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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Maschine und ein Verfahren zum Füllen und Versiegeln bzw. luftdichten
Verschließen
von Behältern
wie z.B. nachgiebigen Tuben oder starren Behältern, die mit einer Abgabevorrichtung
für ein
fluidförmiges
Produkt versehen sind. Die durch die Erfindung angegebene Maschine
findet somit ihre Anwendung im Bereich der Verpackung ganz allgemein
von fluidförmigen
Produkten und insbesondere von kosmetischen oder pharmazeutischen
Produkten, wie z.B. Cremes, milchigen Produkten oder selbst von
noch flüssigeren
Produkten.
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Die industriellen Bereiche der Pharmazie und
der Kosmetik sind unter anderem Großhersteller von empfindlichen
fluidförmigen
Produkten, die eine Verpackung mit äußerst guter Qualität erfordern.
Tatsächlich
sind einige Produkte gegen Luft, Licht, Feuchtigkeit usw. empfindlich
bzw. reagieren unter deren Einwirkung. Es ist somit erforderlich,
dass die Verpackung derartiger Produkte gegen Umwelteinflüsse schützen kann,
die ihre Eigenschaften verschlechtern.
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Ein weit verbreitetes und für wenig
empfindliche Produkte verwendbares Verfahren besteht darin, den
Behälter,
der das Produkt enthält,
mit einer „Air-Less"-Abgabevorrichtung,
d.h. einer Abgabevorrichtung ohne die Ansaugung von Luft auszustatten, so
dass in dem Maß,
in dem das Produkt abgegeben wird, sich das Volumen des Behälters entsprechend derart
vermindert, dass das Produkt niemals im Behälter mit Luft in Berührung steht.
Diese Abgabevorrichtung wird üblicher
weise für
Produkte verwendet, die oxidieren können.
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Im Bereich der unter Vakuum erfolgenden Verpackung
kann man auch das Dokument GB-A-246 347 zitieren, das eine Vorrichtung
zum Verpacken unter Vakuum beschreibt. Diese Vorrichtung umfasst
einen Zugang, durch den man die gefüllten, noch nicht versiegelten
Büchsen
einführt.
Die Büchsen
folgen einem kreisförmigen
Bewegungspfad auf einem Drehkarussell. Auf einem Teil des Dreh-Bewegungspfades
werden die Büchsen
in fortschreitender Weise einem Unterdruck unterworfen, der mehr
und mehr verstärkt
wird. Es wird nicht beschrieben, auf welche Weise die unter Unterdruck bzw.
Vakuum versiegelten Büchsen
von dem Karussell abgenommen werden, um sie in den Umgebungsdruck
zurückzubringen.
Ziel dieser Vorrichtung ist es, die Büchsen unter Vakuum zu versiegeln,
ohne in heftiger Weise den Druck zu verändern, weil dies den Inhalt
der noch offenen Büchsen
stören
und veranlassen könnte,
seitlich zu verspritzen. Das Problem der Verpackung von empfindlichen
Produkten wird nicht erörtert,
da die Füllung
der Büchsen
unter Umgebungsdruck außerhalb
der Vorrichtung erfolgt.
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Man kann auch auf das Dokument US-A-5 481
851 hinweisen, das eine Vorrichtung zum Verpacken von Abfall beschreibt,
bei der die leeren Behälter
in ein Drehkarussell durch einen Eingang hindurch eingeführt werden.
Die Behälter
durchlaufen verschiedene Stationen, in denen sie mit Stickstoff gereinigt,
mit Abfall gefüllt
von Luft evakuiert, versiegelt und dann aus der Vorrichtung abgegeben
werden. Es ist klar, dass die Versiegelung der Behälter unter
Umgebungsluft im Bereich des Ausgangstores stattfindet. Das Absaugen
von Luft hat nicht zum Ziel, eine Versiegelung unter Vakuum durchzuführen, sondern
dient lediglich dazu, das aus dem Behälter Luft herauszusaugen.
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Für
wesentlich empfindlichere Produkte, deren Konservierung problematisch
ist, gibt es auch Verfahren zum Verpacken unter Luftvakuum. Der
Behälter
wird in einem umschlossenen Raum versiegelt, in dem ein gewisser
Luftunterdruck herrscht. Man stellt somit sicher, dass das Produkt
in dem Behälter
ohne Luft verpackt wird, die es verschlechtern könnte.
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Das Dokument US-A-3 006 120 beschreibt eine
Vorrichtung, die dazu dient, Beutel von Luft zu entleeren, sie danach
mit Gas zu füllen
und zu versiegeln. Jeder Beutel wird in einem Drehkarussell mitgenommen,
das 16 umschlossene Räume
aufweist, von denen jeder dazu dient, einen Beutel aufzunehmen.
