DE4100572A1 - Automatische verpackungsmaschine fuer koerniges bzw. teilchenfoermiges material - Google Patents
Automatische verpackungsmaschine fuer koerniges bzw. teilchenfoermiges materialInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf eine automatische Verpackungs
maschine, insbesondere auf eine Maschine zum Verpacken von
sehr leichtem, körmigem bzw. teilchenförmigem Material.
Gattungsgemäße Maschinen sind aus dem amerikanischen Patent
48 56 566 bekannt, wobei dort zum Stand der Technik auch noch
die US-Patente 16 66 931, 29 10 212 und 45 14 954 sowie das
UdSSR-Patent 7 35 492 genannt werden.
Es gibt verschiedene Arten von Produkten, die mit einer Ma
schine der in Betracht stehenden Art verpackt werden können.
Als spezielles Beispiel können z. B. Kinder-Cerealien zu Nah
rungszwecken genannt werden. Diese Cerealien bestehen aus
Flocken mit einem Durchmesser von ca. 3 bis 5 mm und sind
dünner als eine Schicht Schreibpapier. Derart leichte und
lockere Teilchen schweben nahezu in der Luft und fallen beim
Ausgießen relativ langsam, so daß sie sich verteilen, wenn sie
turbulenter Luft ausgesetzt werden. Andererseits neigen die
gleichen Teilchen dazu, relativ dichte und kompakte Strukturen
auszubilden, wenn sie in einem Stoß liegen oder in ihrer
Gesamtheit durch Röhren gleiten, da in einem derart abgesetz
ten Stoß nahezu keine Luft eingeschlossen ist. Ein derartiger
Pulk neigt dazu, Röhren zu verstopfen, wenn er durch solche
transportiert wird, wie ein Kolben einen Zylinder abschließt,
wenn er längs dessen entlanggleitet.
Beim Verpacken dieses Typs von Material entsteht ein ganz spe
zielles und wesentliches Problem dadurch, daß die durch das
Ausgießen des leichten teilchenförmigen Materials bedingte
Luftbewegung dieses veranlaßt wegzufliegen und sich über einen
weiteren Bereich zu verteilen. Andererseits führt das Aus
gießen dieser Art von Cerealien in eine Schachtel dazu, daß
die Schachtel verstopft wird, wie wenn sich ein Kolben in ei
nem durch die Schachtelwand gebildeten Zylinder bewegen würde,
wodurch die Luft am Boden der Schachtel komprimiert wird. Wenn
die Dichte der komprimierten Luft zunimmt entsteht ein Rück
stoß, der die herabfallenden Teilchen aus der Schachtel stößt.
Dies führt dazu, daß die üblichen Verpackungsmaschinen für
derartige Materialien mit einer Schicht von Teilchen überzogen
sind, welche praktisch innerhalb eines bestimmten Bereiches
alles abdecken.
Dieses Problem führt zu einem potentiell unhygienischen Zu
stand, der eine ständige Reinigung erforderlich macht, wenn es
sich um Lebensmittelteilchen handelt. Weiterhin ist hierdurch
eine große Streubreite im Füllgewicht der Schachteln bedingt.
Dies ist teuer, da es erforderlich wird hinreichend viele
Teilchen zu verpacken, so daß auch die leichteste Schachtel
immer noch das geforderte Gewicht enthält, was wiederum bedeu
tet, daß das teilchenförmige Material in den schwereren
Schachteln praktisch verschenkt wird. Andere teilchenförmige
Materialien als Nahrungsmittelteilchen erfordern unterschied
liche Überlegungen, die prinzipiellen Probleme sind aber die
gleichen. Bei vielen Substanzen ergibt sich das Problem, sie
in Schachteln zu füllen, ohne daß alles in der näheren Umge
bung von diesen verstreuten Teilchen überzogen wird.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine
neue Maschine und ein entsprechendes Verfahren zur Verpackung
von teilchenförmigem Material anzugeben. In diesem Zusammen
hang soll verhindert werden, daß das teilchenförmige Material
verstreut wird, wenn es abgepackt werden soll. Um dies zu er
reichen, soll Luft aus der jeweiligen Schachtel entweichen
können, während ein derartiges leichtes, flockiges teilchen
förmiges Material während des Abpackvorganges eingefüllt wird.
Weiterhin sollen neue Befülleinrichtungen geschaffen werden,
welche bei einer derartigen Abpackeinrichtung eine größere
Flexibilität ermöglichen, wobei das Abpacken in Abhängigkeit
sowohl vom Gewicht als auch vom Volumen möglich sein soll, und
wobei die jeweilige Veränderung mit Hilfe nur einiger weniger
einfacher Einstellvorgänge realisierbar sein soll.
Weiterhin soll im Rahmen der Erfindung erreicht werden, daß
eine derartige Verpackungsmaschine computergesteuert betrieben
werden kann, so daß sie für einen weiteren Ausbau geeignet
ist.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch eine automatische
Verpackungsmaschine gelöst, welche volumetrische Dosierbehäl
ter aufweist, welche in Abhängigkeit von manuellen oder elek
tronischen Steuersignalen größer oder kleiner ausgebildet wer
den können. Wenn sich Schachteln einer Befüllstation nähern,
können sich diese zur Seite neigen, so daß das teilchenförmige
Material praktisch längs einer Seite der Schachtel hinabrollt,
so daß die Luft entweichen kann, ohne am Boden der Schachtel
eingeschlossen zu werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs
formen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Da
bei zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ver
packungsmaschine,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Verpackungsmaschine nach
Fig. 1,
Fig. 3 eine modifizierte Ausführungsform in einer Aufsicht
entsprechend Fig. 2, welche das Beladen von relativ
schweren Schachteln ermöglicht,
Fig. 4, 5 einen volumetrischen Befüllbehälter, welcher auto
matisch eingestellt werden kann, um die Schachtel
größe wechseln zu können,
Fig. 6, 7 alternative Ausführungsformen des volumetrischen
Befüllbehälters gemäß Fig. 4 und 5.
