DE2747396A1

DE2747396A1 - Abfuellmaschine fuer fluessige abfuellprodukte

Info

Publication number: DE2747396A1
Application number: DE19772747396
Authority: DE
Inventors: Richard Nelson Bennett
Original assignee: National Instrument Co Inc
Current assignee: National Instrument Co Inc
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1978-04-27
Also published as: US4073322A; ZA776288B; CA1093037B; IT1087262B; GB1590195A; CA1053628A

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Abfüllmaschine zum Füllen kleiner Behälter mit einer exakt bestimmbaren Menge eines flüssigen Abfüllproduktes .

Abfüllmaschinen zum Füllen kleiner Behälter sind an sich bekannt. So ist beispielsweise in der US-PS 3 237 661 eine Abfüllmaschine beschrieben, mit der gleichzeitig mehrere Behälter gefüllt werden können, die in einer Reihe auf einem stetig laufenden Förderband angeordnet sind. Der Nachteil dieser Maschinen ist, daß in der Zeiteinheit nur eine begrenzte Anzahl von Behältern gleichzeitig gefüllt werden kann. Wenn auch Begrenzungen bezüglich der Maximalgeschwindigkeit, bei der die Abfüllvorrichtungen arbeiten, bestehen, so sind sie doch derzeit von geringer praktischer Bedeutung, weil die mögliche Arbeitsgeschwindigkeit der Abfüllvorrichtungen höher als die praktisch mögliche Arbeitsgeschwindigkeit der Abfüllmaschine in ihrer Gesamtheit ist. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Abfüllmaschinen in ihrer Gesamtheit ist derzeit begrenzt durch die Arbeitsgeschwindigkeit des Förderbandes, die maximal möglich ist, ohne dessen sichere Arbeitsweise zu gefährden. Wird die Arbeitsgeschwindigkeit

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des Förderbandes nämlich unzulässig erhöht, so können die Behälter anfangen zu kippen und ihr Inhalt verschüttet werden. Wenn beispielsweise eine sechzehn Düsen aufweisende Abfüllmaschine gemäß der vorgenannten US-PS 3 237 661 verwendet wird und dabei jede Düse fünfzehnmal in jeder Minute eine bestimmte Menge eines flüssigen Produktes abgibt, würden damit theoretisch in jeder Minute 240 Behälter gefüllt werden können. Wenn auch die Abfüllvorrichtungen für eine solche Arbeitsgeschwindigkeit geeignet sind, würde ihre Ausnutzung durch die für in einer Reihe angeordnete Behälter notwendige Arbeitsgeschwindigkeit des Bandförderers unmöglich sein. Mit fünfzehn Füllungen je Minute - wobei für jede Füllung ein Ansaugtakt und ein Ausstoßtakt der als Kolbenpumpen ausgebildeten Abfüllvorrichtungen erforderlich ist - würde jede Füllung γ=· = 4 Sekunden benötigen. Da das Ausstoßen (der Arbeitstakt der als Pumpen wirkenden Abfüllvorrichtungen) während einer Umdrehung der Pumpenwelle um 180 je Ausstoßtakt erfolgt und da bei jedem Arbeitstakt etwa 30° Umdrehung der Pumpenwelle für jedes Heben und Senken des Trägers der sechzehn Düsen benötigt werden, bleiben je Arbeitstakt nur 120 Umdrehung der Pumpenwelle übrig, während der die sechzehn gefüllten Behälter aus dem Bereich der Düsen entfernt werden müssen und für die nächste Füllung an ihrer Stelle sechzehn leere Behälter in den Bereich der Düsen gebracht werden müssen.

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Die Zeit für das Entfernen der gefüllten Behälter und das Ersetzen durch leere Behälter würde deshalb 4 χ -tctj = 1,33 Sekunden betragen. Unter der Voraussetzung, daß der Durchmesser der Einfüllöffnung jedes Behälters 76,2 mm beträgt, muß das Förderband in 1,33 Sekunden um etwa 1,2 m v/eiter bewegt werden. Das wiederum würde eine Vorschubgeschwindigkeit des Förderbandes von etwa 91,4 cm je Sekunde oder 54,86 m je Hinute bedeuten. Wird schließlich ein Schlupffaktor von 1,15 unterstellt - ein realistischer Wert - würde die tatsächlich benötigte Geschwindigkeit des Förderbandes 54,86 χ 1,15 = 63,1 m je Minute betragen müssen. Diese Geschwindigkeit wäre für eine sichere Arbeitsweise zu hoch und würde die Behälter zum Kippen und die Füllung zum überschwappen veranlassen.

Gemäß der US-PS 3 322 167 ist es auch bereits bekannt, die Behälter in einer Doppelreihe anzuordnen. Da bei dieser Lösung die Behälter in einer Doppelreihe angeordnet sind und die Düsen in entsprechender Weise als zwei Düsensätze angeordnet sind und mit doppelt wirkenden Pumpen als Abfüllvorrichtungen zusanmenarbeiten, kann die Transportgeschwindig keit des Bandförderers gegenüber der Lösung gemäß der US-PS 3 237 661 reduziert werden, und zwar zur Erreichung eines vergleichbaren Arbeitsergebnisses um die Hälfte auf etwa 31,39 ra je Minute bei Anwendung von acht Düsen in jeder

