DE4015150A1 - Verfahren und vorrichtung zum positionieren von behaeltern in bezug auf fuellventile in fuellmaschinen durch eine greifvorrichtung welche durch kombinierte funktionen zusaetzliche bearbeitungen im muendungsbereich erlaubt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

In der Getränkeindustrie kennt man eine Vielzahl von Füllmaschinen und Abfüllverfahren. In all diesen sogenannten Behälterfüllmaschinen für Flaschen und Dosen benötigt man eine Einrichtung, um die Behälter an das Füllventil heranzubringen bzw. das Füllventil auf die Behälter abzusenken. Bekannt sind auch Vorrichtungen mit einer gabelförmigen Halterung, in welche z. B. Flaschen unterhalb des Mündungsbereiches eingeschoben werden und dann mittels dieser Vorrichtungen an die Füllventile eingeschoben werden und dann mittels dieser Vorrichtungen an die Füllventile angepreßt werden. Solche werden beispielsweise bei Abfüllmaschinen für PET-Flaschen eingesetzt. Auch verschiedene Ausführungsformen von heb- und senkbaren Zentriervorrichtungen in Verbindung mit Behälterhubelementen sind Stand der Technik. Für die bekannten Einrichtungen sind auch eine Vielzahl von Verfahren bekannt, um diese Zentrierungseinrichtungen mittels zusätzlich anbringbarer Spülbehälter in das Reinigungsverfahren der Füllmaschine einzubeziehen.

Bekannt sind auch Verfahren, bei welchen mittels einer zusätzlichen unteren Abdichtung an der Zentriervorrichtung gegen die Behälteraußenwandung in Verbindung mit einem gesonderten Behälterhubelement während des Anpreßvorganges den oberen Behälterteil in das am Füllventil angepreßte Zentrierelement einschließen und die Behältermündung nicht direkt an das Füllventil anpressen.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist die Tatsache, daß die Behälter unterhalb der Flaschenmündung ungleich ausgeformt sind und die Abdichtungen unterschiedlich beansprucht werden. Dadurch ergeben sich Unterschiede zwischen der Flaschenmündung und dem Ventilunterteil und damit auch Höhenunterschiede bei der Füllung der einzelnen Flaschen. Weiterhin können mit den bekannten Techniken nur sehr aufwendig Zusatzfunktionen oder auch Bearbeitungs- und Behandlungsmedien eingebracht bzw. abgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung aufzuzeigen, um mittels einer konstruktiv einfachen Vorrichtung Flaschen oder Dosen und andere Behältnisse beim Übergang in die Füllmaschine mittels einer Kombinationseinrichtung zu zentrieren, unterhalb der Mündung zu greifen und in der verfahrenstechnich gewollten Weise so mit dem Füllventil in Verbindung zu bringen, daß die Flasche exakt höhenpositioniert für den Füllvorgang zur Verfügung steht. Weiterhin sollen mit dieser Einrichtung auch zusätzliche Medienzuführung und Medienabführung in den verschiedenen Höhenpositionen der Behälter, insbesondere im Mündungsbereich, möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren und eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Behälter, beispielsweise die Flasche bei der Übergabe in die Füllmaschine durch das sich absenkende Kombinationselement zentriert und anschließend unterhalb der Mündung gegriffen. Das Kombinationselement senkt sich über eine Kurvenführung, wie die bislang bei Füllmaschinen bekannten Zentrierglocken, über das Behälteroberteil, und der Behälter wird gleichzeitig, im zentrierten Zustand, auf ein unterhalb des Ringkessels im Behälterniveau befindliches, radial exakt mit dem Ringkessel synchron laufendes Transportband übergeben.