Fig. 8 die Verwendung der Dosierbehälter nach Fig. 6, 7
zur Vorbereitung der Befüllung einer Schachtel mit
leichtem und flockigem teilchenförmigem Material,
Fig. 9 das Befüllen einer Schachtel mit einem Dosierbehäl
ter gemäß Fig. 6 und 7 zur Veranschaulichung des
durch die Erfindung gelösten Problems,
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht eines Dorns mit ei
nem Schutzschild zur Belüftung und die Verwendung
der Dosierbehälter nach Fig. 6 und 7,
Fig. 11 eine Abfolge unterschiedlicher Bewegungszustände A-E
entsprechend den Schritten, welche die Verpackungs
maschine zum Befüllen einer Schachtel ausführt, wenn
ein Dorn mit einem Belüftungs-Schild verwendet wird,
und
Fig. 12 eine Folge von sieben Verfahrensschritten A bis G,
welche veranschaulichen, wie die Verpackungsmaschine
eine geneigte Schachtel befüllen kann.
Die Fig. 1 und 2 zeigen beispielsweise eine Verpackungsmaschi
ne 20 mit einem Magazin 22 zum Halten gefalteter Kartonteile,
welche aufgefaltet werden können, geöffnet und als geeigneter
Verpackungsbehälter ausgebildet werden können, wie z. B. Falt
schachteln aus Karton 23. Eine Mehrzahl von Vakuumsaugnäpfen
24 hebt die Kartons gleichzeitig hoch und setzt sie in indivi
duell zugeordnete Transporthalter 26 ab, welche an einem er
sten endlosen Kettentransporter 27 angeordnet sind. Bei der
Weiterbewegung der die Schachteln tragenden Transporthalter
passieren diese unterhalb einer Mehrzahl von Führ- und Ein
fülleinrichtungen in Form von Schuten 28, welche von einer
anderen Transportkette 29 bewegt werden, welche oberhalb der
ersten Transporteinrichtung angeordnet ist. Eine derartige
Schute besteht im wesentlichen aus einem Fülltrichter, um Pro
dukt in eine Schachtel zu lenken und abzuführen, während diese
durch einen Transporthalter 26 getragen wird.
Eine Mehrzahl von volumetrischen Dosierbehältern 30 ist an
zwei Karussellen 32, 34 befestigt, welche oberhalb der Trans
portkette 29 angeordnet sind bzw. oberhalb der Transporthalter
26, welche diese trägt. Jeder dieser Behälter nimmt eine abge
messene Menge des Produkts auf und gibt es durch einen Füll
trichter 28 in eine darunter befindliche Schachtel an einem
Transporthalter 26. Auf diese Weise erhält jede Schachtel
exakt eine vorgeschriebene Menge des Produkts, wie sie durch
die individuellen Dosierbehälter 30 abgemessen wurde. Die Do
sierbehälter werden durch Rütteleinrichtungen 36, 38 befüllt.
Bei einer alternativen Anordnung können Waagen zwischen den
Rütteleinrichtungen 36, 38 und den Befülltrichtern 28 angeord
net sein, so daß das Produkt gravimetrisch anstatt volume
trisch dosiert wird.
Nachdem die Schachteln 23 gefüllt sind, werden sie über eine
Transporteinrichtung 40 abgegeben. Die Transporteinrichtung 27
bringt die so geschaffenen leeren Transporthalter 26 zurück
zur Aufnahme weiterer Schachteln 23 von einem Saugnapf 24,
welcher sie aus dem Magazin 22 entnimmt.
Die Karusselle 32, 34 sind an Hebemechanismen 42, 44 angeordnet,
deren Anhebung entweder durch Handräder 46, 68 oder durch com
putergesteuerte Schrittmotoren bewerkstelligt wird. Wenn die
Karusselle 32, 34 leicht angehoben oder abgesenkt werden, wird
das Volumen der Dosierbehälter entsprechend größer oder klei
ner gemacht. Wenn die Karusselle ein beträchtliches Stück an
gehoben oder abgesenkt werden, können sie aus dem Arbeitsbe
reich geschwenkt werden, so daß die darunterliegenden Maschi
nenteile leicht gewartet, gereinigt, ausgetauscht usw. werden
können. Im aus dem Arbeitsbereich bzw. der äußeren Umhüllung
herausgeschwungenen Zustand können die Dosierbehälter leicht
ausgetauscht werden, um das abzufüllende Volumen zu verändern.
Geeignete Steuereinrichtungen sind bei 52 vorgesehen. Eine An
zeige-Anordnung ist bei 54 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Zu
gangstüren 50 können geöffnet oder geschlossen werden, um Be
dienungspersonen die Reinigung, Wartung oder Einstellung der
Maschine zu ermöglichen.
