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Die Erfindung betrifft eine Tubenfüllmaschine mit
einer Befüllstation,
in der ein flüssiges
oder pastöses
Medium in eine Tube einfüllbar
ist, mit einem Füllorgan,
das mittels eines Verschlusselementes verschließbar ist und dem das Medium
unter Druck durch eine Produktleitung zuführbar ist, und mit einer Steuervorrichtung
zum Öffnen
und Schließen
des Füllorgans.
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In einer Tubenfüllmaschine wird eine üblicherweise
aus Kunststoff oder Metall bestehende Tube mit einem fließfähigen Medium,
beispielsweise Zahnpasta, gefüllt
und anschließend
verschlossen. Zu diesem Zweck wird die Tube in einen Tubenhalter eingesetzt
und mit diesem durch verschiedene Bearbeitungsstationen der Tubenfüllmaschine
transportiert. In der Befüllstation
taucht ein Füllorgan,
insbesondere ein Füllrohr,
in die offene Tube ein. In dem Füllrohr
ist ein Verschlussstößel geführt, der
pneumatisch oder hydraulisch zwischen einer Offenstellung und einer
Sperrstellung verstellt werden kann. Mit Hilfe des Verschlussstößels wird
der Austritt des Mediums aus dem Füllorgan ermöglicht oder verhindert.
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Das abzufüllende Medium wird dem Füllorgan über eine
Produktleitung zugeführt,
in der eine Dosiervorrichtung sitzt. Die Dosiervorrichtung umfasst
einen Dosierkolben, der das Medium in eine Dosierkammer einzieht
bzw. einsaugt und dann aus der Dosierkammer ausstößt, wodurch
das Medium zum Füllorgan
und bei geöffnetem
Verschlussstößel in die Tube
gelangt. Die Größe des Dosierkolbens
und der Dosierkammer bestimmt dabei die Dosier- oder Füllmenge
des Mediums. Auf diese Weise sind für unterschiedliche Füllmengen
auch unterschiedliche Dosierkolben notwendig, was betriebswirtschaftlich
ungünstig
und teuer ist. Darüber
hinaus erfordert die Dosiervorrichtung bei einem Produktwechsel
eine aufwendige Reinigung, was zu hohen Kosten und relativ langen
Stillstandszeiten der Tubenfüllmaschine führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Tubenfüllmaschine
der genannten Art zu schaffen, die in einfacher und schneller Weise
auf unterschiedliche Dosiermengen des abzufüllenden Mediums einstellbar
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Tubenfüllmaschine
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei
ist vorgesehen, dass in der Produktleitung ein Massendurchflussmesser
angeordnet ist, der über
eine Massensignalleitung mit der Steuervorrichtung verbunden ist und
an diese ein Durchflusssignal abgibt.
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Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung
ausgegangen, die Dosiermenge des abzufüllenden Mediums nicht über einen
herkömmlichen Dosierkolben
zu bestimmen, sondern mittels des Massendurchflussmessers diejenige
Menge zu erfassen, die in der Produktleitung dem Füllorgan
zuströmt.
Diese Menge entspricht der Menge, die gleichzeitig aus dem Füllorgan
austritt.
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Zu Beginn des Füllvorganges wird das Füllorgan
durch ein Signal der Steuervorrichtung geöffnet, woraufhin das abzufüllende Medium,
das in der Produktleitung unter Druck ansteht, in die Tube einfließt und gleichzeitig
durch die Produktleitung und den Massendurchflussmesser zu dem Füllorgan nachfließt. Der
Massendurchflussmesser erfasst dabei den Massendurchfluss des abzufüllenden
Mediums und gibt entsprechende Massensignale an die Steuervorrichtung.
Sobald die Steuervorrichtung feststellt, dass die Menge an abzufüllendem
Medium, die den Massendurchflussmesser durchströmt hat, einer vorgegebenen
Soll-Menge, d.h. der gewünschten
Dosiermenge entspricht, gibt sie ein Schließsignal an das Füllorgan,
woraufhin dieses geschlossen und der Abfüllvorgang beendet wird. Auf
diese Weise ist es möglich,
bei einer Änderung
der Dosiermenge lediglich die Soll-Werte in der Steuervorrichtung
neu einzugeben, ohne die Befüllvorrichtung
umbauen zu müssen.