Jeder umschlossene Raum umfasst einen Napf und eine Abdeckung, mit
der eine Leitung zum Absaugen von Luft und eine Leitung zum Füllen mit
Gas verbunden ist. Jede Abdeckung ist ebenso mit einem Backen-System
zum Versiegeln ausgestattet. Es sind damit ebenso viele Leitungen
und Versiegelungssysteme wie umschlossene Räume vorhanden, d.h. 16 Luftabsaugleitungen,
16 Leitungen zum Füllen
mit Gas und 16 Versiegelungssysteme. Es ist im Übrigen erforderlich, den Unterdruck
in jedem umschlossenen Raum aufzuheben um den gefüllten und versiegelten
Beutel zu entnehmen und einen neuen Beutel einzuführen. Dies
erfordert Zeit. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass das in den
Beuteln verpackte Produkt, d.h. das Gas, kein empfindliches Produkt
ist und dass die Absaugung von Luft lediglich das einzige Ziel hat,
die Füllung
mit Gas zu verbessern, aber nicht das Gas gegen Luft zu schützen. Das Füllgas nimmt
das gesamte Volumen des umschlossenen Raumes derart ein, dass mit
Sicherheit nur Gas im Beutel vorhanden ist, wenn man diesen versiegelt.
Dies ist bei flüssigen
Produkten nicht der Fall.
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Bei sehr empfindlichen Produkten
ist es im Übrigen
erforderlich, in das Produkt Konservierungsmittel aufzunehmen, um
die Stabilität
zu verbessern, da sich das Produkt vor seiner Verpackung mit Luft
in Berührung
befinden kann. Das Hinzufügen
von Konservierungsmittel beeinflusst den Selbstkostenpreis des Produktes
und kann in gewissen Fällen
beim Verwender allergische Reaktionen hervorrufen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum
Ziel, die Nachteile des Standes der Technik dadurch zu beseitigen,
dass sie eine Maschine zum Verpacken von empfindlichen flüssigen Produkten
schafft, die es ermöglicht,
die Konservierungsmittel zu vermindern bzw. völlig wegzulassen. Darüber hinaus
muss die Maschine mit einer erhöhten
Taktrate arbeiten. Sie soll auch so wenig platzraubend wie möglich sein.
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Zu diesem Zweck hat die Erfindung
eine Verpackungsmaschine zum Füllen
und Versiegeln von Behältern
zum Gegenstand, wobei die Maschine eine Vielzahl von Stationen umfasst,
an denen die Verpackungsvorgänge
mit Hilfe von Verpackungsmitteln durchgeführt werden, wobei die Stationen
wenigstens eine Füllstation
und eine Verschließstation umfassen
und wobei die Maschine Transportmittel aufweist, die dazu dienen,
die Behälter
auf einem Weg vorwärts
zu bewegen, der durch die verschiedenen Stationen hindurch verläuft, wobei
diese Stationen in einem umschlossenen Raum angeordnet sind, in
dem luftleere bzw. Luftunterdruck herrscht. Dadurch, dass man vorsieht,
dass das Füllen
und das Versiegeln in ein und demselben umschlossenen Raum durchgeführt werden,
in dem eine Luftleere herrscht, stellt man sicher, dass das zu verpackende Produkt
niemals mit Luft in Berührung
gestanden hat, so dass es nicht verändert werden konnte. Die Tatsache,
dass mit dem zu verpackenden Produkt in einem fortgesetzten luftleeren
Raum gearbeitet wird, ermöglicht
es, die Menge der Konservierungsmittel zu vermindern, die für seine
Stabilität
erforderlich sind. Nicht nur das Produkt ist weniger teuer, weil
eine geringe Menge von Konservierungsmitteln hinzugefügt wird,
sondern das Produkt ist darüber
hinaus auch reiner. Ein weiterer sichtbarer Vorteil, der durch die Erfindung
erzielt wird, besteht in der Tatsache, dass die Taktfolge der Maschine
beschleunigt werden kann, da keine Unterbrechung der Luftleere beim Schritt
des Füllens
und des Versiegelns erfolgt.
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Darüber hinaus sind deswegen, weil
alle Stationen in einem gemeinsamen umschlossenen Raum angeordnet
sind, alle Stationen allen Behältern
gemeinsam, die sich von einer Station zur anderen bewegen. Dies
ist bei der Vorrichtung des Dokumentes US-A-3 006 120 nicht der
Fall, wo jeder Behälter
in einen individuellen umschlossenen Raum eingebracht wird, der
mit Füllstationen
versehen ist. Sobald der Behälter
gefüllt
und versiegelt ist, wird der umschlossene Raum geöffnet. Dies
ist bei der Erfindung nicht der Fall, die nur einen einzigen umschlossenen
Raum vorsieht, der alle Stationen aufnimmt. Der umschlossene Raum
muss somit beim normalen Betrieb nicht geöffnet werden.