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Reihe, d.h. in dar verfügbaren Zeit von 1,33 Sekunden müssen nur acht Behälter bewegt werden, um in jeder Minute 240 Behälter füllen zu können. Es ist jedoch auch eine Vorschubgeschwindigkeit von etwa 31 m je Minute für den Bandförderer so hoch, daß die Behälter überschwappen können.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die vorgenannten Mängel und Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden und eine mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit betreibbare Abfüllmaschine vorzuschlagen, mit der in jeder Minute eine sehr große Anzahl von Behältern gefüllt werden kann, auch wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Bandförderers in vertretbaren Grenzen gehalten wird, um ein Kippen der Behälter und ein überschwappen des Füllgutes zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemaß eine Abfüllmaschine vorgeschlagen, bei der die zu füllenden Behälter im Abfüllbereich in zwei Reihen angeordnet sind, während die Abfüll- bzw. Auslaßdüsen in einer Reihe an einem Düsenträger angeordnet sind und die Bewegungen der Behälterreihen und des Düsenträgers so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einem Vorschubtakt der Fördervorrichtung die Behälter einer Reihe gefüllt werden, anschließend der Düsenträger in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird, um beim nächsten Vorschub-

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takt der Fördervorrichtung die Behälter der zweiten Reihe zu füllen, während gleichzeitig die vorher gefüllten Behälter der ersten Reihe durch leere Behälter ersetzt werden.

Hit einer Lösung gemäß der Erfindung kann zur Erreichung eines vergleichbaren Arbeitsergebnisses, d.h. zum Füllen einer gleichen Behältermenge in der Zeiteinheit, die Vorschubgeschwindigkeit der mit einem Förderband arbeitenden Fördervorrichtung auf die Hälfte der Vorschubgeschwindigkeit der Lösung gemäß der US-PS 3 322 167 und auf ein Viertel der Vorschubgeschwindigkeit der Lösung gemäß der US-PS 3 237 661 reduziert werden.

Bei der Lösung gemäß der Erfindung weicht die Bewegung des Düsenträgers insofern von den bekannten Lösungen ab, als bei den bekannten Lösungen der Düsenträger nur ein Heben und Senken der Düsen ermöglichen mußte, um beim Einfülltakt die Düsen in die Behälter einzubringen und anschließend die Düsen wieder aus den Behältern zurückzuziehen, während bei der Erfindung der Düsenträger noch zusätzlich zwischen zwei Endstellungen quer zu der Förderrichtung des Förderbandes bewegbar sein muß, um die Düsen über jede der beiden Behälterreihen bringen zu können.

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Um die zusätzliche Verstellbewegung des Düsenträgers bewirken zu können, ist eine doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorrichtung vorgesehen, bei der ein pneumatisches Druckmittel unter Druck wechselweise den beiden Enden des Zylinders zu beiden Seiten des Kolbens zuführbar ist, wobei die Umschaltung der Füllung von einem auf das andere Zylinderende mittels eines Solenoidventiles in Abhängigkeit von der Stellung des Pumpenkolbens erfolgt, während in entsprechender Weise die jeweils andere Zylinderseite geöffnet wird, um das Abströmen des Druckmittels zu ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal werden die leeren Behälter automatisch der einen oder anderen Reihe zugeführt, und zwar unter Verwendung einer keilförmigen Führung, so daß die Anwendung mechanisch bewegbarer Teile weitgehend vermieden ist und die Vorrichtung baulich erheblich vereinfacht ist.

Im übrigen kann bei der erfindungsgemäßen Abfüllmaschine jede geeignete Indexierungsvorrichtung Anwendung finden, wie sie beispielsweise in den US-Psen 3 067 786 und 3 237 661 beschrieben sind. Vorzugsweise sollte jedoch für die Bestimmung des Vorschubes der Behälter eine Indexierungsvorrichtung mit einem sternförmigen Indexierungsrad Anwendung finden,

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wie es im Einzelnen in der US-Patentanmeldung 708 635 von Sidney Rosen vom 26. Juli 1976 und mit dem Titel "Star Wheel Indexing System for Automatic Filling iiachines" beschrieben ist, deren wesentlichen Teile, so v/eit nötig, in der vorliegenden Anmeldung nochmals beschrieben sind. Demzufolge ist ein Sternrad frei drehbar auf einem vertikalen Zapfen gelagert und an seiner Unterseite mit einem nach unten ragenden Zapfen versehen, der mit einem zurückziehbaren Anschlag zusammenwirkt. Solange Zapfen und Anschlag in Anlage aneinander gehalten sind, ist das Sternrad an seiner freien Drehung gehindert. Der Anschlag ist außer Eingriff mit dem Zapfen zu bringen, z.B. mittels eines Elektromagneten infolge des Schließens eines Kontaktes mit einem auf einer Steuerwelle angeordneten Nocken. Ist der Anschlag außer Eingriff mit dem Zapfen des Sternrades gebracht, so kann sich das Sternrad unter der Einwirkung der mit dem endlosen, stetig laufenden Förderband geförderten Behälter drehen, bis der Anschlag erneut in den Bewegungsbereich des Zapfens gebracht wird und der Anschlag über dem Zapfen das Rad anhält. Die Außenkontur des Sternrades ist dabei so gewählt, daß es eine Anzahl zahnförmiger Vorsprünge aufweist, die in der Kontur der Außenkontur der zu füllenden Behälter angepaßte Taschen begrenzen. Es ist dem Bewegungsbereich der Behälter und

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dem Bewegungsbereich des Anschlages entsprechend zugeordnet, d.h. je ein Behälter soll in eine der Taschen eintreten können, um das Sternrad mitzunehmen und in Umdrehung zu versetzen, während andererseits der Anschlag in den Bewegungsbereich des Stiftes des Sternrades einbringbar sein soll, um die Bewegung des Sternrades beenden zu können. Das Anhalten eines Behälters bewirkt auch ein Anhalten aller nachfolgenden Behälter der gleichen Reihe, während die vorher mit dem Sternrad indexierten und mit dem Förderband bewegten Behälter weiter bewegt werden, um gefüllt und zu einer Abgabestelle gebracht zu werden.