Der Greifvorgang erfolgt mittels zweier sich radial aufeinanderzubewegender Halteelemente innerhalb des Kombinationselementes. Diese Halteelemente sind teilweise an der entsprechenden Stelle so ausgebildet, daß sie sich formschlüssig insoweit unterhalb der Mündung an den Behälter anlegen können, um diesen radial zu fixieren. Durch den Wulst unterhalb der Behältermündung (z. B. bei Flaschen verfahrenstechnisch bedingt) wird beim Anpressen der Behälter an das Ventilunterteil auch eine exakte Vertikalposition der Flasche erreicht.

Die Betätigung der Halteelemente innerhalb des Zentrierteils erfolgt mittels gleichgerichteter Drehbewegung der beiden Vertikalführungsstangen, welche durch einen entsprechenden Hebelmechanismus am oberen Ende der Vertikalführungsstangen bewirkt wird. Dadurch ist auch bei relativ kleinen Baumaß eine ausreichend große Öffnung der Elemente erreichbar, die es ermöglicht, in der Füllmaschine Verschlüsse auf die Behälter aufzubringen und Behälter mit Verschluß nach unten durch das Kombinationselement herauszuführen. Die normale Torsion der beiden Vertikalführungsstangen ergibt einen ausreichenden Federweg, um kleinere Ungenauigkeiten am Wulstbereich der Flaschen auszugleichen (z. B. Flaschennaht).

Das Zentrierteil mit den Halteelementen und der oberen Abdichtung kann so ausgeführt werden, daß die Mündung von außen mittels einer Verschlußaufbringeinrichtung erreicht werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Abdichtvorrichtung, unterhalb der Halteelemente in der Zentriereinrichtung angeordnet, die eine Abdichtung zwischen Zentrierung und Behälter nach unten bewirkt, indem sich diese Dichtung an den Behälter anlegt und so in einem an das Füllventil angepreßten Zustand eine zusätzliche Behandlung des äußeren Mündungsbereiches erlaubt. Dazu dient auch eine am oberen Teil des Kombinationselementes befindliche Dichtung zwischen Zentrierung und Unterteil des Füllelementes, ohne daß die Anpressung der Behältermündung erforderlich wird. Dabei bilden der nunmehr geschlossene Innenbereich des Kombinationselementes zusammen mit dem Behälter einen gemeinsam abgeschlossenen Innenbereich. Diese Abdichtung der Zentrierung nach unten kann auch bei Verwendung behälterähnlich ausgeführten Spüluntersätzen, bei Reinigungsverfahren der Füllmaschine, eingesetzt werden, um im geschlossenen Reinigungsverfahren das ganze Behälterhaltesystem im inneren Bereich in den Reinigungsprozeß einzubeziehen und erlaubt dadurch auch eine weitergehende Automatisierung der bekannten Reinigungsverfahren ohne Umbauten, da die Greifeinrichtung des beschriebenen Systems eine zusätzliche Verriegelung der Spülbehälter erübrigt.

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung erlaubt die Verriegelung der oberen Arbeitsposition durch eine entsprechend ausgebildete Klemmeinrichtung, welche die Vertikalführungsstangen so mit dem Ventil verbindet, daß keine Wirkkräfte während des Füll- und Behandlungsverfahrens durch Kurven aufgenommen werden müssen.

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung nach Anspruch 6 beinhaltet, daß jeweils in den beiden Vertikalführungsstangen eine axiale Bohrung verläuft. Über diese beiden Bohrungen können in das Zentrierelement Behandlungs- bzw. Arbeitsmedien eingebracht werden. Beispielhaft ist die Beaufschlagung des Abdichtelementes zur Abdichtung zwischen Kombinationselement und Behälter oder die Zu- bzw. Abführung eines Behandlungsmediums unterhalb der äußeren Behältermündung innerhalb der Zentriereinrichtung.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Abdichtelement am unteren Ende des Füllventils so ausgebildet, daß es wie eine Art Ringkolben vertikal aus dem Ventil bewegt werden kann. Durch Federkraft oder wie in dem Ausführungsbeispiel mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt, wird so auch eine Abdichtung zwischen Füllventil und Kombinationselement in variabler Höhenposition erreicht. Dadurch ist es möglich, über eine Verstellung der Vertikalkurvenführung die obere Arbeitsposition des Kombinationselementes zu verändern. Mit einer Veränderung der Höhenposition in Füllstellung in bezug auf die Behälteroberkante kann durch einfache Höhenverstellung innerhalb der Kurvenführung die Füllhöhe der Behälter verändert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Flaschenfüllmaschine mit der Anordnung der Vorrichtungen zum Zentrieren, Halten, Heben, Positionieren, Anpressen und Senken von Behältern;