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Gemäß den technischen Merkmalen
der Erfindung weisen die Transporteinrichtungen die Form eines Drehkarussells
auf, das mit einer Vielzahl von Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen
der Behälter versehen
ist. Der Weg, den die Transporteinrichtungen vorgeben, bildet somit
einen Ring. Darüber
hinaus umfasst der umschlossene Raum eine luftleere Glocke, welche
die Vielzahl von Stationen in luftdichter Weise überdeckt. Vorteilhafterweise
sind die Verpackungseinrichtungen an der Unterdruckglocke befestigt.
Andererseits ist die Glocke mit einer Einbringschleuse für die leeren
Behälter
und einer Ausbringschleuse für
die gefüllten
und dicht verschlossenen bzw. versiegelten Behälter versehen.
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Gemäß einer Ausführungsform
umfassen die Verpackungsmittel Heißluft-Versiegelungseinrichtungen,
die dazu dienen, flexible Behälter
zu versiegeln. Dieses Verfahren des Versiegelns durch Heißluft ist
ein beim Verpacken von Produkten in Tuben oder nachgiebigen Hüllen bekanntes
Verfahren. Ein paradox erscheinendes Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht jedoch darin, dass ein derartiges Verfahren in einem luftleeren,
umschlossenen Raum verwendet wird. Während andere bekannte Verfahren,
wie z.B. ein Verschweißen
durch Ultraschall, Induktionsheizung oder Heizbacken in einem Raum
wesentlicher leichter vorstellbar sind, in dem Luftleere herrscht,
weil sie keine Luft verwenden, erfüllt das bei der Erfindung verwendete
Verfahren die Anforderungen, die für ein Versiegeln unter Vakuum erforderlich
sind, da die heiße
Luft impulsförmig
in den umschlossenen Raum geblasen wird, was normalerweise zur Folge
hätte,
dass der Luftunterdruck bzw. die Luftleere aufgehoben oder abgeschwächt wird.
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Das Verfahren des Erhitzens mit Luft
ist gegenüber
den zuvor erwähnten
Verfahren vorteilhaft, da die Mechanik einfacher ist und es ermöglicht,
lediglich die Innenwand des nachgiebigen Behälters zu erhitzen. Im Übrigen ermöglicht es
die Erzielung wesentlich höherer
Taktfrequenzen. Mit Heizbacken ist es erforderlich, drei oder vier
Backenpaare zu verwenden, um die gleiche Taktfrequenz zu erzielen.
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Alternativ oder zusätzlich umfassen
die Verpackungsmittel Einfasseinrichtungen, die dazu dienen, eine
Abgabevorrichtung durch Einfassen auf dem Hals eines Behälters zu
befestigen. Alternativ oder zusätzlich
können
die Verpackungsmittel Einrasteinrichtungen umfassen, die dazu dienen,
eine Abgabevorrichtung auf dem Hals eines Behälters zum Einrasten zu bringen.
Vorteilhafterweise umfasst die Unterdruckglocke eine Einführschleuse
für die
Abgabevorrichtungen. Die Maschine gemäß der Erfindung kann eine Vielzahl
von Stationen umfassen, die speziell für das Verpacken mit Hilfe von
mehreren verschiedenen Arten von Behältern geeignet sind. Zu diesem
Zweck können
die Aufnahmeeinrichtungen in Abhängigkeit
von der Art des aufzunehmenden Behälters verformbar oder austauschbar
sein.
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Die Erfindung wird jetzt noch in
umfangreicherer Weise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
unter Erläuterung
eines nicht einschränkend
zu verstehenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt die einzige
Figur eine Mehrzweck-Verpackungsmaschine, die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist.
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Das Modell der Maschine, das gewählt wurde,
um die vorliegende Erfindung zu erläutern, ist ein Mehrzweckmodell,
d.h. es ist geeignet, gleichzeitig unter Verwendung von nachgiebigen
Tuben als auch starrer Behälter
einen Verpackungsvorgang durchzuführen. In herkömmlicher
Weise werden die nachgiebigen Tuben vom Boden der Tube her gefüllt, der
offen gelassen worden ist, um das Füllen zu ermöglichen. Sobald das Produkt
in die nachgiebige Tube eingefüllt
worden ist, wird der Boden der Tube in dichter Weise versiegelt.
Dieser Versiegelungsvorgang des Bodens der Tube erfolgt im Allgemeinen
durch Thermoschweißen.
Deshalb müssen
die nachgiebigen Tuben aus einem Material hergestellt werden, das
in der Lage ist, bei einer relativ niedrigen Temperatur weich zu
werden. Im Allgemeinen werden nachgiebige Tuben aus Kunststoff hergestellt.
Bei dem starren Behältern,
die im Allgemeinen aus Glas oder Metall hergestellt sind, erfolgt
der Vorgang des Füllens
durch den Hals des Behälters.
Der Vorgang des Versiegelns des Behälters erfolgt durch die Befestigung
der gewählten
Abgabevorrichtung. Es gibt mehrere Befestigungsverfahren für eine Abgabevorrichtung
auf dem Hals eines starren Behälters.