Demnach verhindert eine erfindungsgemäße Abfüllmaschine die Mangel und Nachteile bekannter Maschinen mit einfachen Mitteln. Die Erfindung ermöglicht weiter eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Abfüllmaschine, bei der die Zahl der in der Zeiteinheit zu füllenden Behälter gegenüber bekannten Maschinen erhöht werden kann, ohne daß die Gefahr eines Kippens der Behälter besteht. Dadurch wiederum ist die Gefahr eines überschwappens des abgefüllten, flüssigen Produktes aus den gefüllten Behältern vermieden. Es ist ferner die Gefahr des Verschmutzens der Abfüllmaschine mit verschüttetem Abfüllgut vermieden. Die erfindungsgeraäße Abfüllmaschine kann einfach im Aufbau sein und ihre Steuerung und Regelung kann einfach sein. Für den bestimmungsgemäßen Zweck arbeitet sie schließlich sehr zuverlässig.

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Figurenbeschreibung

Aufbau, Wirkungsweise sowie Vorteile der erfindungsgemäßen Maschine ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Abfüllmaschine. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in schematlscher Darstellung eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abfüllmaschine und

Fig. 2 ein Diagramm, um die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Abfüllmaschine mit der Arbeitsweise mit einer konventionellen Abfüllmaschine zu vergleichen, bei der die zu füllenden Behälter in einer Reihe angeordnet sind.

In der Zeichnung und insbesondere in Fig. 1 ist die Abfüllmaschine gemäß der Erfindung nur schematisch dargestellt, was insbesondere für die Abfüllvorrichtung bzw. -pumpen, deren Antrieb, den Düsenträger und die einzelnen Abfülldüsen, den vertikal wirkenden Antrieb zum Heben und Senken des Düsenträgers bzw. der Düsen, die Indexierungsvorrichtung, die Transportvorrichtung und deren Steuerung gilt, die an

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sich bekannt und deshalb als solche nicht Gegenstand der Erfindung sind. Die Abfüllvorrichtungen entsprechen beispielsweise der US-PS 2 807 213, der Mechanismus zum Heben und Senken des Düsenträgers kann der US-PS 3 2 37 661 oder der US-Anmeldung 512 351 von Sidney Rosen vom 4. Oktober 1974 und mit dem Titel "Fluid Filling Machine" entsprechen. Der Indexierungsmechanismus kann den US-Psen 3 067 786 und 3 237 661 oder der bereits erwähnten US-Patentanmeldung 708 635 entsprechen.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Abfüllmaschine 10 weist einen üblichen Antriebsmotor 11 im Maschinengehäuse auf und eine übliche Abfüllvorrichtung 16 für jede der Abfülldüsen. Bei einer Abfüllmaschine mit sechzehn Abfülldüsen sind demnach sechzehn solcher Abfüllvorrichtungen vorgesehen, wobei zwecknäßigerweise aber nur beispielhaft, auf jeder Seite des Maschinengehäuses acht Abfüllvorrichtungen vorgesehen sind. Diese Abfüllvorrichtungen schließen eine Pumpe ein und werden in üblicher Weise von dem ilotor 11 angetrieben, beispielsweise mittels separater Pumpenwellen, die mit entsprechenden Exzentern zusammenwirken, oder es können zwei oder mehr Abfüllvorrichtungen gemeinsam angetrieben werden, wie es beispielsweise in der US-Patentanmeldung 714 903 von Sidney Rosen vom 16. August 1976 und

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mit dem Titel "Convertible Filling Machine" beschrieben ist. Dabei sind mehrere Abfüllvorrichtungen so miteinander verbunden, daß die freien Enden ihrer Kolbenstangen über einen gemeinsamen Exzentertrieb von einer gemeinsamen Pumpenwelle 110 aus angetrieben werden, die gleichzeitig die Steuerwelle bilden kann.

Die Abfüllmaschine schließt ferner einen endlosen Bandförderer 20 ein, der die leeren Behälter vom Aufgabeende der Abfüllmaschine aus in den Abfüllbereich unter den Abfülldüsen und die gefüllten Behälter aus dem Abfüllbereich an das Abgabeende der Abfüllmaschine fördert. Die Abfüllmaschine schließt ferner einen üblichen Düsenträger 30 ein, der eine vorbestimmte Anzahl von Abfülldüsen trägt, wobei für das Ausführungsbeispiel sechzehn Abfülldüsen 31a bis 31p für eine gleichzeitige Auf- und Abwärtsbewegung (Heben und Senken der Abfülldüsen) und für eine gleichzeitige Bewegung horizontal und quer zur Bewegungsrichtung des Bandförderers an dem gemeinsamen Düsenträger 30 gelagert sind. Das Heben und Senken der Düsen dient dem Eintauchen der Düsen in die zu füllenden Behälter und dem Zurückziehen der Düsen aus den gefüllten Behältern, während die Querbewegung der Düsen dazu dient, sie über die eine oder die andere von zwei Behälterreihen zu bringen. Für die Bewirkung

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50 zu beiden Seiten des Kolbens 51 mit pneumatischem Druckmittel kann der Düsenträger 30 in den beiden Richtungen des Doppelpfeiles \ verstellt werden. Bei der Umsetzung der erfindungsgenäßen naschine in die Praxis müssen selbstverständlich geeignete Führungen vorgesehen v/erden, die die Exaktheit der verschiedenen Verstellbewegungen gewährleisten. Da es sich hierbei jedoch um konventionelle Bauteile handelt, ist auf ihre Darstellung mit Rücksicht auf die Klarheit der Darstellung der schematisch dargestellten 3auteile verzichtet worden.