Darüber
hinaus erlaubt der Massendurchflussmesser eine einfache Reinigung
der Produktleitung bei einem Wechsel des abzufüllenden Mediums.
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Das abzufüllende Medium wird dem Füllorgan
unter Druck zugeführt.
In einer möglichen
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dieser Druck mittels
einer Pumpe erzeugt wird, die in der Produktleitung stromauf des
Massendurchflussmessers angeordnet ist.
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Alternativ oder zusätzlich dazu
kann in der Produktleitung stromauf des Massendurchflussmessers
ein Druckspeicher für
das abzufüllende
Medium vorgesehen sein. Vorzugs ist der Druckspeicher in der Produktleitung
zwischen der Pumpe und dem Massendurchflussmesser angeordnet. Mittels
der Pumpe kann dann das Medium in den Druckspeicher befördert und
dort zwischengelagert werden. Der Druckspeicher steht unter einem
vorbestimmten Innendruck insbesondere durch Zuführung von Druckluft oder einem
anderen geeigneten Druckgas, wobei der Innendruck des Druckspeichers
für die
Förderung
des abzufüllenden
Mediums durch den Massendurchflussmesser zu dem Füllorgan
sorgt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, dass dem Druckspeicher mehrere Füllstandssensoren
zugeordnet sind, die über
eine Füllstandsleitung
mit der Steuervorrichtung verbunden sind. Mittels der Füllstandssensoren
und der Steuervorrichtung wird der Füllstand des Druckspeichers überwacht.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass einerseits immer
eine ausreichende Menge des abzufüllenden Mediums in dem Druckspeicher
vorhanden ist und andererseits eine übermäßige Befüllung des Druckspeichers mit
dem abzufüllenden
Medium vermieden wird.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale
der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Befüllstation einer Tubenfüllmaschine
und
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2 eine
Abwandlung der Befüllstation
gemäß 1.
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1 zeigt
eine Befüllstation 10,
mittels der ein flüssiges
oder pastöses
Medium aus einem Vorratsbehälter 18 über eine
Produktleitung PL in eine Tube 13 eingefüllt werden
kann. Dabei ist ein Füllorgan 11 in
Form eines Füllrohrs
mit Düse
vorgesehen, die in die Tube 13 eintaucht. Im Inneren des
Füllorgans 11 ist
ein Verschlusselement 12 in Form eines Verschlussstößels verschieblich
geführt,
wie durch den Doppelpfeil V angedeutet ist. Das Verschlusselement 12 kann
mittels einer Antriebsvorrichtung 16 zwischen einer Offenstellung
und einer Sperrstellung verstellt werden. Die Antriebsvorrichtung 16 steht über eine
Druckluftleitung DL1 mit einer Druckluftquelle 14 in Verbindung.
In der Druckluftleitung DL1 ist ein Ventil 15 angeordnet,
dass über
eine Ventilsteuerleitung VSL mit einer Steuervorrichtung 20 in Verbindung
steht. Die Steuervorrichtung 20 kann das Ventil 15 verstellen
und damit das Verschlusselement 12 des Füllorgans 11 verschieben,
so dass das Füllorgan 11 wahlweise
verschlossen oder geöffnet
ist.
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In der Produktleitung PL ist eine
Pumpe 19 angeordnet, mit der das abzufüllende Medium durch die Produktleitung
PL gefördert
wird. Stromab der Pumpe, d.h. auf der dem Vorratsbehälter 18 abgewandten
Seite der Pumpe 19 ist in der Produktleitung PL ein erstes
Absperrventil 21 vorgesehen, das über eine Steuerleitung SL mit
der Steuervorrichtung 20 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 20 kann
das erste Steuerventil 21 wahlweise öffnen oder schließen.
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Zwischen dem ersten Steuerventil 21 und dem
Füllorgan 11 ist
nahe dem Füllorgan 11 ein
Massendurchflussmesser 17 in der Produktleitung PL angeordnet.
Der Massendurchflussmesser 17 ermittelt die Menge an abzufüllendem
Medium, die durch ihn hindurchströmt, und gibt ein entsprechendes
Massensignal über
eine Massensignalleitung ML an die Steuervorrichtung 20 ab.
