DE19758543A1 - Verfahren und Vorrichtung zum verdrehten Einfüllen von wenigstens zwei Strömen bzw. Stängen mindestens zweier unterschiedlicher Produkte, insbesondere unter aseptischen Bedingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zum verdrehten Einfüllen von wenigstens zwei Strömen bzw. Strängen mindestens zweier unterschiedlicher Produkte, insbesondere unter aseptischen Bedingungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Ausführen eines solchen Verfahrens ist durch die deutsche Gebrauchsmusterschrift 295 12 257 bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Festhalten der auf den angehobenen Hubtellern gela­ gerten Behälter durch eine Festhaltevorrichtung erzielt, die zwei einander gegenüberlie­ gende, beiderseits der vertikalen Verstellachse des Hubtellers angeordnete und gemein­ sam mit diesem auf und ab bewegliche Klemmbacken aufweist. Diese Klemmbacken lassen sich durch einen entsprechend ausgebildeten Hebelmechanismus mit ihren der Becheraußenmantelfläche zugewandten Klemmflächen bewegungseinheitlich in Schließrichtung auf den Behälter zustellen und in Richtung Offenstellung von diesem wegbewegen. Die bekannte Hubeinrichtung mit Festhaltevorrichtung wird zweckmäßi­ gerweise im Zusammenhang mit sogenannten Drehdoseuren eingesetzt welche meh­ rere um eine gemeinsame Drehachse auf einer kreisförmigen Bahn umlaufende Füll­ stutzen aufweisen. Mit Hilfe eines solchen speziellen Füllkopfes kann beispielsweise über den einen Füllstutzen ein erstes Produkt, z. B. Schokoladenpudding und über den anderen Füllstutzen ein zweites Produkt, z. B. Vanillepudding ausgegeben werden. Auf diese Weise ist es möglich, das Gesamtprodukt gewissermaßen wendelförmig in den Behälter einzubringen. Bei solchen bzw. ähnlichen Produkteinbringungen dienen die Klemmbacken als Drehwiderlager, d. h. sie verhindern ein nicht gewolltes Mitdrehen des Behälters, während dieser wendelartig befüllt wird.

Sofern bei der bekannten Vorrichtung der Produktdoseur unverdrehbar gehalten wird, ist eine schraubenlinienförmige Füllung möglich, wenn der Hubteller und die Klemmbacken gemeinsam um die vertikale Verstellachse des Hubtellers drehangetrieben werden.

Ganz gleich, ob nun mit Drehdoseur oder mit einem feststehenden Produktdoseur gear­ beitet wird, geht die bekannte Vorrichtung davon aus, daß die Klemmflächen der Klemmbacken, z. B. runde oder kegelstumpfförmige Behälterkörper tangential ergreifen, insbesondere in der Weise, daß die Klemmflächen der Neigung der Mantellinie der Be­ hälteraußenmantelfläche angepaßt sind, so daß die Klemmflächen in ihrer Schließstel­ lung parallel an der Becheraußenmantelfläche anliegen. Schließlich sollen die Klemm­ backen bei der bekannten Vorrichtung in Zustellrichtung rückstellbelastet, insbesondere rückstellfederbelastet sein sowie Betätigungsarme der Hubteller in Offenstellung der Klemmbacken gegen raumfeste Anschläge wirken.

Die bekannte Vorrichtung hat wegen der verwendeten Hebelmechanismen zum Betäti­ gen und Festhalten der Behälter mit den notwendigerweise gelenkig gelagerten Teilen in den entstehenden Ecken, Spalten usw. unerwünschte Ablagerungsmöglichkeiten für Produktreste. Insbesondere bei Fehlfüllungen werden diese Bereiche unzulässigerweise mit Produkt verschmutzt und es bedarf eines außerordentlich hohen Aufwandes, diese Produktverschmutzungen vollständig zu entfernen. Insbesondere für unter aseptischen Bedingungen arbeitende Füllmaschinen ist der Einsatz einer solchen Hubeinrichtung mit Festhaltevorrichtung nicht ganz unbedenklich.

Aus der DE 37 18 950 C2 ist bereits eine Dreheinfüllung bekannt geworden, bei der es im wesentlichen darum geht, daß die Behälter weitgehend lufteinschlußfrei und ohne Verschmutzungen des Behälterrandes gefüllt werden können. Zu diesem Zweck wird ein Füllgutstrang mit vergleichsweise geringer Querschnittsfläche außermittig zur vertikalen Mittelachse des Behälters eingebracht und während des Füllvorganges der Behälter mit einer ihn tragenden Stützeinrichtung in Form eines Stützkorbes zumindest zeitweise re­ lativ zum Füllkopf um die Mittelachse gedreht. Der koaxial zum Füllkopf angeordnete Stützkorb ist Teil einer Hubeinrichtung, mittels der der Stützkorb in die verschiedenen Höhenpositionen in an sich bekannter Weise verstellt werden kann.