Beispielsweise kann die Abgabevorrichtung eingefasst oder in dichter
Weise aufgerastet werden. Die in der einzigen Figur dargestellte
Maschine besitzt somit einen Mehrzweckcharakter, da sie in der Lage
ist, diese beiden Arten von Verpackungsvorgängen durchzuführen. Wohlgemerkt
ist es möglich,
sich ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, eine Maschine vorzustellen,
die in der Lage ist, lediglich eine Art von Verpackung, nämlich entweder
nachgiebige Tuben oder starre Behälter zu verarbeiten.
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Die durch die vorliegende Erfindung
vorgeschlagene Maschine ermöglicht
es, ein flüssiges
bis cremeartiges, aber vorzugsweise ein cremeartiges Produkt in
den oben beschriebenen Verpackungsarten ausgehend von dem Füllen bis
zum Versiegeln zu verpacken. Gemäß einem
sehr interessanten Merkmal der Erfindung erfolgen die Verpackungsschritte vom
Füllen
bis zum Versiegeln in einem Milieu, in dem Luftleere herrscht. Folglich
befindet sich das verpackte Produkt niemals in Luftberührung. Um
die Isolierung des Produktes bezüglich
der Luft vorzusehen, ist es erforderlich, die Verpackungen, d.h.
die nachgiebigen Tuben und/oder die starren Behälter mit einer Abgabevorrichtung
ohne Luftansaugung auszustatten. Man stellt somit sicher, dass sich
das Produkt bis zu seiner Abgabe für den Verwender niemals in
Berührung
mit Luft befindet.
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In der einzigen Figur sieht man,
dass die Verpackungs-Mehrzweckmaschine gemäß der dargestellten Ausführungsform
eine im Allgemeinen zylindrische Form besitzt, die im Wesentlichen
zwei Teile umfasst, d.h. einen unteren Teil, der einen Unterbau 1 bildet
und einen oberen Teil, der von einer transparenten Glocke 2 gebildet
wird.
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Der Unterbau 1 umfasst eine äußere Schutzschale
in zylindrischer Form, die einen geeigneten Antrieb umschließt, der
in der Lage ist, eine Rotationsbewegung zu erzeugen, deren Achse 20 in
zentrierter Weise durch den Unterbau und die transparente Glocke 2 hindurch
verläuft.
Der vom Unterbau 1 eingeschlossene Antrieb ist auch mit
Schritteinrichtungen ausgestattet, die es ermöglichen, die vom Antrieb erzeugte
Drehung an vorbestimmten Stellen anzuhalten. Auf der Rotationsachse 20 ist
ein Drehtisch 10 in Ringform und mit einer Größe montiert,
die im Wesentlichen der der Schutzglocke des Unterbaus 1 entspricht.
Die Rotationsachse 20 verläuft wohlgemerkt im Zentrum
des Drehtisches 10 derart, dass der Drehtisch angetrieben
wird, um eine Drehbewegung auszuführen, die ihm durch den Motorantrieb aufgeprägt wird.
Aufgrund der schrittweisen Drehung, die dem Antrieb zugeordnet ist,
wird der Drehtisch 10 dazu gebracht, seine Drehbewegung
anzuhalten, nachdem er einen Weg durchlaufen hat, der einem bestimmten,
festgelegten Winkelwert entspricht. Der Drehtisch 10 ist
mit einer Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen für die nachgiebigen Tuben oder
die starren Behälter
in Form von Näpfen
versehen. Bei der in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsform
sind zehn Näpfe
vorgesehen, die mit den Bezugszeichen 101 bis 110 versehen
sind. Da bei dem dargestellten Modell zehn Näpfe vorhanden sind, muss die
Schrittschaltvorrichtung des Antriebs geeignet sein, die Drehbewegung
nach einem Winkelweg von 36° anzuhalten.
Der Drehtisch 10 bildet somit ein Indexaktions-Karussell,
das eine Vielzahl von Näpfen
für die
Aufnahme von Behältern
(nachgiebigen Tuben oder starren Behältern) aufweist. Jeder Napf 101 bis 110 wird
von einer Schraubspindel bzw. einem Zylinder betätigt, die bzw. der sich hebt und
senkt (nicht dargestellt) und unterhalb des Drehtisches 10 in
dem Unterbau 1 angeordnet ist. Jeder Napf ist somit unter
der Einwirkung seiner Schraubspindel bzw. seines Zylinders in der
Lage, eine vertikale Translationsbewegung auszuführen.
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Das vom Drehtisch 10 gebildete
Indexaktions-Karussell bildet nur eine Realisierungsform der Transporteinrichtungen,
die in der Lage sind, die Behälter
weiter zu bewegen. Wohlgemerkt ist es möglich, sich andere Arten von
Transporteinrichtungen beispielsweise längs geradliniger Weg-Trajektorien vorzustellen.