Bei der Darstellung in Fig. 1 und 2 sind die beiden Karusselle
32, 34 ziemlich nahe beieinander, um beide die gleiche Folge
von Schachteln 23 zu bedienen, welche durch die Transporthal
ter 26 gehalten werden. Ein Karussell 32 könnte jede zweite
durch die Transporthalter transportierte (z. B. jede ungerade)
Schachtel befüllen, während das andere Karussell 34 die je
weils anderen Schachteln 23 der jeweils dazwischenliegenden
Transporthalter, d. h. die geraden, befüllt. Alternativ hierzu
könnte ein Karussell eine Produktart in eine Schachtel depo
nieren und das andere Karussell ein anderes Produkt in der
gleichen Schachtel ablegen. Beispielsweise könnte das Karus
sell 32 in einer Schachtel Zucker ablegen, wohingegen das
Karussell 34 Trockenmilch in der gleichen Schachtel plazieren
könnte.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Transportkette 29a länger,
so daß das Karussell 34a ein gewisses Stück weg von dem Karus
sell 32a angeordnet ist, so daß ein freier Zwischenraum ent
steht, der eine Art Allee 56 zwischen den Karussellen ausbil
det. Im übrigen ist die Anordnung nach Fig. 3 ebenso ausgebil
det wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschrie
ben. Die Allee 56 schafft Platz für ein Transportband 58, wel
ches durch die Verpackungsmaschine unterhalb der das Produkt
abgebenden Fülltrichter 28 verläuft. Das Transportband 58 ist
so ausgelegt, daß es schrittweise bewegt wird, wobei großvolu
mige Schachteln 60 zur Befüllung von mehreren Stationen gleich
zeitig befüllt werden. Das Transportband 58 wartet dann, bis
die Schachtel 60 gefüllt ist. Auf diese Weise kann die Maschi
ne so programmiert werden, daß größere Produktmengen in große
Schachteln 60 abgegeben werden. Beispielsweise kann die Ma
schine gemäß Fig. 1 und 2 eine Mehrzahl von verhältnismäßig
kleinen Dosierbehältern 30 aufweisen, welche in gewissem Um
fang einstellbar sind. Beispielsweise kann die Maschine nach
Fig. 1 und 2 Schachteln bis zu einem Pfund befüllen. Demgegen
über kann es für den Hersteller wünschenswert sein, auch Quan
titäten wie zehn, zwanzig, dreißig Pfund in Schachteln zu ver
kaufen, welche durch die Maschine gemäß Fig. 3 abgepackt
werden.
Um solche größere Mengen zur Verfügung zu stellen, program
miert der Benutzer das Transportband 58 so, daß dieses anhält,
während die Fülltrichter 28 beliebige Mengen bzw. Einheitsmen
gen des Produkts in eine der großen Schachteln 60 abgeben, die
durch das Transportband 58 herangeführt werden. So kann bei
spielsweise eine große Schachtel 62 eine 20-Pfund-Schachtel
sein, welche zwei Bewegungsschritte weg von einer ersten Be
füllstation wartet, wo das Produkt aus zehn Transporthaltern
63 beladen durch das Karussell 32a in die große Schachtel ab
gegeben wird. In zwei weiteren Transportschritten erreicht die
Schachtel 62 beispielsweise eine zweite Befüllposition, wo das
Produkt von zehn weiteren Transporthaltern 64 beladen durch
das Karussell 34a in die große Schachtel abgegeben wird. Auf
diese Weise wird beispielsweise die Schachtel 62 mit zwanzig
Pfund gefüllt, sobald sie die Position 66 erreicht. (Eine
"X"-Markierung 67 zeigt an, daß die Schachtel 66 gefüllt ist.)
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde angenommen, daß
das Karussell 32a den ersten 10-Pfund-Teil, und das Karussell
34a den zweiten 10-Pfund-Teil in die Schachtel 62 ablädt.
Selbstverständlich kann die Maschine auch so programmiert wer
den, daß sie in anderer geeigneter Weise arbeitet und jede
andere geeignete Produktmenge in beliebig große Schachteln
abgegeben wird.
Die Fig. 4, 5 zeigen Dosierbehälter mit Gesamtvolumina, welche
schnell und leicht durch Anheben bzw. Absenken der Hebeein
richtungen 32, 44 (vgl. Fig. 1, 2) angepaßt werden können. Ins
besondere sind in den Fig. 2, 3 Dosierbehälter 30 dargestellt,
die kreisförmig an den Karussellen 32, 34 angeordnet sind. Die
Karusselle sind ihrerseits wieder an einem Schwingarm 68, 70
aufgehängt, welcher durch einen Hebemechanismus 32, 44 ange
hoben bzw. abgesenkt werden kann, der seinerseits wieder durch
Handräder 46, 48 angehoben bzw. abgesenkt wird. Selbstver
ständlich kann jedes Handrad durch einen automatischen, compu
tergesteuerten Mechanismus ersetzt werden.
Jedes Karussell weist zwei runde Platten 32, 72 auf, wobei je
de jeweils ein Paar von Teleskopröhren 76, 78 trägt. In Fig. 5
liegen die Karussellplatten 32, 72 relativ nahe beieinander,
weil die runde Platte 32 auf die Platte 72 zu abgesenkt wurde.
Dies bedeutet, daß die Teleskopröhren 76, 78 ineinandergescho
ben sind und so relativ kleinen Volumina von ca. 1,5 Pfund
oder 880 cm3 entsprechen. Fig. 5 soll veranschaulichen, daß
die Platte 32 höher angeordnet ist, wobei die Teleskopröhren
76, 78 ausgestreckt werden und dementsprechend ein größeres
Volumen, wie z. B. 2,5 Pfund oder 1580 cm3 umfassen. Selbstver
ständlich kann jedes andere beliebige Volumen durch Auswahl
der Höhe der runden Platte 32 vorgegeben werden, wobei die Be
hälter 30 geändert werden können, um Teleskopröhren zu reali
sieren, welche größere oder kleinere Innendurchmesser auf
weisen. Sowohl Handräder als auch Schrittmotoren können vor
gesehen sein, um die Platte 32 abzusenken oder anzuheben. Wenn
Schrittmotoren verwendet werden, wird eine vorgegebene Anzahl
von Ansteuerimpulsen auf diese gegeben, um den Dosierbehältern
ein bestimmtes Volumen zu verleihen.