Um dem Behälter insbesondere bei der Rotation des ihn tragenden Stützkorbes einen sicheren Halt zu geben, ist der Behälter durch eine geeignete Vorrichtung kraft- oder formschlüssig im Stützkorb verdrehsicher fixiert. Als Hinweis kann der genannten Schrift entnommen werden, daß der Behälter zu dem vorgenannten Zweck mittels Unterdruck gegen die Innenwand des Stützkorbes gesaugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzu­ schlagen, durch das bzw. die mit besonders einfachen Mitteln ein exakt ausgerichtetes Festhalten des Behälters, insbesondere während des Befüllens und damit eine weitge­ hend störungsfreie und saubere Abfüllung des Behälters, insbesondere eines Kunststoff­ bechers sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch gelöst, daß beim Anheben des Hubtellers in Richtung der Füllstellung der Behälter mit seinem Randbereich mit Überhub gegen die Unterseite des Füllkopfes gefahren und dadurch mit einem dem Überhub entsprechenden Klemmhub und damit mit auf das Verdrehverhalten des Behäl­ ters bei dessen Befüllen in der eigentlichen Füllstellung abgestimmter Klemmwirkung in ein ringförmiges Zentrierelement des Hubtellers eingestoßen wird, worauf der Behälter nach dem Befüllen des Hubtellers soweit abgesenkt wird, daß der Behälter mit seinem Randbereich in der Behälteraufnahme des Zellenblechs hängen bleibt und dadurch bei weiterem Absenken des Hubtellers die Klemmwirkung zwischen dem Behälter und dem Zentrierelement automatisch aufgehoben wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum verfahrensmäßigen verdrehten Einfül­ len von wenigstens zwei Strömen bzw. Strängen mindestens zweier unterschiedlicher Produkte, insbesondere unter aseptischen Bedingungen aus einem Füllkopf in jeweils einen gemeinsamen Behälter, vorzugsweise einem Kunststoffbecher, mit einem schritt­ weise umlaufend angetriebenen Fördermittel mit sich quer zur Förderrichtung erstrecken­ den, Behälteraufnahmen aufweisenden Zellenblechen, einem entlang einer im we­ sentlichen vertikalen Verstellachse die Behälter in eine oben liegende Füllstellung an­ hebbaren und mindestens bis zum randseitigen Einhängen der Behälter in die Becher­ aufnahmen der Zellenbleche absenkbaren Hubteller und einer um die vertikale Verstel­ lachse relativ zur Produkteinfüllung durch einen Drehantrieb verdrehbaren Klemmeinrich­ tung für die Behälter. Mit den Mitteln nach der Erfindung lassen sich auf besonders ein­ fache Weise die Behälter nicht nur automatisch ausrichten und deren Sitz im Zentriere­ lement genauestens festlegen, sondern sie lassen sich auch ebenso problemlos wieder aus dem Zentrierelement freigeben. Diese Dreifachfunktion, also Zentrieren, Festhalten und Lösen des Behälters ist besonders beim Dreheinfüllen wichtig, beispielsweise beim Zick-Zack-Einfüllen des Produktes, wenn also der Behälter wechselweise in die eine oder andere Richtung verdreht wird. Auf diese Weise läßt sich sicherstellen, daß die Be­ hälter nicht durch die dabei auftretenden Beschleunigungskräfte in eine unausgerichtete Position gelangen und/oder dabei das Produkt über den Becherrand austritt. Der Kern der Erfindung ist also darin zu sehen, daß die für das Verdrehen des Behälters bzw. des Hubtellers notwendige Festhaltekraft, die je nach Abmessungen und Oberflächenbe­ schaffenheit des Behälters anders ausfällt, durch eine einfache Einstellung des Überhu­ bes des Hubtellers und damit eines entsprechenden Klemmhubs im Zentrierelement er­ reicht werden kann.