Eine kreisförmige
Trajektorie, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
bildet nur eine bevorzugte Ausführungsform
für die
Transporteinrichtungen, die für
die vorliegende Erfindung erforderlich sind. Tatsächlich kann
die Verschiebung aller Näpfe
mit Hilfe ein und desselben Antriebes und ein und derselben Indexierungseinrichtung
durchgeführt
werden.
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Der Unterbau 1, der den
Motorantrieb und den Drehtisch 10, der mit seinen Näpfen ausgestattet ist,
umfasst, wird von der transparenten Glocke 2 in Zylinderform überdeckt,
die in luftdichter Weise auf einem Umfangsrand 11 des Unterbaus 1 aufliegt.
Die transparente Glocke 2 und der Unterbau 1 bilden
zusammen einen luftleeren umschlossenen Raum. Eine Dichtung kann
beispielsweise zwischen die transparente Glocke 2 und den
Unterbau 1 eingefügt sein.
Die transparente Glocke 2 besitzt eine zylindrische Umfangswand 2a und
einen kreisförmigen
Deckel 2b.
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Die Luftleere bzw. der Unterdruck
im Inneren des geschlossenen Raums wird durch Absaugen von Luft
durch ein Vakuumrohr 3 erzielt, das die Glocke 2 mit
einer Vakuumpumpe verbindet, die in der Lage ist, bis zu 2000 m3 Luft pro Stunde abzuziehen. Die Luftpumpe
muss im Übrigen
in der Lage sein, eine Luftzufuhr in der Größenordnung von mehreren Kubikmetern
pro Stunde zu verarbeiten und dabei einen Druck in der Größenordnung
von einigen Millibar bis einigen 10 Millibar im Inneren des umschlossenen Raumes
aus Gründen
aufrechtzuerhalten, die im Folgenden erläutert werden. Der Arbeitsdruck
der Verpackungsmaschine gemäß der Erfindung
befindet sich damit in einem Druckbereich, der von einigen Millibar
bis einigen 10 Millibar, vorzugsweise 10 Millibar reicht. Bei diesem
Druck kann man davon ausgehen, dass sich das Produkt nicht in Luftberührung befindet.
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Die schrittweise Weiterbewegung des
Karussells 10 ermöglicht
es, die Drehung des Drehtisches derart anzuhalten, dass die Näpfe 101 bis 110 während einer
relativ kurzen Zeitspanne in Positionen unbewegt bleiben, die mit
Verpackungsvorrichtungen oder Verpackungsinstrumenten, die ihnen
jeweils zugeordnet sind, eine Vielzahl von Verpackungsstationen
bilden. Ein einzeln herausgegriffener Napf, beispielsweise der Napf 101 durchläuft somit
eine kreisförmige
Trajektorie und hält
dabei im Bereich einer jeden Verpackungsstation an. Der Winkelabstand
zwischen den verschiedenen Näpfen 101 bis 110 muss somit
genau gleich sein, da jeder Napf durch alle Verpackungsstationen
laufen soll.
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Die an jeder Verpackungsstation vorgesehenen
Verpackungsgeräte,
Einheiten oder Vorrichtungen sind an der transparenten Glocke 2 entweder
an deren Umfangswand 2a oder am Deckel 2b montiert. Andere
Vorrichtungen, Einheiten oder Instrumente zum Verpacken sind direkt
in die transparente Glocke 2 mit aufgenommen. Die an der
transparenten Glocke 2 vorgesehenen Vorrichtungen sind
diejenigen, die dazu dienen, irgend etwas in die Glocke einzuführen oder
aus ihr zu entnehmen. Die anderen Verpackungseinrichtungen, die
in der Glocke vorgesehen sind, dienen dazu, direkt auf den Behälter einzuwirken.
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Was die Reihenfolge der Verpackungsvorgänge betrifft,
so ist die erste Verpackungseinrichtung die Einführschleuse 21, die
dazu dient, die leeren Behälter
in die transparente Glocke 2 einzuführen. Die Einführschleuse 21 ist
in schematischer Weise mit ihrem Unterdrucktor 210 dargestellt,
das die Durchgangsöffnung
für die
Behälter
verschließt.
Die leeren Behälter
treten somit in die Glocke durch diese Schleuse 21 ein
und werden in den aufeinanderfolgenden Näpfen positioniert, die unmittelbar
senkrecht unterhalb der Einführschleuse 21 angeordnet sind.
Auf diese Weise werden die Behälter
in die transparente Glocke 2 eingeführt.
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Wie der kreisförmige Pfeil anzeigt, der auf dem
Unterbau 1 dargestellt ist, dreht sich der Tisch 10 im
Uhrzeigersinn. Somit entspricht die folgende Verpackungsstation,
derjenigen, in welcher der Napf 106 positioniert ist. Diese
Verpackungsstation erfordert keine feste Vorrichtung auf der transparenten Glocke 2.