Das Förderband des Bandförderers 20 ist doppelt so breit wie üblich. Es fördert die leeren Behälter vom Einlaßende der ilaschine durch einen einzigen Zuführungskanal 120, der sich in die beiden Führungskanäle 121,122 aufteilt. Die beiden Führungskanäle 121,122 bilden von der Lippe eines feststehenden Teiles 123 an die beiden Förderlinien 1 und 2 der Abfüllmaschine. Die Bewegungsrichtung der Behälter ist durch einen Pfeil 21 angezeigt. Nahe dem Abgabeende der Abfüllmaschine vereinigen sich die beiden Förderkanäle 121,122 im Bereich der Lippe eines Führungskörpers 125 wieder zu einem einzigen Abführungskanal 124, der zum Abgabeende der Abfüllmaschine führt. Die Kanäle 121-124 sind beispielsweise durch geeignete Führungsstangen 120a und 120b,

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der Querbewegung weist der Düsenträger ein sich in der Bewegungsrichtung des Bandförderers 20 erstreckendes Bauteil 32 auf, das Durchbrechungen insbesondere in der Form von Langlöchern zur Aufnahme der einzelnen Abfülldüsen in deren korrekter Position aufweist. Dieses Tragelement 32 ist mit sich in Querrichtung des Bandförderers erstreckenden Tragstangen 33,34 mittels Anschlußstücken 35 verbunden. Die Tragstangen 33,34 sind verschiebbar in Gleitführungen 37,38 und 37',38* gelagert, die die Bewegung der Tragstangen quer zur Bewegungsrichtung des Bandförderers relativ zu einem Tisch 36 zulassen, der seinerseits auf vertikalen Trägern gehalten ist, die in vertikalen Führungen 39,40 verstellbar sind, so daß der Düsenträger 32 mit den Teilen 33 bis 36 und mit ihm die Abfülldüsen in einander entgegengesetzten vertikalen Bewegungsrichtungen bewegbar und damit heb- und senkbar sind. In seiner Mitte ist das Tragelement 32 mit einer weiteren Querstange 41 verbunden, die in einem Gleitlager 42 des Tisches 36 verstellbar gelagert ist, um Querbewegungen des Tragelementes relativ zum Tisch 36 zu ermöglichen, während das Tragelement 32 die vertikalen Bewegungen des Tisches 36 mitmacht. Das freie Ende der Stange 41 ist mit der Kolbenstange eines Kolbens 51 einer pneumatischen Stellvorrichtung 50 verbunden. Durch wechselweises Füllen und Entleeren der beiden Zylinderräume der Stellvorrichtung

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121a und 121b, 122a und 122b sowie 124a und 124b und durch entsprechend abgewinkelte Übergangs-Führungsstangen 127a und 127b, 128a und 128b gebildet, die alle durch übliche Ilittel verstellbar sein können, um die Weite der Kanäle der unterschiedlichen Dicke und Außenkontur verschiedener Behältertypen anpassen zu können.

Die pneumatische Stellvorrichtung 50 wird von einem SoIenoidventil 55 gesteuert, dessen Eingang 56 mit einer pneumatischen Druckmittelquelle verbindbar ist und dessen Auslässe 57 und 58 mittels Leitungen 52,53 mit den beiden entgegengesetzten Enden des Zylinders der Stellvorrichtung 50 verbindbar sind.

Die Indexierungsvorrichtungen 60 und 60' der erfindungsgemäßen Abfüllmaschine sind im wesentlichen so ausgebildet, wie es in der US-Patentanmeldung 708 635 beschrieben ist. Sie entsprechen in ihrer Konstruktion einander, so daß es ausreicht, eine der beiden Vorrichtungen näher zu beschreiben. Jede Vorrichtung 60, 60' weist ein Sternrad 61 mit einer Anzahl von nach außen gerichteten Zacken oder Gabeln auf, die eine der Anzahl der gleichzeitig zu füllenden Behälter entsprechende Anzahl von Taschen bilden. Im Ausführungsbeispiel bilden also sechzehn Zacken oder Gabeln sechzehn Taschen,

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deren Innenkontur in etv/a der Außenkontur der zu füllenden Behälter entspricht, zumindest in dem Teil der Behälter, der vom Sternrad erfaßt wird. Jedes Sternrad 61 ist frei drehbar gelagert und so angeordnet, daß es von den durch die Kanäle 121 und 122 geförderten Behältern angetrieben wird, solange es nicht blockiert wird. Zum Indexieren ist jedes Sternrad an seiner Unterseite mit einem nicht gezeichneten Zapfen versehen, der zum Anhalten des Sternrades mit einem ebenfalls nicht gezeichneten Anschlag zusammenwirkt. Im Normalzustand ragt der Anschlag in den Bewegungsbereich des Zapfens. Mit einem Elektromagneten 62 kann er jedoch zurückgezogen und damit aus dem Bewegungsbereich des Zapfens gebracht werden, um dadurch eine volle, von den geförderten Behältern bewirkte Umdrehung des Sternrades zuzulassen, so daß sechzehn Behälter vom Bereich hinter dem Sternrad in den Bereich vor das Sternrad gelangen. Hat das Sternrad eine volle Umdrehung zurückgelegt, so schlägt sein Zapfen am Anschlag an und das Sternrad wird angehalten. Zwei drehbare Nockenscheiben 131,132 sind mit je einem Nocken 131*,132* versehen, um im gegebenen Zeitpunkt den jeweiligen Kontakt 133,134 zu schließen, wodurch über die zu der jeweiligen Steuereinheit 68,69 führende Leitung 66,67 der Elektromagnet 62 kurzzeitig erregt wird. In der Praxis wird der Schließkontakt 133 bzw. 134 die Wicklung des Elektromagneten mit Strom versorgen und erregen, so daß dieser den Anschlag

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zurückzieht und das von den Behältern angetriebene Sternrad 61 eine Umdrehung ausführen kann.