Für jeden vorgegebenen Anhebemechanismus besteht eine Begren
zung wie weit der Durchmesser und wie lang die Teleskopröhren
gemacht werden können. Dementsprechend erreichen bei einer
bestimmten Verpackungsmaschine die Dosierbehälter eine Maxi
malgröße jenseits welcher sie nicht mehr größer gemacht werden
können. Wenn diese Grenze erreicht wird, können zwei oder mehr
Dosierbehälter zusammenwirken, um die Produktmenge zu erhöhen,
welche in jeweils eine Schachtel abgegeben wird. Beispiels
weise können zwei Dosierbehälter verwendet werden, wenn gemäß
Fig. 5 ein maximales Volumen für einen bestimmten Behälter 30
vorgegeben ist und der Betreiber größere Schachteln mit z.B.
1500 cm3 befüllen will. Dementsprechend können beispielsweise
die Behälter 30 auf dem Karussell 32 auf 1000 cm3 und die Be
hälter auf dem Karussell 34 auf 500 cm3 eingestellt werden.
Jede einzelne Schachtel erhält eine bestimmte Charge des Pro
dukts aus jedem Karussel, so daß dort die volle Menge von bei
spielsweise 1500 cm3 eingefüllt ist, nachdem jedes einzelne
Karussell sein Produkt abgegeben hat.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine ähnliche Anordnung von Teleskop
röhren zur Realisierung einer ähnlichen Maschine, wobei aller
dings ein abfallender Boden 80 vorgesehen ist, der mit einer
Verschließeinrichtung zusammenwirkt, um Produkt nach einer
Seite hin abzuzweigen. Abgesehen von der Anordnung 80 und der
Verschließeinrichtung am Boden der Behälter stimmen die Fig.
4, 5 einerseits und 6, 7 andererseits überein. Das Entleeren
der Behälter 30 in den Fig. 6, 7 wird durch eine Verschließ
einrichtung an dem Behälter gesteuert. Das Leeren der Behälter
gemäß Fig. 4, 5 wird durch Öffnungen in einer darunterliegen
den Platte gesteuert, welche ihrerseits das dieser Erfindung
zugrundeliegende spezielle Problem verursacht.
Die Fig. 8, 9 veranschaulichen das spezielle Problem, welches
durch die Erfindung gelöst wird. In Fig. 8 ist eine Unterla
geplatte 32 vorgesehen, über welche die Röhren 78 gleiten. Die
feste Platte dient als Boden für die Behälter 30 nach den Fig.
4, 5. Jeder Behälter 30 wird in Richtung A durch das Karussell
32 transportiert. Die Platte 82 steht still. Ein Behälter 30
(Fig. 8) wird mit einem sehr leichten, flockigen, teilchen
förmigen Material 84 befüllt, welches schwer einzufüllen ist.
Eine Mehrzahl von bogenförmigen Linien 86 innerhalb der Teil
chen soll veranschaulichen, daß das teilchenförmige Material
so leicht und flockig ist, daß es in Bewegung ist und sich in
einem instabilen Zustand befindet, wenn sich der Behälter 30
über die Oberfläche 82 bewegt. Unterhalb und in Ausrichtung
mit dem Behälter 30 bewegt sich ein Fülltrichter 28. Ein
Transporthalter 26 (vgl. Fig. 2, 3) trägt eine Schachtel 23,
welche sich unterhalb des Fülltrichters bewegt.
In Fig. 9 erreicht der Behälter 30 einen Punkt seiner Trans
portbewegung, wo die Röhre 78 über eine Öffnung 90 in der
festen Platte 82 bewegt wird. In diesem Augenblick fällt das
teilchenförmige Produkt 84 durch die Öffnung 90. Aufgrund
seiner Leichtigkeit tendieren dessen Partikel dazu, in der
Luft zu schweben, wie durch die gekrümmten Linien 86 ange
deutet.
Trotzdem wird durch den fallenden Stoß teilchenförmigen Pro
dukts die Schachtel 23 gefüllt, welche durch den Stoß durch
setzt wird und von diesem nach Art eines Kolbens in einem
Zylinder ausgefüllt wird. Diese kolbenartige Wirkung des fal
lenden teilchenförmigen Produkts führt zu einer Kompression
von Luft am Boden der Schachtel, wie durch die Luftwirbel B, C
veranschaulicht. Mit zunehmender Kompression der Luft am Boden
der Schachtel entfaltet diese eine aufwärts gerichtete Gegen
kraft, welche einer weiteren Kompression entgegenwirkt.
Wenn die nach oben gerichtete Kraft das Gewicht des herabfal
lenden teilchenförmigen Produkts übersteigt, bläst die kompri
mierte Luft B, C die Teilchen nach oben, wie durch die Pfeile
D, E veranschaulicht. Als Folge hiervon wird teilchenförmiges
Material bei jeder Öffnung frei gesetzt, über welches es
transportiert wird, beispielsweise bei 92. Auch wenn es auf
irgendeine Weise möglich wäre, all diese Durchlässe abzudich
ten, würde hierdurch nicht das Problem gelöst werden, weil
dann das teilchenförmige Material rückwärts durch die Dosier
behälter 30 geblasen werden würde. Dementsprechend würde sich
eine Wolke 96 des teilchenförmigen Produkts um den Bereich
unter der Öffnung 90 absetzen sowie an anderen Plätzen, wo der
Luftstrom die Teilchen hintragen kann.