Fig. 2 in schematischer Darstellung in Seitenansicht und teilweise auch geschnitten die Anordnung innerhalb der Füllmaschine in bezug auf Ringkessel und Füllventil;

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung im Schnitt die wesentlichen Teile der Vorrichtung und ihre Anordnung an einem Füllventil;

Fig. 4 vereinfachte Darstellung im Schnitt in bezug auf das Ventilunterteil kurz vor Anpressung und Abdichtung;

Fig. 5 vereinfachte Darstellung in Draufsicht und Seitenansicht, teilweise geschnitten, den Hebelmechanismus zur Ausführung der Drehbewegung der Vertikalführungsstangen und die Medienanschlüsse;

Fig. 6 vereinfachte Darstellung in Draufsicht, die Betätigungseinrichtung der Halteelemente sowie deren Stellungen innerhalb des Kombinationselementes, in bezug auf den Mündungsbereich einer Flasche;

Fig. 7 vereinfachte Darstellung im Schnitt, das angepreßte und abgedichtete Zentrierelement gegen das Abdichtelement im Ventilunterteil.

Die in der Fig. 1 dargestellte Füllmaschine besitzt die gemeinsam mit den Füllventilen am Ringkessel 2 angeordneten Kombinationselemente 1 mit der oberhalb des Ringkessels angeordneten Vertikalführungskurve 19 für das Heben und Absenken der Kombinationselemente. In dem Ausführungsbeispiel ist exakt in der Behälterzulaufebene des Flascheneinlauftisches ein radial unterhalb des Ringkessels mit diesem synchron laufendes Transportband 7 angeordnet. Gleichzeitig mit der Zentrierung der Behälter im Überschubstern werden die Behälter auf dieses Transportband übergeschoben.

Die Kombinationselemente mit ihren Führungen und der Betätigungseinrichtung sind, wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt, so angeordnet, daß das Kombinationselement (Zentrier- und Greifeinrichtung) 6 über die Vertikalführungsstangen 5 in einer entsprechenden Führung am Füllventil 3 mittels einer Kurvenrollenhalterung 18, auf welcher auch der für die Drehbewegung der Vertikalführungsstangen erforderliche Hebelmechanismus befestigt ist, auf der Vertikalführungskurve die vorgegebenen Hub- und Senkbewegungen durchführt.

Die Fig. 3 zeigt das über die Behältermündung abgesenkte Kombinationselement 6 mit den darin angeordneten Halteelementen 8, welche zur Durchführung des Greifvorganges mit den beiden Vertikalführungsstangen so verbunden sind, daß deren gleichsinnige Drehbewegung den Greif- bzw. den Öffnungsvorgang bewirkt. Diese Vertikalführungsstangen sind in abgedichteter Form so im Kombinationselement drehbar gelagert, daß diese, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, über die Vertikalführungsstangen sowohl die Hub- und Senkbewegung des Kombinationselementes als auch die eigentliche Greifbewegung der Behälter bewirken. Zur Verdeutlichtung ist in Fig. 4 das Kombinationselement mit Behälter in angehobenem Zustand dargestellt, wobei sich das Oberteil des Kombinationselementes an das am Füllventilunterteil 4 befindliche Abdichtelement anpreßt. Es ist jedoch in einer anderen Ausbildung auch möglich, die Behältermündung selbst gegen das Ventilunterteil direkt anzupressen und dadurch die für den Füllvorgang erforderliche Abdichtung zu erreichen.