Es hat sich als völlig ausreichend herausgestellt, wenn der Klemmring eine sich nur teil­ weise über seine Innenwandung erstreckende Klemmfläche aufweist. Diese kann bei­ spielsweise von einer zum Boden des Klemmrings mit Abstand angeordneten, auf der Innenwandung angeordneten Ringwulst gebildet sein. Diese dient dann als Zentrierele­ ment für beispielsweise zylindrische Gläser und/oder konische Kunststoffbecher, wäh­ rend bei einer anderen Lösung, wo sich die Innenwandung des Klemmrings bis auf eine Erweiterung an der Einführseite der Behälter vertikal erstreckt, speziell zum Einsatz von konischen Behältern dient. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Klemmfläche am Über­ gang zwischen der Ringfläche und der Erweiterung oberhalb des Becherbodens zur Wir­ kung kommt, also dort, wo der Behälter aufgrund seiner Herstellung aus Kunststoff von Natur aus einen Weichteilbereich aufweist.

Zur Verbesserung der Klemmwirkung kann die Innenwandung zumindest im Bereich der Klemmfläche mit einem nachgiebigen Belag, z. B. einen Gummibelag versehen sein.

Der Klemmring kann als separates Bauteil zum Hubteller der Hubeinrichtung ausgebildet sein, aber auch als integrierter Bestandteil von diesem.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teildarstellung einer Fülleinrichtung für eine wendelförmige Produktabfül­ lung mit einer Hub- und Festhaltevorrichtung,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Festhaltevorrichtung,

Fig. 3 einen Teil einer Füllmaschine mit Hub- und Festhaltevorrichtung und zugehöri­ ger Antriebseinrichtung in einer schematischen Seitenansicht und

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung in der Aufsicht.

In Fig. 1 sind schrittweise umlaufend angetriebene Zellenbleche 1 gezeigt. Die Zellen­ bleche 1 weisen quer zur Bewegungsrichtung 2 mehrere, beispielsweise jeweils fünf in zwei Reihen liegende Behälteraufnahmen 3 auf, in die in bekannter Weise zum schritt­ weisen Transport entlang von Arbeitsstationen einer nicht dargestellten Behälterfüll- und -verschließmaschine Behälter 4, von denen nur einer dargestellt ist, eingesetztwerden können. Unterhalb der einen Behälterreihe ist über eine einstellbare, weiter unten näher beschriebene Hubeinrichtung 10 (Fig. 4) ein Hubteller 5 für jeweils einen Behälter 4 entlang einer im wesentlichen vertikalen Verstellachse 7 verstellbar. Auf diese Weise können die Behälter aus der mit gestrichelten Linien dargestellten Lage aus der Behäl­ teraufnahme 3 des Zellenblechs 1 in die mit ausgezogenen Linien angehobene Füllposi­ tion angehoben werden. In der Füllposition kommen die Behälter 4 mit ihrem Becherrand 6 an einer im wesentlichen senkrecht zur Verstellachse 7 der Hubeinrichtung 10 d. h. horizontal verlaufenden Schulterfläche 8 eines Mehrfachdoseurs 9 zur Anlage, wodurch die weiter unten näher beschriebene Wirkung erzielt wird. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel ist der Mehrfachdoseur 9 als Stößeldoseur ausgebildet, mit dessen Hilfe zwei unterschiedliche Produkte, z. B. Schokoladenpudding und Vanillepudding in mindestens zwei separaten Strängen in die Behälter 4 eingefüllt werden können. Zur Produktzufüh­ rung sind Zulaufleitungen 11, 12 vorhanden, die mit nicht dargestellten Produktbehältern in Verbindung stehen. Über die Zulaufleitung 11 gelangt das erste Produkt und über die Zulaufleitung 12 gelangt das zweite Produkt in eine Steuermuffe 13, die mit zwei Ring­ kanälen 14, 15 versehen ist. Mit letzterem wirken Durchtrittsöffnungen 16', 16'' eines Gehäuses 16 zusammen, in dem als Verschlußorgan mit Abschneider ausgebildete Stö­ ßel 17, 18 axial verstellbar gelagert sind. Die Stößel 17, 18 werden über einen durch Doppelpfeile 19 angedeuteten Hebelmechanismus 19 in vertikaler Richtung angehoben oder abgesenkt, je nachdem, ob ein Produktabfluß oder ein Produktabschluß stattfinden soll.