Es handelt sich um eine Verpackungsstation, die zur Ausrichtung
der noch leeren Behälter dient.
Diese Ausrichtung der Behälter
erfolgt auf einfache Weise durch eine Drehung des Napfes. Sobald der
Behälter
korrekt orientiert ist, verschiebt sich der Drehtisch erneut um
eine zehntel Drehung bis zur nachfolgenden Verpackungsstation.
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Diese Station umfasst eine Fülleinheit 22,
die ausgehend von einer Zuführleitung 220 das
fluidförmige
Produkt zuführt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Fülleinheit hauptsächlich außerhalb
der transparenten Glocke 2 auf deren Deckel 2b angeordnet
ist. Lediglich das Füllrohr 221,
das in den Behälter
eindringt, um ihn mit dem Produkt zu füllen, ist im Inneren der transparenten
Glocke 2 angeordnet. Somit ist es nicht erforderlich, die
transparente Glocke von ihrem Unterbau 1 abzuheben, um
in den Mechanismus der Fülleinheit 22 eingreifen
zu können. Die
Fülleinheit 22 kann
mit einer Produktfolgevorrichtung ausgestattet sein, die es dem
Füllrohr 221 ermöglicht,
sich in dem Maße
anzuheben, in dem sich der Behälter
mit dem Produkt füllt.
Sobald der Behälter
mit einer ausreichenden Menge des Produktes gefüllt worden ist, wird der Indexierungsmotor
des Drehtisches 10 aktiviert, um den Napf in die folgende Station
mitzunehmen.
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Bei der Mehrzweckmaschine, die zur
Erläuterung
der Erfindung verwendet wird, ist es möglich, sowohl nachgiebige Tuben
als auch starre Behälter zu
füllen.
Zu diesem Zweck sind die drei folgenden Verpackungsstationen speziell
für nachgiebige
Tuben bestimmt. Die nachgiebigen Tuben sind, bevor sie durch die
Einführschleuse 21 eingeführt werden, bereits
mit einer Abgabevorrichtung wie z.B. einer Pumpe versehen. Der Boden
der nachgiebigen Tube, der sich an dem der Pumpe gegenüberliegenden Ende
befindet, ist noch offen, da durch ihn hindurch das Produkt eingeführt wird.
Die nachgiebigen Tuben mit ihrer Pumpe und ihrem offenen Ende werden durch
die Einführschleuse 21 in
umgedrehter Position eingeführt,
so dass sich die Pumpe im Napf befindet. Die nachgiebigen Tuben
werden danach bis zur Fülleinheit 22 weiterbefördert, wo
sie gefüllt
werden. Die drei nachfolgenden Stationen, die nun im Einzelnen beschrieben
werden, dienen zur Versiegelung des Bodens der nachgiebigen Tube.
Die erste entsprechende Verpackungsstation an der Position des Napfes 108 ist
eine Heizeinheit 23, die dazu dient, das offene Ende des
Bodens der nachgiebigen Tube zu erhitzen, um ihn zu erweichen um
eine Thermoverschweißung
auszuführen.
Sobald die nachgiebige, gefüllte
Tube in senkrechter Ausrichtung mit der Heizeinheit 23 ankommt,
wird die Schraubspindel bzw. der Zylinder des Napfes derart betätigt, dass
die nachgiebige Tube so weit angehoben wird, dass ihr offenes Ende
auf der Heizdüse
der Heizeinheit in Eingriff kommt. Gemäß der Erfindung ist die Heizeinheit 23 eine
Heißluft-Heizeinheit,
die geeignet ist, heiße Luft
stoßförmig auf
das Bodenende der Tube zu blasen, um dieses zu erweichen. In paradoxer
Weise wird durch die Heizeinheit Luft in den umschlossenen Raum
eingeführt,
in dem Luftleere herrscht. Deshalb muss die Vakuumpumpe, die vermittels
des Absaugrohres 3 angeschlossen ist, in der Lage sein,
einen Luftstrom von einigen Kubikmetern pro Stunde abzusaugen. Tatsächlich liegt
die Heißluftmenge,
die durch die Heizeinheit hindurch eingeführt wird, in der Größenordnung
von einigen Kubikmetern pro Stunde bei einer Temperatur von 200°C bis 300°C. Die Heizdüse wird
mit gefilterter Umgebungsluft versorgt. Das bedeutet, dass dann,
wenn die Versorgungsluft und die Luft um die Maschine herum steril
oder sauber ist, die Wahrscheinlichkeit beträchtlich ist, einen umschlossenen
Raum mit einem sauberen Vakuum zu haben. Das in der Mehrzweckmaschine
gemäß der Erfindung
verwendete Schweißverfahren,
d.h. durch Erhitzen mit Luft, ist ein bekanntes Verfahren für die Verpackung
von Produkten in nachgiebigen Tuben oder Hüllen. Während jedoch andere bekannte
Verfahrensweisen, wie z.B. das Verschweißen durch Induktionsheizung,
Ultraschall oder Heizbacken leichter in einem umschlossenen Raum
vorstellbar sind, in dem Luftleere herrscht, nicht jedoch die Verwendung von
Luft, erfüllt
die bei der Erfindung verwendete Technik dennoch die Anforderungen
für ein
Verschweißen
unter Vakuum, da die heiße
Luft stoßweise
in den umschlossenen Raum geblasen wird, was normalerweise die Folge
hätte,
dass die Luftleere unterbrochen oder abgeschwächt wird. Das Verfahren des
Erhitzens mit Luft ist im Vergleich zu den zuvor erwähnten Verfahrensweisen
vorteilhaft, weil die Mechanik einfacher ist und es ermöglicht,
lediglich die Innenwand des Tubenbodens zu erhitzen. Im Übrigen ermöglicht dieses
Verfahren, eine höhere
Taktfrequenz zu erzielen. Mit Heizbacken ist es erforderlich, drei
oder vier Backenpaare vorzusehen, um die gleiche Taktzahl zu erreichen.