Die eigentliche Greifbewegung der Halteelemente erfolgt vorzugsweise in der in Fig. 5 dargestellten Form mittels eines Hebelmechanismus. Dabei sind zwei Drehhebel 11 so mit den Vertikalführungsstangen verbunden und diese selbst miteinander gekoppelt, daß der Schließhebel 13 direkt über die Drehbewegung der Vertikalführungsstangen die beiden Halteelemente aufeinanderzubewegt. Der Hebelmechanismus ist vorzugsweise so ausgeführt, daß sich über die Zuglasche 10, in Endstellung der Schließbewegung, eine Feststellwirkung gegenüber dem fest auf der Vertikalführungsrollenhalterung 18 gelagerten (Drehpunkt 9) Öffnungshebel ergibt.

Die normale Torsion der beiden Vertikalführungsstangen bewirkt durch die beiden an den Behälter angepaßten Halteelemente eine Federkraft gegen die Schließstellung und gleicht damit zum einen kleine Behälterungenauigkeiten aus und bewirkt zum anderen die Feststellkraft über die Betätigungslaschen gegenüber dem in seinem Drehpunkt fixierten Öffnungshebel durch die sogenannte Kniehebelwirkung, wenn dieser leicht über seinen Totpunkt bewegt wird.

Bei dem Öffnungsvorgang wird der Öffnungshebel so angefahren, daß er über die Zuglasche 10 die Öffnungsbewegung der Halteelemente bewirkt. Durch eine entsprechende Einrichtung, vorzugsweise eine Feder, wird dieser bis zum nächsten Greifvorgang in geöffneter Stellung gehalten.

In einer Ausführungsform Fig. 6 sind die beiden Vertikalführungsstangen mit einer Axialbohrung 23 versehen, um über diese dem Kombinationselement Arbeits- oder Behandlungsmedien zuzuführen. Zum Ausgleich der Hubbewegung ist die Zufuhr vorzugsweise mittels Schlauchverbindung 16 durchgeführt.

Die in Fig. 7 in vereinfachter Form dargestellte Ausführungsform zeigt die verschiedenen Dichtelemente am Kombinationselement und am Ventilunterteil 4. Dabei wird über ein vorzugsweise aufblasbares Dichtelement im Zentrierteil 24, eine Abdichtung zwischen Kombinationselement und Behälter erreicht. Die obere Dichtung 25 am Kombinationselement bewirkt zusammen mit dem ringkolbenförmigen Teil 21 im Füllventilunterteil, eine Abdichtung des gesamten Kombinationselementes gegenüber dem Ventil. Dabei bilden in der Arbeitsposition Behälter und der Innenraum des Kombinationselementes, welches den äußeren Mündungsbereich umschließt, einen gemeinsamen, geschlossenen Druckbereich. In dem Ausführungsbeispiel kann das im Ventilunterteil befindliche ringkolbenförmig ausgebildete Dichtelement vertikal variabele Positionen einnehmen. Die Ringkolbenführung ist in diesem Beispiel so ausgebildet, daß sich oberhalb des Elementes eine Kammer 22 bildet, welche vorzugsweise mit einem gasförmigen Medium so beaufschlagt werden kann, so daß das ringkolbenförmige Abdichtelement mit einer veränderbaren Anpreßkraft das Kombinationselement abdichtet. Dadurch ist es möglich, die Arbeitsposition des Kombinationselementes so zu wählen, daß durch einfache Veränderung innerhalb der Vertikalführungskurve gezielt Füllhöhenverstellungen vorgenommen werden können.