Der Hubteller 5 weist ein Zentrierelement 21 auf, das im dargestellten Ausführungsbei­ spiel von einem Klemmring 22 gebildet ist. Der beispielsweise aus nicht rostendem Stahl hergestellte Klemmring 22 weist in seiner Bodenfläche 24 schräg nach außen verlau­ fende Flächen mit Nuten 23 auf, über die in Verbindung mit Öffnungen 25 Produktreste oder aber Reinigungsflüssigkeit abströmen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Klemmring 22 eine zylindrische Innenwandung, die mit Abstand zur Bodenflä­ che 24 an der offenen Seite des Klemmrings 22 in eine Erweiterung 26 übergeht. Durch die konische Ausbildung des beispielsweise als Kunststoffbecher ausgebildeten Behäl­ ters 4 wird am Klemmelement eine Klemmfläche 27 gebildet, die mit Abstand zur Boden­ fläche 4' des Behälters 4 in einem Weichteilbereich des Behälters eine Klemmwirkung erzeugt. Diese wird umso stärker, umsomehr der Behälter bei der Aufwärtsbewegung über den Hubteller 5 gegen die Schulterfläche 8 der Steuermuffe 13 gedrückt wird, da dadurch der Behälter tiefer in den Klemmring 22 hineingestoßen wird. Nach dem Befül­ len des Behälters wird dieser schließlich aus der dargestellten Füllposition mittels des Hubtellers 5 wieder nach unten bewegt bis der Behälter schließlich mit seinem Randbe­ reich 6 in der Aufnahmeöffnung 3 des Zellenblechs 1 hängen bleibt. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Hubtellers 5 wird dann der Behälter 4 vom Klemmring 22 auto­ matisch abgezogen und freigegeben.

Der Hubteller 5 mit dem Klemmring 22 kann zum Zwecke einer wendelförmigen oder zick-zack-förmigen oder einer sonstigen drehförmigen Produktabfüllung während des Füllvorgangs in der eigentlichen Füllstellung relativ zum Mehrfachdoseur 9 um die verti­ kale Verstellachse 7 des Hubtellers 5 verdreht wird. Zu diesem Zweck ist - wie sich aus Fig. 3 ergibt - der Hubteller 5 mit einem Drehantrieb 31 verbunden. Dieser umfaßt im wesentlichen eine in einer Gestellwandung 32 der Behälterfüll- und -verschließmaschine gelagerte Drehwelle 33, auf der über Kegelräder 34, 35 jeweils die jeder Behälterreihe zugeordneten Hubteller 5 drehbar angetrieben werden können. Die Drehwelle 33 erhält unter Zwischenschaltung von Gelenkwellen 36, 37 ihren Antrieb von einem Servomotor 38.

Die Hubeinrichtung 10 für den Hubteller 5 ergibt sich vor allem aus Fig. 4 und umfaßt im wesentlichen einen Hubrahmen 39, der entgegen der Darstellung in Fig. 4 bei Dop­ pelschriftmaschinen, bei denen in einem Zellenblech zwei Reihen Becheraufnahmen vorhanden sind, entsprechend verlängert ist. Zum Antrieb des Hubrahmens 39 dient ein separater Servomotor 41 mit Getriebe 42 sowie einer Gelenkwelle 44 und eine damit verbundene Schwenkwelle 45. An dieser sitzt der eine Arm 46 eines Kniehebelpaars, dessen anderer Arm 47 am Hubrahmen 39 angelenkt ist. Zum Erzielen einer synchronen Hubbewegung des Hubrahmens 39 ist eine zweite Schwenkwelle 48 mit der ersten Schwenkwelle 45 über ein Verbindungsgestänge 49 gelenkig verbunden.

Um den Hubteller 5 je nach Form und Abmessungen des abzufüllenden Behälters 4 leicht austauschen zu können, ist am unteren Ende des Hubtellers ein nicht dargestellter Verriegelungsbolzen vorgesehen, nach dessen Lösen ein leichtes Auswechseln des Hubtellers 5 gegen eine andere Ausführung ermöglicht wird.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Hubtellers bzw. des damit verbundenen Klemmrings 22 ist beispielsweise in Fig. 2 gezeigt. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1, wo die Innenwandung des Klemmrings 22 bis auf die Erweiterung 26 im wesent­ lichen vertikal verläuft und somit mit der konischen Umfangswandung eines Behälters 4 einen Winkel α einschließt, ist bei der Variante nach Fig. 2 an der Innenwandung des Klemmrings 22 eine Ringwulst 51 vorgesehen. Diese kann z. B. bei zylindrischen Behäl­ tern, z. B. Gläsern, verwendet werden, insbesondere dann, wenn zusätzlich ein Gummi­ belag verwendet wird.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die wendelförmige Produktabfüllung durch einen so­ genannten Drehdoseur zu erzielen, so daß man dann unter Umständen auf den Drehantrieb bei der Hubeinrichtung bzw. beim Hubteller verzichten kann, jedoch entfällt dann die vorteilhafte Drehbewegung des Hubtellers 5 beim Reinigungsvorgang.