Wenn es sich bei dem teilchenförmigen Produkt 84 um ein Nah
rungsmittel handelt, muß sofort eine Reinigung vorgenommen
werden, um auf diese Weise die Ausbildung von Nährböden für
Bakterien zu verhindern. Dies bedeutet, daß bei dem Abfüllen
eines derartigen Nahrungsmittels die Verpackungsmaschine in
häufigen Abständen zum Reinigen abgeschaltet werden muß. Wenn
ein Vakuumsystem installiert wird, um die außer Kontrolle
geratene Materialwolke 96 zu entfernen, trägt der Unterdruck
größere Mengen der Teilchen weg, wodurch der Verlust und die
Kosten noch vergrößert werden.
Das erfindungsgemäße Befüllungssystem, wie es in Fig. 10 dar
gestellt ist, umfaßt vorzugsweise volumetrische Dosierbehälter
gemäß Fig. 6, 7 mit geneigten Bodenführungen 80, wobei diese
normalerweise durch eine Verschlußklappe 100 geschlossen sind,
welche bei 102 schwenkbar gelagert ist und über eine Rolle 104
gesteuert wird, welche längs der Oberseite einer seitlichen
Begrenzung 106 rollt, die als eine Art Nockenführungskurve
wirkt. Wenn das Profil der seitlichen Begrenzung 106 das Ab
fallen der Rolle 104 auf ein in Fig. 10 dargestelltes Niveau
erlaubt, verursacht die Schwerkraft, daß die Klappe 100 den
Boden des Befülltrichters 78 geschlossen hält. Wenn demgegen
über die Oberseite der seitlichen Begrenzung ansteigt, bewegt
sich die Rolle 104 nach oben in Richtung des Pfeils F, wodurch
die Klappe 100 sich um die Schwenklagerachse 102 dreht, wo
durch die Klappe 100 in Richtung des Pfeils G bewegt wird. Bei
einem erneuten Absenken der Oberseite der seitlichen Begren
zung 106 gelangt die Rolle 104 wieder nach unten in die in
Fig. 10 dargestellte Position und die Klappe schwenkt um die
Achse 102 und bewegt sich in Richtung H in Schließposition.
Die Geschwindigkeit, mit welcher die Klappe 100 sich öffnet
oder schließt, kann durch das Profil der seitlichen Begrenzung
106 gesteuert werden. Wenn das Profil mit einem geringen Nei
gungswinkel, d. h. mit einer geringen Steigung, ansteigt, er
folgt die Öffnung der Klappe langsam. Bei einer starken Stei
gung im Profil der Seitenbegrenzung öffnet sich die Klappe
schnell. Vorzugsweise erfolgt die Öffnung langsam genug, damit
das teilchenförmige Produkt aus der Klappe 100 herausgleiten
bzw. -rollen kann und nicht wie bei einem freien Fall durch
eine Öffnung abgegeben wird.
Der Befülltrichter 110 bewegt sich unterhalb der Dosierbehäl
ter 30. Bei 111 ist durch die Rückseite eines Pfeils angedeu
tet, daß die Bewegungsrichtung senkrecht zur Papierebene in
Fig. 10 verläuft. Ein Teil des Befülltrichters 110 ist schräg
ausgebildet und sorgt damit für die trichterartige Gesamtkon
figuration. Hierzu dient die geneigte Fläche 112, welche zu
der offenen Oberseite einer Schachtel 114 zur Aufnahme des
Produkts führt. Ein zweiter Teil des Befülltrichters 110 wird
durch eine bei 118 schwenkbar gelagerte Klappe 116 innerhalb
der Oberseite 110, welche nach Art einer Rütteleinrichtung
ausgebildet ist, gebildet. Die Klappe 116 weist eine geneigte
Bodenplatte 120 auf, welche dazu führt, daß das teilchenför
mige Produkt in Fig. 10 nach rechts, auf die dort rechte Wand
des Befülltrichters zugleitet.
Die Position und der Zustand der Klappe 116 wird durch einen
Betätigungsarm gesteuert, der an der Klappe 116 an einem
Schwenklagerpunkt 24 und an dem Befülltrichter 110 an dem
Schwenklagerpunkt 118 angebracht ist. Eine Rolle 126 am Ende
des Betätigungsarms 122 läuft auf der Unterseite einer Sei
tenbegrenzung 128. Eine Feder 130 drückt die Rolle 126 gegen
den Boden der Seitenbegrenzung 128. Wenn sich das Profil der
Seitenbegrenzung 128 absenkt, wird die Rolle 126 hierdurch
nach unten in Richtung I gedrückt. Die Rückseite der Klappe
116 bewegt sich in Richtung J nach oben, wodurch der Inhalt
der Klappe 116 in den Befülltrichter 110 abgegeben wird. Wenn
das Profil der Seitenbegrenzung 128 demgegenüber wieder in das
Niveau zurückkehrt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, zieht
die Feder 130 den Arm 122 zurück in die in der Zeichnung dar
gestellte Position, wodurch die Klappe in die Normalposition
zurückkehrt.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß die Profile der Sei
tenbegrenzungen 106, 128 dazu führen, daß die Klappen 100 und
116 miteinander kooperieren, um Produkt aus dem Behälter 30 in
die Schachtel 114 überzuleiten. Die Bewegungen der Klappen
sind in ihrer Geschwindigkeit so abgestimmt, daß im Idealfall
das teilchenförmige Produkt 84 über zwei geneigte Flächen
hinabgleitet bzw. hinabrollt und nicht einfach ungehindert
durchfällt. Ein derartiges Abrollen oder Abgleiten erzeugt
weniger Turbulenzen innerhalb des Produkts und reduziert damit
die Neigung zum Zerstreuen.