Das Solenoidventil 55 wird im gegebenen Zeitpunkt von Nocken 141' und 142' einer drehbaren Kurven- bzw. Nockenscheibe 141,142 betätigt, weshalb die Scheiben 141,142 ebenso wie die Kurven- bzw. Nockenscheiben 131,132 zum gleichsinnigen Umlauf auf einer gemeinsamen Steuerwelle 111 angeordnet sind, die über ein Reduktionsgetriebe 112 von einem Antriebsmotor 11 angetrieben wird. Die Antriebsverhältnisse zwischen dem Motor 11, dem Geschwindigkeitswechselgetriebe 112 und der Welle 111 einerseits und dem Motor 11 und der Welle 110 andererseits sind so gewählt, daß zwischen der Welle 111 und der Welle 110 ein Geschwindigkeitsverhaltnis 1:2 besteht.

über die Welle 110 ist der Antriebsmotor 11 direkt oder indirekt auch mit der Nockenscheibe 150 gekoppelt, die mit ihren Nocken 151 den Düsenträger 30 nach unten bewegt, um vor dem Einfülltakt der Abfüllvorrichtungen 16 die Abfülldüsen in die zu füllenden Behälter eintauchen zu lassen. Hierzu sind übliche Nockenrollen und mechanische Nockengestänge vorgesehen, um die von der Nockenscheibe 150 ausgelösten Bewegungen auf den Tisch 36 zu übertragen und dessen Vertikalbewegungen mittels der Vertikalführungen zu bewirken. Mit dem Tisch 36 wird auch die Stellvorrichtung 50 vertikal bewegt.

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Die Verbindung zwischen den sechzehn Abfüllvorrichtungen 16 und den Abfülldüsen 31a bis 31p wird durch geeignete Schlauchverbindungen 17 bewirkt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende.

Während des Betriebes der Maschine läuft das Förderband 20 mit einer eingestellten Geschwindigkeit ständig um. Der Antriebsmotor 11 treibt die Abfüllvorrichtungen 16 über die Pumpenantriebswelle(n) 110 so an, daß diese je Minute fünfzehn komplette Abfülltakte durchführen, was natürlich nur beispielhaft angenommen ist. Das bedeutet, daß die Pumpenantriebswelle(n) 110 fünfzehn Umdrehungen in der Minute ausführt bzw. ausführen. Dies wird mit der entsprechenden Ausgestaltung der Getriebeanordnung zwischen dem Motor 11 und der Welle 110 bewirkt. Darüber hinaus ist auch die Drehzahl des Motors durch übliche Mittel regelbar.

Im folgenden wird nun lediglich von einer Pumpenantriebswelle 110 gesprochen, obwohl an ihrer Stelle grundsätzlich auch mehrere solcher Wellen vorgesehen sein können.

Während jeder Umdrehung der Pumpenantriebswelle 110 der Abfüllvorrichtungen 16 führt jede Abfüllvorrichtung einen Ansaug- oder Leertakt während einer Umdrehung der Antriebs-

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welle um 180 aus und einen Abfüll- oder Arbeitstakt während einer Drehung der Antriebswelle um weitere 180° . In Fig. zeigt die untere Kurve I die Vertikalbewegungen und Stellungen der Abfülldüsen als Funktion der Umdrehung der Pumpenantriebswelle bei einer Abfüllmaschine konventioneller Bauweise mit in einer Reihe angeordneten Behältern, während die obere Kurve II die entsprechenden Verhältnisse bei einer erfindungsgemäßen Maschine mit der Anordnung der zu füllenden Behälter in Doppelreihe zeigt. Im Punkt A der Kurve II sind der Düsenträger und der Kolben 51 in der anderen Endstellung als sie in Fig. 1 gezeigt ist, d.h. in einer Stellung, in der die Düsen 31a bis 31p sich über den leeren Behältern im Kanal 121 (Reihe 1) befinden, die in ihrer Position durch das angehaltene Sternrad 61 gehalten werden, das dem Kanal 121 zugeordnet ist. Während die Pumpenantriebswelle 11 um etwa 30° gedreht wird, die den letzten 30° des /vnsaugtaktes entsprechen, was dem Weg vom Punkt Λ zum Punkt B des Nockens 151 und dem Weg vom Punkt A zum Punkt B von Fig. 2 entspricht, wird der Düsenträger 30 gesenkt, um dadurch die Düsen 31a bis 31o in die leeren Behälter des Kanals 121 einzuführen. Auf dem Weg von Punkt B nach Punkt C, was einer Umdrehung der Pumpenantriebswelle um 180° entspricht, führen die Abfüllvorrichtungen den Arbeitstakt aus, wobei eine vorbestimmte Ilenge des abzufüllenden Produktes in die Behälter gelangt.