Zum Reinigen, insbesondere des Bereichs des Klemmrings 22, ist wenigstens jeweils eine Spritzdüse 29 vorgesehen, die dann aktiviert wird, wenn die Hubeinrichtung 5 in ihrer unteren, durch strichpunktierten Lage gezeigten Stellung, umlaufend verdreht wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum verdrehten Einfüllen von wenigstens zwei Strömen bzw. Strängen min­ destens zweier unterschiedlicher Produkte, insbesondere unter aseptischen Bedingun­ gen aus einem Füllkopf in jeweils einen gemeinsamen, in einer Behälteraufnahme eines Zellenblechs über einen Randbereich eingehängten Behälter, vorzugsweise einen Kunststoffbecher, wobei jeder Behälter durch einen verstellbaren, eine Festhalteeinrich­ tung aufweisenden Hubteller einer Hubeinrichtung aus der Behälteraufnahme des Zel­ lenblechs in eine obigen liegende Füllstellung angehoben, durch die Festhalteeinrichtung ausgerichtet festgehalten sowie zumindest während des Füllvorgangs verdreht und nach dem Befüllen und Aufheben der Festhaltewirkung wieder in die Behälteraufnahme des Zellenblechs eingehängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim An­ heben des Hubtellers in Richtung der Füllstellung der Behälter mit seinem Randbereich mit Überhub gegen die Unterseite des Füllkopfs gefahren und dadurch mit einem dem Überhub entsprechenden Klemmhub und damit mit auf das Verdrehverhalten des Behäl­ ters bei dessen Befüllen in der eigentlichen Füllstellung abgestimmter Klemmwirkung in ein ringförmiges Zentrierelement des Hubtellers eingestoßen wird, worauf nach dem Befüllen des Behälters der Hubteller soweit abgesenkt wird, daß der Behälter mit seinem Randbereich in der Behälteraufnahme des Zellenblechs hängen bleibt und dadurch bei weiterem Absenken des Hubtellers die Klemmwirkung zwischen dem Behälter und dem Zentrierelement automatisch aufgehoben wird.

2. Vorrichtung zum verdrehten Einfüllen von wenigstens zwei Strömen bzw. Strängen min­ destens zweier unterschiedlicher Produkte, insbesondere unter aseptischen Bedingun­ gen aus einem Füllkopf in jeweils einen gemeinsamen Behälter, vorzugsweise einen Kunststoffbecher, mit einem schrittweise umlaufend angetriebenen Fördermittel mit sich quer zur Förderrichtung erstreckenden, Behälteraufnahmen aufweisenden Zellenble­ chen, einem entlang einer im wesentlichen vertikalen Verstellachse die Behälter in eine oben liegende Füllstellung anhebbaren und mindestens bis zum randseitigen Einhängen der Behälter in die Becheraufnahmen des Zellenblechs absenkbaren Hubteller und einer um die vertikale Verstellachse relativ zur Produkteinfüllung durch einen Drehantrieb ver­ drehbaren Klemmeinrichtung für die Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung ein auf die Form und/oder Abmessungen der jeweils abzufüllenden Behälter (4) abgestimmtes, zusam­ men mit dem Hubteller (5) der Hubeinrichtung verstellbares ringförmiges Zentrierelement (22) und der Füllkopf (9) eine als Anschlag für den Behälter (4) dienende Abstützung (8) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zen­ trierelement von einem Klemmring (22) und die Abstützung am Füllkopf (9) von einer im wesentlichen senkrecht zur Verstellachse (7) der Hubeinrichtung verlaufenden Schulter­ fläche (8) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (22) eine sich nur teilweise über seine Innenwandung erstreckende Klemm­ fläche (27) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm­ fläche (27) an der Innenwandung des Klemmrings (22) von einer mit Abstand zu dessen Bodenfläche (24) nach innen weisenden Ringwulst (51) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm­ fläche an der Innenwandung des Klemmrings (22) bis auf eine Erweiterung (26) an der Einführseite der Behälter (4) sich vertikal erstreckt und dadurch mit der konischen Um­ fangswandung des Behälters einen Winkel (α) einschließt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Klemmrings (22) zumindest im Be­ reich der Klemmfläche (27) mit einem nachgiebigen Belag, z. B. Gummibelag, versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (22) ein integrierter Bestandteil des Hubtellers (5) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (24) des Klemmrings bzw. des Hubtellers schräg nach außen unten verläuft und mit Ablauföffnungen (25) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (22) alleine, gegebenenfalls zusammen mit dem Hubteller (5) auswechselbar ausgebildet ist.