Innerhalb des Befülltrichters 110 ist eine Belüftungsplatte
132 vorgesehen, welche einen Weg 113 zum Entweichen der Luft
eröffnet, bevor diese in der Schachtel 114 durch herabfallen
des Produkt eingeschlossen wird. Die Belüftungsplatte 132
liegt unter dem fallenden Produkt, so daß das Entweichen der
Luft nicht durch eine größere Produktmasse auf der Klappe be
hindert wird. Eine Abdeckung 134 an der Oberseite des Belüf
tungsbereiches in Form einer Platte 132 verhindert, daß das
teilchenförmige Produkt in den Entlüftungsbereich gelangt.
Fig. 11 zeigt zeitlupenartig fünf Bewegungsphasen, welche den
Füllzyklus unter Verwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion
gemäß Fig. 10 veranschaulichen. In Fig. 11A wird der Dosier
behälter 30 mit einem teilchenförmigen Produkt gefüllt, wel
ches durch eine geschlossene Klappe am Boden des Behälters
zurückgehalten wird.
In Fig. 11B bewegt sich die Rolle 104 in Richtung F, so daß
die Klappe 100 geöffnet wird, wobei das teilchenförmige Pro
dukt auf die Klappe 116 fällt, und zwar vorzugsweise mit einer
rollenden oder gleitenden Bewegung, so daß minimale Turbulen
zen entstehen.
In Fig. 11C hat die Klappe 100 den Boden des Behälters 30 ge
schlossen. Das teilchenförmige Produkt wird durch die Klappe
116 gehalten, so daß es Zeit erhält, sich abzusetzen. Der
Übergang von dem Behälter auf die Klappe ist dabei im wesent
lichen ohne Turbulenzen erfolgt. Dementsprechend wird prak
tisch kein Produkt durch Luftströmungen verstreut.
In Fig. 11D wird die Klappe 116 abgesenkt und das Produkt
fällt in die Schachtel 114. Da die Klappe 116 in Richtung auf
eine Seite der Schachtel 114 hin abgesenkt wird, gleitet das
Produkt von der Klappe herunter und fällt ohne Ausbildung
eines verschließenden Pfropfens in die Schachtel. Dementspre
chend entsteht keine Kolbenwirkung, wie sie herkömmlicherweise
dann entsteht, wenn ein herabfallendes teilchenförmiges Pro
dukt den Querschnitt einer Schachtel ganz ausfüllt. Dies führt
dazu, daß wenig oder keine Luft am Boden der Schachtel 114
eingeschlossen und komprimiert wird. Stattdessen tendiert die
Luft 138 in der Schachtel dazu, über die Seite der Schachtel
114 zu entweichen, welche der Befüllseite gegenüberliegt, wie
dies durch den Pfeil K veranschaulicht wird. Diese Luft ent
weicht unter der Abdeckung 134 des Entlüftungsbereiches, ge
bildet durch die Platte 132 (vgl. Fig. 10). Anzumerken ist,
daß das über die Kante der Klappe 116 herabfallende Produkt
sich jenseits der Abdeckung 134 befindet.
In Fig. 11E befindet sich das teilchenförmige Produkt inner
halb der Schachtel 114. Ein Pfeil in Fig. 11E zeigt die Luft,
welche aus der Schachtel entweicht und über den Entlüftungs
bereich in die Umgebung geht. Dementsprechend bleibt nur noch
als weiterer Verfahrensschritt das Verschließen und Abdichten
der Verschlußklappen am Boden der Schachtel.
Angesichts der Darstellung in Fig. 11 wird deutlich, daß der
Schritt gemäß Fig. 11D noch immer ein vertikales Fallen um
faßt. Im Hinblick auf den relativ turbulenzfreien zweistufigen
Fall aus dem Behälter 30 auf die Klappe 16 und von der Klappe
16 in die Schachtel 114 entsteht aber bei den allermeisten
Produkten gleichwohl kein Problem. Allerdings können manche
Produkte so leicht und flockig sein, daß sogar dieses zweistu
fige Herabfallen nicht zuverlässig eine gewisse Verstreuung
des Produkts verhindert.
Dementsprechend zeigt Fig. 12 einen siebenstufigen Füllzyklus,
während dessen die Schachtel geneigt wird, um Turbulenzen wei
ter zu reduzieren. Zusätzlich zu den in Fig. 10 dargestellten
Komponenten zeigt Fig. 12A Klammern 140, 142, welche an zwei
Kettentransporteuren 144, 146 befestigt sind, die durch
"X"-Markierungen veranschaulicht sind. Die Bodenkante 148 des
Befülltrichters 150 ist geneigt, um eine geneigte bzw. abge
senkte Schachtel aufzunehmen. Der Befülltrichter 150 umfaßt
die Belüftungsplatte 132 und die Abdeckung 134.