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Auf der stromab der Pumpe 19 gelegenen Seite
der Produktleitung PL und stromauf des ersten Steuerventils 21 zweigt
eine Bypassleitung BL ab, die zu einem stromauf der Pumpe 19 gelegenen
Abschnitt der Produktleitung PL zurückführt und dort in diese mündet. In
der Bypassleitung BL ist ein zweites Steuerventil 22 vorgesehen,
das über
die Steuerleitung SL ebenfalls mit der Steuervorrichtung 20 verbunden
ist. Wenn das Füllorgan 11 und/oder
das erste Steuerventil
21 geschlossen sind und die Pumpe 19 weiterhin
in Betrieb ist, kann das Medium über
die Bypassleitung zirkulieren, wie es durch die Pfeile M angedeutet
ist, ohne dass es zu einem übermäßigen Druckaufbau
oder einer Beschädigung
der Pumpe 19 kommt.
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Zum Befüllen der Tube 13 gibt
die Steuervorrichtung 20 über die Ventilsteuerleitung
VSL ein Signal an das Ventil 15, wodurch das Verschlusselement 12 bzw.
der Verschlussstößel in seine
geöffnete
Stellung verfährt.
Die Pumpe 19 ist aktiviert und das erste Steuerventil 21 ist
geöffnet,
so dass das Medium in der Produktleitung PL strömt und über das Füllorgan 11 in die
Tube 13 eintritt. Die den Massendurchflussmesser 17 durchströmende Menge
an abzufüllendem
Medium wird erfasst und der Massendurchflussmesser 17 gibt
entsprechende Massensignale über die
Massensignalleitung ML an die Steuervorrichtung. In der Steuervorrichtung 20 ist
ein Wert für
eine Soll-Menge bzw. die gewünschte
Dosiermenge gespeichert. Wenn die Steuervorrichtung 20 feststellen, dass
die durch den Massendurchflussmesser 17 geströmte Mediumenge
dem Wert der Soll-Menge entspricht, wird über die Ventilsteuerleitung
VSL ein Signal an das Ventil 15 gegeben, so dass das Füllorgan 11 geschlossen
ist. Die gefüllte
Tube 13 wird vom Füllorgan 11 abgezogen
und es wird eine neue Tube zugeführt,
die dann in vorgenannter Weise befüllt wird.
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Der Aufbau der Befüllstation
gemäß 2 stellt eine Weiterbildung
der Füllstation
gemäß 1 dar, wobei gleiche Bauteile
mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hinsichtlich der Erläuterung
dieser Bauteile wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
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Die Befüllstation 10 gemäß 2 unterscheidet sich von
der Befüllstation
gemäß 1 dadurch, dass in der Pro duktleitung
PL zwischen dem ersten Steuerventil 21 und dem Massendurchflussmesser 17 ein
Druckspeicher 23 für
das abzufüllende Medium
vorgesehen ist. Der Druckspeicher 23 steht über eine
weitere Druckluftleitung DL2 mit der Druckluftquelle 14 in
Verbindung. In der weiteren Druckluftleitung DL2 ist ein Druckregelventil 24 angeordnet, das über eine
Regelleitung RL mit der Steuervorrichtung 20 verbunden
ist. Das Medium wird mittels der Pumpe 19 aus dem Vorratsbehälter 18 in
den Druckspeicher 23 gefördert. Dieser steht unter innerem Überdruck,
der bewirkt, dass das Medium bei dem bereits erläuterten Füllvorgang aus dem Druckspeicher 23 durch
den Massendurchflussmesser 17 über die Produktleitung PL in
das Füllorgan 11 und
von diesem in die Tube 13 gelangt.
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Dem Druckspeicher 23 sind
mehrere, auf verschiedenen Höhenniveaus
angeordnete Füllstandssensoren 25 zugeordnet,
die über
eine Füllstandsleitung
FL mit der Steuervorrichtung 20 verbunden sind. Mit den
Füllstandssensoren 25 kann das Über- bzw.
Unterschreiten von bestimmten Füllständen erfasst
werden. Die Steuervorrichtung 20 überprüft, dass der Füllstand
nicht unterhalb eines Mindestniveaus und nicht überhalb eines Maximalniveaus
liegt, da die Abfüllstation 10 ansonsten
abgeschaltet wird.