenformung
22: Fülleinheit
23: Giebelformung
24: Ausschleusen
25: Sterilluftkammer
26: Schreitwerk
27: Transportrechen
28: Transportrechen
29: Transportrechen
30: Transportrechen
31: Aseptikbereich
32: Auffaltstation
33: optischer Sensor
34: Übergabestation
35: mechanischer Sensor
36: Entnahme- bzw. Ausschleusestation
37: Vorfaltstation
38: Hebeeinheit
39: Giebelnahtsiegelung
40: Giebelformung und Ohrensiegelung
41: Übergabestation
42: Schwenkklappe
43: Transportband
44: Transportkarussell
45: Antrieb Schreitwerk
46A - 46E: parallele Bahnen
47: mobile Schreitwerkleiste
47A: Greifarm
48: mobile Schreitwerkleiste
48A: Greifarm
49, 50: statische Schreitwerkleisten
51, 51': Schachtleisten
52, 53': Formbacken
54, 54': Führungsnuten
55: keilförmige Nuten
56, 57; 56', 57': mobile Schreitwerkleisten
58, 59; 58', 59': statische Schreitwerkleisten
60: rechteckige Aufnahme
61: Kühlwassereinlass
62: Kühlwasserauslass
63, 64; 65, 66: Kontaktflächen
67: Kupplungselemente
68: Kupplungsbolzen
69, 70: mobile Schreitwerkleisten
71, 72: Stützleisten
73, 74: statische Schreitwerkleisten
75: statische Stützleisten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3019404 B1 [0004]
EP 3072834 A1 [0010]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung gefüllter Karton/Kunststoff-Verbundpackungen aus vorgefertigten, flachgefalteten Packungsmänteln (10, 10'), mit: - einer Transporteinrichtung zum Transport der Packungsmäntel (10, 10'), unten verschlossenen Packungskörper und fertigen Packungen (P), - einer Einrichtung (15) zum Zuführen (Einschleusen) der flachgefalteten Packungsmäntel (10, 10') in die Vorrichtung, - einer Einrichtung zum Auffalten der Packungsmäntel, - ggf. einer Appliziereinheit (16) zum Applizieren eines Öffnungs- und Ausgießelements (F) am noch offenen Packungsmantel (10, 10'), - einer Einrichtung zum Vorfalten der Boden- und/oder Giebelflächen (8, 9) der Packungsmäntel, - einer Sterilisiationseinheit (17) mit wenigstens einer Sterilmitteldüse zum Sterilisieren der offenen Packungsmäntel (10, 10'), - einer Einrichtung (21) zum Falten und Verschließen der Bodenflächen (8) der Packungsmäntel (10, 10'), - einer Fülleinheit (22) zum Befüllen der bodenseitig verschlossenen Packungskörper, - einer Einrichtung (23) zum Falten und Verschließen der Giebelflächen (9) der gefüllten Packungen (P) und - einer Einrichtung zum Ausschleusen der fertigen Packungen (P) und ggf. einer Vorrichtung zum Ausschleusen von mit Fehlern behafteten Packungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung eine nicht-umlaufende Transporteinrichtung umfasst, welche sich über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt, für einen linearen, getakteten Transport der offenen Packungsmäntel (10), bodenseitig verschlossenen Packungskörper sowie fertigen Packungen (P), dass, um die Transporteinrichtung herum, eine Sterilluftkammer (25) ausgebildet ist, in der die Sterilisationseinheit (17), Einrichtung zur Bodensiegelung (21), Fülleinheit (22) und Einrichtung zur Giebelsiegelung (23) angeordnet sind und dass die Sterilluftkammer (25) kontinuierlich mit steriler Luft beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-umlaufende Transporteinrichtung als horizontal verlaufendes Schreitwerk (26) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schreitwerk (26, 26') wenigstens zwei in einer horizontalen Ebene parallel angeordnete Transportrechen (27, 28; 29, 30) mit jeweils einer Mehrzahl von aufeinander zu weisenden Zinken aufweist und dass der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zinken zur klemmenden Aufnahme der offenen Packungsmäntel (10, 10'), bodenseitig verschlossenen Packungskörper und fertigen Packungen (P) dient, wobei die gegenüberliegenden Transportrechen (27, 28; 29, 30) zum Verklemmen bzw. Freigeben der offenen Packungsmäntel (10, 10'), bodenseitig verschlossenen Packungskörper sowie fertigen Packungen (P) aufeinander zu- und voneinander weg bewegbar bzw. zu deren Transport zu ihrer Längsrichtung hin- und her bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Transportrechen des Schreitwerks (26, 26') in in mehreren unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schreitwerk (26, 26') Übergabeelemente zur vertikalen Bewegung zwischen den unterschiedlichen Ebenen des Schreitwerks (26, 26') aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber liegenden Transportrechen über ihre Länge unterschiedlich ausgestaltete Aufnahmeprofile zur Aufnahme der Packungsmäntel (10, 10'), Packungskörper und fertigen Packungen (P) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber liegenden Transportrechen als mobile und statische Schreitwerkleisten ausgeführt sind und dass wenigstens die mobilen Schreitwerkleisten als aktiv gekühlte Leisten ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisationseinheit (17) Einrichtungen zum Vorwärmen (18), ggf. Entstauben, zur H₂O₂ Injektion (19) und zum Trocknen (20) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere parallele Bahnen (46A, 46B, 46C, 46D, 46E, 46F) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel verlaufenden Bahnen (46A, 46B, 46C, 46D, 46E, 46F) im Bereich ihrer Sterilisationseinheiten eine gemeinsame Sterilluftkammer (25) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisationseinheit (17) ab der Sterilisiermitteldüse (19), die Einrichtung zur Bodensiegelung (21), die Fülleinheit (22) und die Einrichtung zur Giebelsiegelung (23) einen gemeinsamen Aseptikbereich (31) bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schreitwerk (26, 26') in seiner gesamten Länge in mehreren Bereichen abschnittsweise gelagert ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (45) des Schreitwerks (26, 26') außerhalb der Sterilluftkammer (25) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Schreitwerks (26, 26') Sensoren (33, 35) zum Erkennen von Fehlbildungen oder Fehlstellungen der Packungsmäntel (10, 10') und/oder bodenseitig verschlossenen Packungskörper vorgesehen sind.
Verfahren zur Herstellung gefüllter Karton/Kunststoff-Verbundpackungen aus vorgefertigten, flachgefalteten Packungsmänteln, umfassend die folgenden Schritte: a) Zuführen (Einschleusung) der flachgefalteten Packungsmäntel, b) wenigstens teilweises Auffalten der Packungsmäntel, c) ggf. Applizieren eines Öffnungs- und Ausgießelements an jedem Packungsmantel, d) Vorfalten der Boden- und/oder Giebelflächen der Packungsmäntel, e) Transport der komplett aufgefalteten und ggf. mit einem Ausgießelement versehenen Packungsmäntel in eine Sterilluftkammer, f) Sterilisieren der offenen Packungsmäntel, g) Falten und Verschließen der Bodenflächen der Packungsmäntel, h) Befüllen der bodenseitig verschlossenen Packungskörper, i) Falten und Verschließen der Giebelflächen und j) Ausschleusen der fertigen Packungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Packungsmäntel durch eine Sterilluftkammer von der Einschleusung der Packungsmäntel bis zur Ausschleusung der fertigen Packungen in linearer Richtung mittels einer nicht-umlaufenden Transporteinrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Transporteinrichtung ein horizontal verlaufendes Schreitwerk dient.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilluftkammer um das Schreitwerk herum gekapselt ausgeführt ist und dass innerhalb der Sterilluftkammer eine kontinuierliche Zufuhr von steriler Luft erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Sterilisieren der Packungsmäntel eine Vorwärmung und ggf. auch eine Entstaubung der Packungsmäntel erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisierung der Packungsmäntel durch Einsprühen von H₂O₂ in den Aseptikbereich der Sterilluftkammer erfolgt, wobei eine vollständige Sterilisation der Innen- und Außenflächen der Packungsmäntel sowie der darauf befindlichen Ausgießelemente erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Sterilisieren eine Trocknung der sterilisierten Packungsmäntel erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befüllen der bodenseitig verschlossenen Packungskörper eine Injektion mit Stickstoff (N₂) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befüllen der bodenseitig verschlossenen Packungskörper eine Injektion mit Stickstoff (N₂) in den Kopfraum der noch oben offenen Packung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschleusen der Packungsmäntel in vertikaler Richtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschleusen der fertigen Packungen in vertikaler Richtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der eingeschleusten Packungsmäntel bis zum Ausschleusen der fertigen Packungen schrittweise getaktet durchgeführt wird.