Die heiße
Luft wird mit einem Durchsatz von ungefähr 1 bis 12 m3/Std,
vorzugsweise 7 m3/Std zugeführt. Sobald
das obere Ende des Bodens der nachgiebigen Tube ausreichend erweicht
ist, was einige Zehntel Sekunden dauert, wird die nachgiebige Tube
bis zur nächsten Verpackungsstation
verschoben, die mit kalten Versiegelungsbacken 24 versehen
ist, die in der Lage sind, sich gegeneinander zu pressen, wobei
das offene Ende des erhitzten Bodens zwischen ihnen eingeklemmt
wird. Dies hat die Wirkung, dass das offene erhitzte Ende der Tube
an sich selbst angedrückt wird,
wodurch eine Thermoschweißung
realisiert wird. Es ist daher wichtig, dass der Schritt des Zusammendrückens des
offenen Endes des Bodens auf sich selbst wenig Zeit erfordert, nachdem
das Ende im Bereich der Heizeinheit 23 erhitzt worden ist. Vorzugsweise
ist, damit die Temperatur der Backen nicht in übermäßiger Weise ansteigt und damit
die Verschweißung
so schnell wie möglich
durchgeführt wird,
ein interner Kühlwasserkreislauf
vorgesehen, um die Backen zu kühlen.
Sobald der Boden der nachgiebigen Tube durch die kalten Backen 24 zusammengedrückt worden
ist, ist die Verschweißung der
nachgiebigen Tube durchgeführt.
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Man kann sich auch vorstellen, dass
die Maschine nachgiebige Behälter
versiegeln kann, die von den nachgiebigen Tuben verschieden sind,
wie z.B. nachgiebige Beutel, nachgiebige Hüllen usw. Tatsächlich kann
diese Technik des Verschweißens
mit heißer
Luft unter Vakuum verwendet werden, um alle Arten von nachgiebigen
Behältern
zu versiegeln und kann auch unabhängig von einem Drehkarussell
eingesetzt werden.
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Die nächste Verpackungsstation entsprechend
der Positionierung des Napfes 110 ist mit einer Schneidevorrichtung 25 ausgestattet,
die dazu dient, das Ende des Bodens der nachgiebigen Tube abzuschneiden,
das sich jenseits der Thermoschweißung befindet, wobei dies einem ästhetischen
Zweck dient. Die abgeschnittenen Kunststoffteile können aus
dem umschlossenen Raum durch eine Volumenschleuse ausgeführt werden.
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Die gefüllte und versiegelte nachgiebige Tube
wird danach bis zu ihrer nachfolgenden Verpackungsstation weiterbefördert, in
deren Bereich sie aus dem umschlossenen Raum durch eine Ausführungsschleuse 29 ausgeführt wird.
Ausgehend von der Station, die mit der Schneideeinrichtung 25 ausgestattet
ist, bis zur Ausführschleuse 29 wird
die nachgiebige Tube keinerlei weiterem Verpackungsschritt unterworfen,
obwohl sie drei entsprechende Stationen zum Positionieren der Näpfe 101, 102 und 103 durchläuft und
dort anhält.