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Im Punkt C beginnt der Ansaug- oder Leertakt der Abfüllvorrichtungen, und der Nocken 151 veranlaßt den Beginn des Zurückziehens der Düsen aus den Behältern, was nach einer Umdrehung der Pumpenantriebswelle um etwa weitere 30 im Punkt D beendet ist. In diesem Punkt schließt der Nocken 131' der Nockenscheibe 131 den Kontakt 133, um den Elektromagneten 62 kurzzeitig zu erregen, den Anschlag aus dem Bereich des Zapfens auf der Unterseite des Sternrades der Indexierungsvorrichtung 60 zurückzuziehen und eine freie, vollständige Umdrehung dieses Sternrades unter der Wirkung der geförderten Behälter zuzulassen, so daß eine Indexierung für zweimal sechzehn Behälter erfolgt, was bedeutet, daß die bis dahin befüllten, in Pig. 1 durch Anlage der Oberseite iu der Art einer Sehraffur gekennzeichneten sechzehn Behälter, die bis dahin vom stillstehenden Sternrad festgehalten waren, freigegeben werden, aus dem Abfüllbereich gefördert und durch sechzehn leere Behälter ersetzt werden, die nun in den Bereich unter den Abfülldüsen gelangen. Im Punkt 0 schließt der Nocken 141* der Nockenscheibe 141 den Kontakt 143, wodurch das Solenoidventil 55 erregt wird, so daß Druckluft vom Auslaß 57 über die Leitung 52 zum äußeren Ende des Zylinders der Stellvorrichtung 50 gelangt mit dem Ergebnis, daß der Düsenträger 30 aus dem Bereich über dem Kanal 121 in die Füllstellung über dem Kanal 122 gemäß Fig. 1 gelangt.

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Im Punkt E bewirkt der Nocken 151 erneut ein Absenken des Düsenträgers 30, wobei diesesmal die Düsen 31a bis 31p in die leeren Behälter des Kanals 122 eingeführt werden, die dort durch das stillstehende Sternrad 61 der Indexierungsvorrichtung 60' in ihrer Stellung festgehalten werden. Das Sternrad selbst wird wiederum durch das Zusammenwirken des Anschlages mit dem Zapfen auf der Unterseite des Sternrades festgehalten. Das Absenken des Düsenträgers ist im Punkt F beendet, wo der Ausstoßtakt der Abfüllvorrichtungen 16 beginnt, der bis zum Punkt G dauert. Im Punkt G veranlaßt der Nocken 151 den Düsenträger 30 nach oben zu gehen, um dabei die Düsen aus den nun gefüllten Behältern des Kanales 122 (Reihe 2) zurückzuziehen. Im Punkt H schließt der Nocken 132' der Nockenscheibe 132 den Kontakt 134, um dadurch kurzzeitig den Anschlag vom Zapfen des dem Kanal 122 zugeordneten Sternrades 61 zurückzuziehen und so durch eine volle Umdrehung des Sternrades sechzehn gefüllte Behälter vorrücken zu lassen. Darüber hinaus schließt im Punkt H der Nocken 142' des Nockenrades 142 den Kontakt 144, was bewirkt, daß das Solenoidventil 55 den Drucklufteinlaß 56 mit dem Auslaß 58 verbindet, wodurch der Kolben 51 im pneumatischen Zylinder der Stellvorrichtung 50 aus der in Fig. 1 gezeichneten Endstellung in seine andere Endstellung verstellt wird. Im Punkt I veranlaßt der Nocken 151 erneut den Düsenträger 30 zur Abwärtsbewegung, so daß die Düsen 30a bis 30p erneut in

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leere Behälter abgesenkt werden, die nun im Kanal 121 unter den Düsen sich befinden. Das Ausstoßen des Abfüllproduktes aus den Abfüllvorrichtungen beginnt erneut im Punkt J. Im Punkt I beginnt der nächste Arbeitstakt wie im Punkt A.

Während der Düsenträger während jedes Arbeitstaktes der Abfüllvorrichtungen 16 einmal gesenkt und einmal angehoben wird, d.h. einmal während jeder Umdrehung der Pumpenantriebswelle 110, erfolgt die selektive Erregung der Indexierungsvorrichtungen 60 und 60¹, d.h. die Freigabe ihres jeweiligen Sternrades zur Umdrehung, nur während jeder zweiten Umdrehung der Puiapenantriebswelle 110. Das gleiche gilt für das selektive Erregen des Solenoidventiles 55. Deshalb werden die Nockenscheiben 131,132,141 und 142 mittels der Steuerwelle mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die halb so groß wie die Geschwindigkeit der Pumpenantriebswelle 110 ist, die die Kolben der Abfüllvorrichtungen 16 bewegt und die Drehung der Nockenscheibe 150 mit dem Nocken 151 bewirkt.

Ein Vergleich der unteren Kurve I der Fig. 2, die den Ausstoßzyklus einer Abfüllmaschine mit sechzehn Abfüllvorrichtungen und fünfzehn Arbeitszyklen je Minute gemäß der US-PS 3 237 661 zeigt, mit der Kurve II, in der der ausgezogene Kurventeil das Abfüllen in die Behälterreihe 1 und der unterbrochen gezeichnete Kurventeil das Abfüllen in die Behälter-

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reihe 2 darstellt, zeigt, daß die für die Bewegung der sechzehn Behälter zur Verfügung stehende Zeit in der Kurve I einer Umdrehung der Pumpenantriebswelle um etwa 120°, d.h. 1,33 Sekunden beträgt, bei angenommenen fünfzehn Arbeitszyklen je Minute. Demgegenüber beträgt bei einer Maschine nach der Erfindung die für die Bewegung der sechzehn Behälter in jeder Behälterreihe zur Verfügung stehende Zeit etwa 480° (der Bereich vom Punkt D zum Punkt I), was ein Verhältnis von etwa 4:1 ergibt.

Werden die Werte der obigen Kalkulation zugrundegelegt, so ergibt sich, daß die 9,14 cm, entsprechend den sechzehn Behältern mit einem Durchmesser von je 76,2 nun, die je Arbeitszyklus bewegt werden müssen, nunmehr nur in mehr als vier Sekunden zurückgelegt werden müssen. Selbst wenn aber nur vier Sekunden unterstellt werden, würde das eine Bandvorschubgeschwindigkeit von etwa 18,3 m je Minute, unter Berücksichtigung eines Schlupffaktors von 1,15 eine Geschwindigkeit von etwa 21 m je Minute ergeben, ein in zulässigen Grenzen liegender Wert.