Der die Schachtel tragende Transporthalter 26 ist bei 152 mit
der Klammer 142 schwenkbar verbunden, so daß der Transport
halter 26 vor- und zurückschwingen kann, wie dies in den sie
ben Verfahrensschritten gemäß Fig. 12 veranschaulicht ist. Der
Zustand der Schachtel kann durch ein Profil einer Seitenbe
grenzung gesteuert werden, wie dies im einzelnen in Verbindung
mit den Rollen 104, 126 bzw. den Seitenbegrenzungen 106, 128
und Fig. 10 erläutert wurde. Dieses Profil sorgt dafür, daß
die Schachtel 114 sich in Richtung des Pfeils K in Fig. 12C
neigt bzw. ausschwenkt, nachdem das Produkt von dem Behälter
30 abgegeben wurde und die Klappe 116 erreicht. Bevor das Pro
dukt von der Klappe 116 in die Schachtel 114 abgegeben wird
positioniert das Nockenprofil die Schachtel schräg, wie in
Fig. 12D durch den Pfeil L angedeutet. In diesem geneigten
Zustand bildet die Seite der Schachtel eine geneigte Verlänge
rung der schrägen Seite des Befülltrichters 150 (vgl. Fig.
12E), so daß das Produkt im wesentlichen keiner Diskontinuität
begegnet. Nachdem die Schachtel befüllt wird, führt sie das
Nockenprofil wieder in die senkrechte Position (vgl. Pfeil M,
Fig. 12F) zurück.
Schließlich ist festzustellen, daß die Neigung des Befüll
trichters 150 auf der Seite entgegengesetzt der Neigung in
Fig. 10 erfolgt. Dies ist deshalb so, damit die Seite des Be
fülltrichters im Bereich des zulaufenden Endes der Klappe 316
mit der Seite der Schachtel fluchtet. Dementsprechend ist er
kennbar, daß die rechte Kante in Fig. 11D des Befülltrichters
110 mit der rechten Kante der Schachtel 114 in der Füllposi
tion fluchtet, so daß das herabfallende Produkt keiner physi
kalischen Diskontinuität begegnet. Ebenso fluchtet die rechte
Kante des Befülltrichters 150 (siehe F in Fig. 12E) mit der
Schachtel in der Füllposition, so daß auch hier keine Diskon
tinuität entsteht. Aufgrund dieser geneigten Oberflächen hat
das Produkt die Neigung, über eine schräge Ebene herabzurollen
und fällt nicht geradewegs nach unten.
Es ist auch anzumerken, daß das Seitenbegrenzungsprofil, wel
ches den Zustand der Schachtel 114 steuert, sehr kompliziert
strukturiert ausgebildet sein kann, so daß die Schachtel zu
nächst in einem großen Winkel geneigt ist und der ursprüng
liche Fallvorgang langsam beginnt.
Claims (22)
1. Automatische Verpackungsmaschine zum Abfüllen von teilchen
förmigen Produkten in eine Schachtel, gekennzeichnet durch we
nigstens drei Transporteinrichtungen, die vertikal übereinan
der angeordnet sind, wobei eine oberste Transporteinrichtung
eine Mehrzahl von Dosierbehältern zum Dosieren vorbestimmter
Portionen des teilchenförmigen Produkts trägt, wobei eine
mittlere Transporteinrichtung Einrichtungen zum Weiterleiten
der Portionen während der Übertragung dieser Portionen von den
Dosierbehältern zu den Verpackungsbehältern trägt, und wobei
die untere Transporteinrichtung die Verpackungsbehälter zu
Positionen bringt, wo sie mit den übertragenen Portionen über
die Überleitungseinrichtungen beladen wird, sowie Einrichtun
gen zum Übertragen des Produkts in wenigstens zwei verschiede
nen Schritten von den Dosierbehältern zu den Überleitungsein
richtungen und dann in die Verpackungsbehälter, wobei jeder
dieser Schritte über eine geneigte Ebene führt.
2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dosierbehäl
ter, deren Boden in Form einer Verschlußklappe ausgebildet
ist, welche von einer geschlossenen in eine geneigte Position
bringbar ist, so daß das Produkt von dieser Klappe herunter
gleitet.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verschlußklappe eine geneigte Ebene in einer solchen Position
bildet, daß das Produkt rollend von der Ebene abgeführt wird.
4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Überleitungseinrichtungen eine Auflageklappe umfassen, welche
das Produkt aufnimmt, wenn es von der Schließklappe gleitet,
sowie daß Einrichtungen vorgesehen sind, um anschließend die
Aufnahmeklappe in eine einer geneigten Ebene entsprechenden
Position zu bringen, so daß das Produkt von der Klappe in den
Verpackungsbehälter gleitet.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auflageklappe die zweite geneigte Ebene ausbildet und einen
Winkel aufweist, der das Abrollen des Produkts beim Verlassen
dieser geneigten Ebene begünstigt.
6. Maschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Entlüftungs
einrichtungen an den Überführungseinrichtungen, welche dazu
dienen, Luft aus dem Verpackungsbehälter entweichen zu lassen,
wenn dieser mit Produkt befüllt wird.
7. Maschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Belüf
tungsplatte an den Überführungseinrichtungen, wobei die Belüf
tungsplatte einen Durchlaß für entweichende Luft aus der
Schachtel bildet, der in die freie umgebende Atmosphäre unter
dem herabfallenden Produkt hindurchführt.
8. Maschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtun
gen zum Neigen des Verpackungsbehälters, damit eine Seite des
Behälters eine geneigte Ebene ausbildet, über welche das Pro
dukt beim Befüllen des Behälters hineingleiten kann.
9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verpackungsbehälter um einen Winkel geneigt wird, der das
Produkt abrollend abgleiten läßt.
10. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
oberste Transporteinrichtung Einrichtungen zum Entladen einer
Mehrzahl von Dosierbehältern in einen einzigen Verpackungsbe
hälter umfaßt, wobei die Gesamtmenge des Produkts größer sein
kann als die dosierten Einzelportionen.
11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dosierbehälter durch zwei Karussellanordnungen getragen wer
den, welche voneinander einen Abstand aufweisen und eine Allee
durch das so gebildete System ausbilden, wobei sich Transport
einrichtungen durch die so gebildete Allee erstrecken, um
Großbehälter in Abfüllpositionen zu bringen, wobei weiterhin
Einrichtungen an zwei aufeinanderfolgenden Positionen vorgese
hen sind, um Produkt aus einer Mehrzahl von Dosierbehältern in
eine der Großpackungen an jeder der aufeinanderfolgenden Posi
tionen einzufüllen und zum Betrieb der Transporteinrichtung
zur Bewegung der Großpackungen durch die aufeinanderfolgenden
Positionen derart, daß eine Großpackung jeweils an einer der
Füllpositionen beladen wird.
12. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dosierbehälter an zwei Karussellanordnungen angeordnet sind,
welche einen Abstand voneinander derart aufweisen, daß eine
Art Allee durch das System gebildet wird, wobei Transportein
richtungen sich durch diese Allee erstrecken und Großpackungen
in wenigstens eine Füllposition transportieren, und wobei Ein
richtungen zum Einleiten von Produkt aus einer Mehrzahl von
Dosierbehältern in einen der Großbehälter vorgesehen sind, wo
bei die Transporteinrichtung danach so in Bewegung gesetzt
wird, daß ein erster befüllter Großbehälter von der Befüllpo
sition weg und ein anderer Großbehälter in Befüllposition ge
bracht wird.
13. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dosierbehälter durch zwei Karussellanordnungen getragen wer
den, welche einen Abstand voneinander aufweisen und eine Art
Allee durch das System ausbilden, wobei sich Transporteinrich
tungen durch diese Allee erstrecken, um Großpackungen in we
nigstens eine Befüllposition zu bringen, und wobei Einrichtun
gen zum Überleiten von Produkt aus einer Mehrzahl von Dosier
behältern in diese Großpackungen vorgesehen sind, wobei danach
die Transporteinrichtung zur Bewegung der Großpackungen so be
tätigt wird, daß eine erste Großpackung von einer Befüllposi
tion weg und eine andere Großpackung in die Befüllposition ge
bracht wird.
14. Verpackungsmaschine gekennzeichnet durch einen Dosierbe
hälter zur Dosierung einer Portion des zu verpackenden Pro
dukts in einer automatischen Verpackungsmaschine, wobei der
Dosierbehälter zwei teleskopartig ineinandergeschobene Röhren
umfaßt, die durch obere bzw. untere Platten gehalten werden
und entsprechend dem Heben oder Absenken der oberen Platte
ausziehbar oder zusammenschiebbar sind, wobei Schließklappen
vorgesehen sind, und wobei die Dosierbehälter einen offenen
Boden aufweisen, der durch die Schließklappen verschlossen
ist, wobei weiterhin Einrichtungen zum Öffnen der Schließklap
pen um einen bestimmten, beschränkten Betrag vorgesehen sind,
um auf diese Weise eine schiefe Ebene auszubilden, über welche
das Produkt herausgleiten kann, um den Dosierbehälter zu
leeren.
15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Boden der unteren der teleskopartigen Röhren eine geneigte
Oberfläche aufweist, um Produkt auf diese Platte zu führen.
16. Maschine nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Einrich
tungen zur Bewegung des Dosierbehälters und eine darunter an
geordnete Auflageklappe, welche so angeordnet ist, daß sie
sich mit dem Dosierbehälter bewegt und durch diesen beladen
werden kann, wobei weiterhin Einrichtungen vorgesehen sind, um
diese Auflageklappe um einen Winkel zu neigen, der es ermög
licht, daß das aus dem Dosierbehälter abgegebene Produkt von
der Auflageklappe rutscht, wobei das Produkt aus dem Dosier
behälter über die Auflageklappe in einem zweistufigen Vorgang
zu einem anderen Ort transferiert werden kann.
17. Maschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Mehr
zahl von Auflageklappen und Einrichtungen zum Überleiten von
Produkt von einer Mehrzahl dieser Auflageklappen in darunter
liegende Behälter, wobei größere Produktmengen eingefüllt
werden.
18. Maschine nach Anspruch 17, gekennzeichnet, durch Einrich
tungen zum Bewegen der unten angeordneten Behälter schritt
weise derart, daß sie mit größeren Produktmengen beladen
werden.
19. Maschine nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Einrich
tungen zum Neigen der unten angeordneten Behälter zur Aufnahme
von einzufüllendem Produkt ohne den Einschluß von Luft in dem
Behälter, wenn das Produkt übergeleitet wird.
20. Maschine zum Verpacken eines leichten und flockigen teil
chenförmigen Produkts, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum
Überleiten einzelner, diskreter Portionen des Produkts in
Schachteln sowie Einrichtungen zur Verhinderung eines Luftein
schlusses in den Schachteln beim Befüllen mit dem Produkt.
21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtungen zum Verhindern von Lufteinschlüssen durch eine
Entlüftungsleitung unterhalb des Produkts gebildet sind, wenn
das Produkt in die Schachteln abgefüllt wird.
22. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtungen zum Verhindern von Lufteinschlüssen Einrichtun
gen zum Neigen der Schachteln beim Füllen umfassen.
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