Die Ausführschleuse 29 kann
eine sich hin und her bewegende Schleuse sein, die mit einem Vakuumtor 290 ausgestattet
ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Mehrzweckmaschine
auch geeignet, starre Behälter
zu füllen,
auf denen eine Abgabevorrichtung wie z.B. eine Pumpe montiert werden
muss. Die starren Behälter,
die aus Glas, Metall oder Kunststoff bestehen können, werden durch die Einführschleuse 21 eingeführt, wobei sie
noch nicht mit ihrer Pumpe ausgestattet sind. Sie werden in den
Näpfen
so angeordnet, dass ihre Öffnung
nach oben gerichtet ist. Sie durchlaufen die gleichen Verpackungsvorgänge wie
die zuvor erwähnten
nachgiebigen Tuben bis zur Fülleinheit 22. Sie
werden somit ausgerichtet und dann mit dem gewünschten Produkt gefüllt. Danach
erfährt
der gefüllte
steife Behälter
keinen weiteren Verpackungsschritt im Bereich der drei folgenden
Stationen, die der Heißversiegelungsstation
für die
nachgiebigen Tuben entsprechen. Die nachfolgende Station, in deren Bereich
der gefüllte
starre Behälter
einem Verpackungsvorgang unterworfen wird, entspricht der Position
des Napfes 101. An dieser Stelle befindet sich der Napf
in vertikaler Ausrichtung mit einer Pumpen-Einführschleuse 26, die
mit einem Vakuumtor 260 versehen ist. Die Pumpen werden
somit im Bereich dieser Schleuse 26 eingeführt und
auf dem Hals oder dem Flaschenhals des gefüllten starren Behälters positioniert.
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Der gefüllte starre Behälter verschiebt
sich dann zu einer nachfolgenden Station, die der Position des Napfes 102 entspricht.
Der Napf befindet sich dann in vertikaler Ausrichtung mit einer
Einfass- oder Einrasteinheit 27. Tatsächlich kann in Abhängigkeit von
der Technik, die verwendet wird, um die Pumpe auf dem Hals des Behälters zu
befestigen, entweder eine Einfasseinheit oder eine Einrasteinheit
vorgesehen sein. Ganz gleich ob eine Einrastung oder ein Einfassen
erfolgt, hat die Befestigung der Pumpe auf dem Hals des Behälters die
Wirkung, dass in dichter Weise das im Inneren des Behälters befindliche
Produkt isoliert wird. Ab diesem Moment hat das im Behälter enthaltene
Produkt keinerlei Berührung
mit der Luft bis zu seiner Abgabe. Vorteilhafterweise können der
Durchmesser und die Höhe
des Einfassens von außen
her eingestellt werden, ohne dass die Maschine angehalten wird.
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Die folgende Station ist mit einer
Einheit zum Einführen
von Stickstoff oder gefilterter Luft in die Dosierkammer der Pumpe
ausgestattet, um die Abgabe von Produkt während des Aufbringens des Drückers auf
der Pumpe zu vermeiden. Eine vollständige und detaillierte Beschreibung
der Struktur und der Arbeitsweise von Einfass- oder Einrasteinheiten
und zum Injizieren von Gas findet sich in dem Dokument EP-A-0 509
179.
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Sobald er die letzte Verpackungsstation 28 verlassen
hat, wird der gefüllte
und mit seiner in dichter Weise montierten Pumpe ausgestattete Behälter aus
dem umschlossenen Raum durch die Austrittsschleuse 29 ausgestoßen, die
auch zum Ausstoß der nachgiebigen
Tuben dient. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass
die Schleusensysteme, bei denen es sich vorzugsweise um hin und her
bewegliche Systeme handelt, es ermöglichen, die Behälter und
die Pumpen von einem Atmosphärendruck
zu einem Druck von ungefähr
10 Millibar übertreten
zu lassen, ohne dass irgend welche Schwierigkeiten auftreten und
das Vakuum beeinflusst wird.
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Die Mehrzweckmaschine gemäß der Erfindung
ermöglicht
es einerseits, mehrere unterschiedliche Arten von Behältern (nachgiebige
Tuben oder starre Behälter)
zu behandeln und ermöglicht
es andererseits, Vorgänge
des Abfüllens
und Versiegelns in einem beständigen
Luftvakuum auszuführen.
Dies ermöglicht
es, erhöhte
Taktzahlen zu erreichen, da es nicht erforderlich ist, zwischen
jedem Arbeitsschritt zum Atmosphärendruck
zurückzukehren.
Alle Arbeitsschritte folgen unmittelbar aufeinander in einer Atmosphäre mit kontrolliertem
Unterdruck.
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Es sei auch darauf hingewiesen, dass
die zum Einführen
oder Ausstoßen
der Behälter
erforderlichen Einheiten sowie die zum Füllen, Heizen, Einfassen oder
Einrasten und zum Injizieren von Gas erforderlichen Einheiten prinzipiell
außerhalb
des umschlossenen Raumes angeordnet ist. Somit ist es möglich, auf
diese Mechanismen einzuwirken, ohne dass die transparente Glocke 2 angehoben
werden muss. Einstellungen dieser Einheiten können sogar während des
Arbeitens der Mehrzweckmaschine vorgenommen werden.
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Die zur Erläuterung der Erfindung gewählte Mehrzweckmaschine
stellt nur eine Ausführungsform der
Erfindung dar. Tatsächlich
kann eine Mehrzweckmaschine mit mehr oder weniger Verpackungsstationen
vorgesehen werden, die jedoch alle in einem umschlossenen Raum arbeiten,
in dem ein beständiger Luftunterdruck
herrscht.