Bei einer Abfüllmaschine gemäß der Erfindung sind keine mechanisch bewegbaren Leitvorrichtungen nötig, weil die Leitkörper 123,125 in Verbindung mit den abgewinkelten Führungsstangen 127a,127b und 128a,128b während des Betriebes,

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d.h. bis auf eine gegebenenfalls notwendige Anpassung an die Behälterkontur, als starre Führungen fungieren, trotzdem aber den gewünschten Zweck zuverlässig gewährleisten. Es ist lediglich erforderlich, die Kante oder Lippe des Leitkörpers 123 dem Indexierungsrad 61 so zuzuordnen, daß sie in der gleichen vertikalen Querebene liegt wie die in Querrichtung des Förderbandes weisende Mittellinie des Behälters, der in dem Führungskanal mit dem gerade festgehaltenen Indexierungsrad der letzte ist. In Fig. 1 ist das für den Behälter 201 gezeigt, dessen Quermittellinie die Lippe des Leitkörpers 123 schneidet und der im Führungskanal 122 vom angehaltenen Indexierungsrad 61 der Indexierungsvorrichtung 60' aus der letzte ist. Mit dieser Anordnung werden die Behälter im Führungskanal 120 solange vorwärtsbewegt, wie einer der beiden Führungskanäle 121,122 nicht vollständig mit Behältern gefüllt ist. Der letzte Behälter in dem bereits gefüllten Führungskanal, im dargestellten Beispiel der Behälter 201 des Kanals 122, wirkt dabei unterstützend als Führung für die aus dem Kanal 120 in den noch nicht gefüllten der Führungskanäle 121,122 eintretenden Behälter. Der letzte Behälter 201 des gefüllten Führungskanales 122 leitet die aus dem Führungskanal 120 austretenden Behälter in den Führungskanal 121, dessen Indexierungsrad 61 sich dreht, um die ersten sechzehn gefüllten

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Behälter aus dem Kanal 121 austreten zu lassen. Hierdurch und durch die Vermeidung ständig zu bewegender mechanischer Führungselemente ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr einfach.

Die Anwendung der Erfindung kann dadurch modifiziert werden, daß ein Vielfaches von zwei Behälterreihen vorgesehen wird. Beispielsweise kann eine Behälterführung in zwei Behälterführungen aufgeteilt werden, die sich dann ihrerseits wieder in je zwei Führungen aufteilen, so daß mit insgesamt vier Behälterreihen gearbeitet werden kann. Im Ausführungsbeispiel wäre dann die Hälfte einer solchen Vorrichtung dargestellt, wobei der Führungskanal 120 einer von zwei entsprechenden, in einen gemeinsamen Führungskanal mündenden Kanäle wäre. Die Abfüllmaschine hat dann einen Düsenträger mit zwei parallelen Reihen von Abfülldüsen, die dann zwischen einer ersten und dritten sowie zweiten und vierten Behälterreihe verstellbar sind. Um die gleiche Zahl von Behältern in der Zeiteinheit füllen zu können, kann die Vorschubgeschwindigkeit des Bandförderers dann nochmals um etwa die Hälfte gesenkt werden. Selbstverständlich kann dabei auch von vornherein mit zwei Ausgangsführungskanälen gearbeitet werden, statt diese von einem gemeinsamen Führungskanal ausgehen zu lassen..

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Das Ausführungsbeispiel soll die Erfindung erläutern, nicht dagegen begrenzen. Die beispielhafte Lösung kann vom Fachmann vielfach abgewandelt werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu berühren oder zu beeinträchtigen.

Zusammenfassend ist also für die Erfindung wesentlich: Eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Abfüllmaschine zum Einfüllen eines flüssigen Produktes in relativ kleine Behälter. Ein kontinuierlich arbeitender Bandförderer bringt leere Behälter in ihre Füllposition unter Abfülldüsen, wo die leeren Behälter mit einer Indexierungsvorrichtung in ihrer Füllstellung gehalten werden. Während des Abfüllvorganges werden die Abfülldüsen in die noch leeren Behälter abgesenkt, das abzufüllende Produkt gelangt durch die Düsen in die Behälter, und anschließend werden die Düsen wieder aus den nunmehr gefüllten Behältern zurückgezogen. Die Behälter werden dann durch eine entsprechende Stellung der Indexierungsvorrichtung mit dem Bandförderer aus dem Füllbereich entfernt. Ein einziger Führungskanal gabelt sich stromaufwärts des Abfüllbereiches in zwei etwa parallele Führungskanäle auf, von denen jeder mit seiner Indexierungsvorrichtung versehen ist. Die Abfülldüsen sind in ihrer Gesamtheit zwischen den beiden Führungskanälen verstellbar, so daß alternativ die Behälter jeweils eines, dann des anderen Führungskanals gefüllt und die gefüllten Behälter entfernt werden.

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Claims

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Anmelder; JATIOWaL IMSTRUiEiIT COMPANY INC. 4119-27 Fordleigh Road, Baltimore • laryland 21215, U.S.A.