Claims (10)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren von Behältern in bezug auf Füllventile von Füllmaschinen durch eine Greifvorrichtung, welche durch kombinierte Funktionen zusätzliche Bearbeitungen im Mündungsbereich erlaubt.
Ein Greif-, Abdicht- und Bearbeitungselement, bei welchem der jeweils zu füllende Behälter unterhalb des Mündungsbereiches erfaßt wird und mittels der im Kombinationselement befindlichen Halteeinrichtung so unterhalb des Füllventils in Arbeitsposition gebracht werden kann, daß sowohl eine Abdichtung gegenüber dem Füllventil mit der Behältermündung oder aber zwischen Behälteraußenwand über das Kombinationselement mit dem Füllventilunterteil, bei welchem die Behältermündung selbst nicht angepreßt ist, eine Abdichtung des zu füllenden Behälters erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme, Zentrierung und Verti­ kalbewegung über ein zumindest innen ringförmig ausgebildetes und nach oben offenes Kombinationselement erfolgt, welches die in die Füll­ maschine einlaufenden Behälter unterhalb des Mündungsbereiches mit mindestens zwei, sich drehförmig aufeinanderzubewegenden, teilweise behälterkonturförmig ausgebildeten Halteelementen, innerhalb des Zen­ trierteils durch mechanische, mittels einer durch drehbar gelagerten Vertikalführungsstangen durchgeführten gleichsinningen Drehbewegung greift, und zwar so, daß der Behälter durch die Halteelemente an dem unterhalb der Behältermündung liegendem Ansatz bzw. Wulst so gehalten wird, daß er in seiner Zentrierposition sowohl radial als auch in seiner Vertikalposition in bezug auf den Anpreßteil des Füllelementes gehalten wird und über die gleichen Vertikalführungsstangen und deren Ver­ tikalbewegung in die verschiedenen Arbeitspositionen gebracht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Behälterein- und -ausbringbereich der Füllmaschine unterhalb des Ringkessels auf Behältereinlauftischhöhe ein radial synchron mit dem Ringkessel laufendes Transportband befindet, welches die Behälter während des Einlaufvorganges übernimmt und auf dem der Greifvorgang bzw. Abgabevorgang des Behälters erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombinationselement an seiner Oberseite so ausgebildet ist, daß die Behältermündung an der nach oben offenen Seite des Elementes mittels einer Verschlußaufbringeinrichtung erreicht werden kann und der Behälter während der Verschlußaufbringung auf dem Transportband stehend im Kombinationselement gehalten bleibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Kombinationselement im unteren Bereich der Zentrierung ein Abdicht­ element befindet, mit welchem der Behälter im Wandlungsbereich unterhalb der Mündung zum Kombinationselement hin abgedichtet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich am oberen Bereich des Kombinationselementes eine Dichtung befindet, die das Kombinationselement zum Füllventilunterteil hin abdichtet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß über axiale Bohrungen in den Vertikalführungsstangen eine Medienzufuhr in das Kombinationselement durchgeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sich am unteren Ende des Ventilunterteils ein ringkolbenförmig ausgebildetes, vertikal bewegliches Abdichtelement befindet und dadurch eine Abdichtung auch in verschiedenen Arbeitshöhenpositionen erreicht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement mittels gasförmigem Medium beaufschlagt wird und dadurch eine definierbare und einstellbare Anpreßkraft zwischen Dichtelement und Kombinationselement erreicht wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behältermündungsbereich im Kombinationselement mittels einem zugeführten Medium umspült wird, beispielsweise mit einem Schutzgas oder steriler Luft, um nach Beendigung des Füllvorganges oder auch im Absenkbereich einen Schutz der noch offenen Behältermündung zu erreichen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß über eine der Bohrungen in den Vertikalführungsstangen, die eine Verbindung zum Innenraum des Kombinationselementes darstellen, der Druckentlastungsvorgang oder eine zusätzliche Druckbeaufschlagung im Zusammenhang mit dem Füllprozeß durchgeführt wird.