Titel: Abfüllmaschine für flüssige Abfüllprodukte Patentansprüche

1.) Abfüllmaschine zum Abfüllen eines flüssigen Produktes in Behälter mit einer Anzahl von Abfülldüsen, die einer entsprechenden Anzahl von Abfüllvorrichtungen zugeordnet und an einen Düsenträger gehalten sind, wobei der Düsenträger heb- und senkbar ist, um die Abfalldüsen in die unter ihnen befindlichen Behälter zu deren Füllen einzuführen bzw. nach dem Füllen der Behälter aus diesen zurückzuführen, mit einer Indexierungsvorrichtung zum Anhalten der zu füllenden Behälter unter den Düsen auf einem kontinuierlich fördernden Förderer, insbesondere Bandförderer und zum Freigeben des Weitertransportes der gefüllten Behälter und mit einer Steuerung zur gegenseitigen Abstimmung der Tätigkeiten der Indexierungsvorrichtung, der Heb- und Senkvorrichtung des Düsenträgers und der Abfüllvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu füllenden Behälter in zwei parallelen Reihen (121,122) unterhalb einer Reihe von Abfülldüsen (31) angeordnet sind, wobei die Abfülldüsen quer zur Bewegungsrichtung der zu füllenden Behälter verstellbar sind, um wechselweise die Behälter

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einer der beiden Reihen füllen zu können, während die Behälter der jeweils anderen Reihe aus dem Bereich der Abfiilldüsen entfernt und durch leere Behälter ersetzt werden.

2. Abfüllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Reihe unterhalb der Abfülldüsen (31) eine der Anzahl der Abfülldüsen entsprechende Anzahl von Behältern zum Füllen bereit steht.

3. Abfüllmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich unterhalb der Abfülldüsen (31) zwei Führungskanäle (121,122) für je eine Reihe von zu füllenden Behältern vorgesehen ist und beide Führungskanäle stromaufwärts des Bereiches der Abfülldüsen durch Aufspalten eines Führungskanales (120) entstanden sind und sich stromabwärts des Bereiches der Abfülldüsen wieder zu einem Führungskanal (124) vereinigen.

4. Abfüllmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Führungskanäle (121,122) eine Indexierungsvorrichtung (60,6O¹) zu geordnet ist, die wechselweise den Behältervorschub unterbrechen bzw. freigeben.

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5. Abfüllmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Stellvorrichtung (50) zum Verstellen des Düsenträgers (30) quer zur Förderrichtung der zu füllenden Behälter und zum Festhalten des üüsenträgers über der Behälterreihe mit den gerade zu füllenden Behältern.

6. Tibfüllmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heb- und Senkvorrichtung (39,40) für den Düsenträger (30) diesen bei jedem Abfülltakt der Abfüllvorrichtungen (16) einmal hebt und senkt, während die Indexierungsvorrichtung (60,6O¹) jedes Führungskanales (121,122) den Behältertransport im jeweiligen Kanal nur jeden zweiten Abfülltakt v/echselweise freigibt bzw. sperrt.

7. Abfüllmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (50) doppeltwirkend ist und den Düsenträger (30) in beiden Verstellrichtungen zwangsweise zwischen den beiden Behälterreihen (121,122) verstellt.

3. Abfüllmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (50) eine pneumatisch betätigte Kolben-Zylinder-Einheit ist,

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deren Kolbenstange mit dem DüsentrKger (30) verbunden ist und deren Zylinderräume zu beiden Seiten des Stellkolbens (51) mittels eines Solenoidventiles (55) wechselweise an eine Druckmittelquelle (Druckmitteleinlaß 56) anzuschließen sind.

9. Abfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung leerer Behälter in den noch nicht mit Behältern gefüllten Führungskanal (121 bzw. 122) mittels einer während des Betriebes unverstellbaren Leitvorrichtung (127a, 127b, 123) erfolgt.

10. Abfüllmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Leitvorrichtung einen mit einer Führungskante versehenen Leitkörper (123) aufweist, der im übergang zwischen den beiden parallelen Führungskanälen (121, 122) und dem gemeinsamen Zuführungskanal (120) angeordnet ist, dessen Führungskante den Beginn der beiden parallelen Führungskanäle kennzeichnet und dessen an die Kante anschließenden Flächen zusammen mit entsprechenden Kanalwänden (127a,127b) den kontinuierlichen Übergang vom Zuführungskanal zu den Führungskanälen bilden.

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11. Abfüllmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskante des Leitkörpers (123) den Indexierungsvorrichtungen (60,6O¹) so zugeordnet ist, daß die Führungskante und der quer zur Bewegungsrichtung der Behälter gerichtete Durchmesser des Behälters (201), der in der von der Indexierungsvorrichtung angehaltenen Behälterreihe der letzte Behälter ist, in einer gemeinsamen Ebene liegen.

12. Abfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von den beiden parallelen Führungskanälen (121,122) zu einem gemeinsamen Abführungskanal (124) mit einem Leitkörper (125) gebildet wird, dessen Führungskante in den Abführungskanal weist.

13. Abfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Indexierungsvorrichtung (60,60*) ein Indexierungsrad (61) aufweist, auf dessen Umfang mit etwa gabelförmigen Vorsprüngen eine der Anzahl der Abfülldüsen (31) entsprechende Anzahl von Taschen gebildet ist.

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14. Abfüllmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur der Taschen auf dem Außenumfang jedes Indexierungsrades (61) der Behälterkontur zumindest angenähert ist.

15. Abfüllmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Indexierungsrad (61) so dem jeweiligen Führungskanal (121,122) zugeordnet ist, daß es von den mit der Fördervorrichtung geförderten Behältern angetrieben wird, bis es mit einem Anschlag angehalten wird, wenn dieser in Anlage an einem Zapfen auf der Unterseite des Indexierungsrades zur Anlage gebracht wird.

16. Abfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Bandförderer (20) als Fördervorrichtung das Förderband zumindest die Breite beider Führungskanäle (121,122) hat.

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