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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einheit zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen auf Verpackungen von fließfähigen Nahrungsmitteln.
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Bekanntermaßen werden zahlreiche fließfähige Nahrungsmittel, wie zum Beispiel Fruchtsaft, UHT-Milch (ultrahocherhitzte Milch, H-Milch), Wein, Tomatensauce etc. in Verpackungen verkauft, die aus sterilisiertem Verpackungsmaterial hergestellt werden.
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Ein typisches Beispiel dieser Art von Verpackung ist die parallelepipedförmige Verpackung für flüssige oder fließfähige Nahrungsmittel, die als Tetra Brik Aseptic (eingetragenes Warenzeichen) bekannt ist, die durch Falzen und Siegeln einer Bahn aus mehrschichtigem Verpackungsmaterial hergestellt wird. Das Verpackungsmaterial weist eine Mehrschichtenstruktur auf, die eine Schicht aus Fasermaterial, wie zum Beispiel Papier, umfasst, die auf beiden Seiten mit Schichten aus Heißsiegelungs-Kunststoff, wie zum Beispiel Polyethylen, bedeckt ist sowie im Falle von aseptischen Verpackungen für langhaltbare Erzeugnisse, wie zum Beispiel UHT-Milch (H-Milch), mit Aluminiumfolie, die auf einer Schicht aus Heißsiegel-Kunststoff überlagert ist und die wiederum mit einer weiteren Schicht aus Heißsiegel-Kunststoff bedeckt ist, welche schließlich die Innenseite der Verpackung bildet, die mit dem Nahrungsmittel in Kontakt kommt.
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Bekanntermaßen werden die genannten Verpackungen auf vollautomatischen Verpackungsmaschinen hergestellt, auf denen ein durchgehendes Rohr aus dem als Bahn zugeführten Verpackungsmaterial ausgebildet wird; die Bahn aus Verpackungsmaterial wird auf der Verpackungsmaschine selbst sterilisiert, zum Beispiel durch Aufbringen eines chemischen Sterilisationsmittels, wie zum Beispiel einer Wasserstoffperoxid-Lösung, die nach Abschluss der Sterilisation von den Oberflächen des Verpackungsmaterials entfernt wird, zum Beispiel durch Erwärmen verdampft wird; und die wie beschrieben sterilisierte Bahn aus Verpackungsmaterial wird in einer geschlossenen, sterilen Umgebung gehalten und wird gefaltet und in Längsrichtung gesiegelt, um ein vertikales Rohr zu bilden.
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Das Rohr wird mit sterilisiertem oder steril verarbeitetem Nahrungsmittel gefüllt und gesiegelt und entlang gleichmäßig beabstandeter Querabschnitte geschnitten, um Pillow Packs herzustellen, die danach mechanisch gefaltet werden, um die fertigen, zum Beispiel im Wesentlichen parallelepipedförmigen, Verpackungen herzustellen.
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Alternativ dazu kann das Verpackungsmaterial in Rohteile zugeschnitten werden, die auf Formspindeln zu Verpackungen gefaltet werden und die danach mit dem Nahrungsmittel gefüllt und gesiegelt werden. Ein Beispiel dieser Art von Verpackung ist der sogenannte Gable-Top-Karton, der unter dem Handelsnamen Tetra Rex (eingetragenes Warenzeichen) bekannt ist.
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Nachdem sie ausgebildet worden sind, können Verpackungen des oben genannten Verpackungstyps weiteren Bearbeitungsvorgängen unterzogen werden, wie zum Beispiel dem Aufbringen einer verschließbaren Öffnungsvorrichtung.
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Die am weitesten verbreitete Öffnungsvorrichtung umfasst einen Rahmen, der eine Öffnung bildet und um einen durchbohrbaren oder entfernbaren Abschnitt der Oberwand der Verpackung angebracht ist; sowie einen Verschluss, der an dem Rahmen angelenkt oder angeschraubt ist und der entfernbar ist, um die Verpackung zu öffnen. Alternativ dazu sind andere, zum Beispiel gleitende, Öffnungsvorrichtungen in der Anwendung bekannt.
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Der durchbohrbare Abschnitt der Verpackung kann zum Beispiel durch ein sogenanntes „vorlaminiertes” Loch gebildet werden, das heißt durch ein Loch, das in der faserhaltigen Schicht des Verpackungsmaterials ausgebildet wird, bevor es mit der Sperrschicht abgedeckt wird, die somit unversehrt bleibt und das Loch schließt, um luftdichte, aseptische Siegelung zu gewährleisten, und dabei gleichzeitig leicht durchbohrbar ist.
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In dem Fall von aseptischen Verpackungsmaschinen werden die beschriebenen Öffnungsvorrichtungen normalerweise durch eine Online-Applikationsmaschine hinter der Verpackungsmaschine kontinuierlich, gerade auf die ausgebildeten Verpackungen aufgebracht.
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Das Aufbringen der Öffnungsvorrichtungen, zum Beispiel durch Heißsiegeln oder Kleben, umfasst verschiedene Vorbereitungsschritte sowohl an der Verpackung als auch an der Öffnungsvorrichtung. Wenn die Öffnungsvorrichtung durch Heißsiegeln auf die Verpackung aufgebracht wird, werden insbesondere sowohl die Öffnungsvorrichtung als auch die äußere Heißsiegelungsschicht des Verpackungsmaterials, die den durchbohrbaren Abschnitt der Verpackung umgeben, erwärmt, um teilweises Schmelzen oder örtliches Erweichen zu bewirken.
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Nach erfolgtem Aufbringen auf die Verpackung muss Druck aufgebracht werden, um die Öffnungsvorrichtung ausreichend lange auf der Verpackung zu halten, damit die in Kontakt stehenden Materialien abkühlen und haften können.
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Wenn die Öffnungsvorrichtung auf die Verpackung geklebt wird, muss eines oder müssen beide der zu klebenden Teile analog dazu mit einer Schicht aus Klebstoff beschichtet und danach ausreichend lange in innigem Kontakt miteinander gehalten werden, damit Haftung eintreten kann.
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EP-A-1 215 124 ,
EP-A-1 215 143 ,
US 3673663 und
EP-A-1 215 144 beschreiben Öffnungsvorrichtungs-Applikationsmaschineneinheiten, die im Wesentlichen einen kontinuierlich drehenden Karussellförderer umfassen, welcher die Verpackungen von einer Beladestation zu einer Entladestation fördert und der die Öffnungsvorrichtungen von einer Zuführstation zu einer Aufbringstation fördert, die zwischen der Verpackungs-Beladestation und der Verpackungs-Entladestation angeordnet ist und an der die Öffnungsvorrichtungen auf die jeweiligen Verpackungen aufgebracht werden.
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Insbesondere ist der Karussellförderer aus einem Stück mit einer Anzahl von Lagerungsvorrichtungen zur Aufnahme der jeweiligen Verpackungen ausgerüstet, welche sich kontinuierlich entlang einem kreisförmigen Pfad, der sich allmählich durch die Verpackungs-Beladestation, eine örtliche Erwärmungsstation zum Erwärmen um den durchbohrbaren Abschnitt der Verpackungen herum, die Öffnungsvorrichtungs-Aufbringstation und schließlich die Verpackungs-Entladestation erstreckt, bewegen.
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Der Karussellförderer umfasst weiterhin eine Anzahl von Applikationsvorrichtungen, die zu jeweiligen Lagerungsvorrichtungen zugehörig sind und die sich ebenfalls entlang einem kreisförmigen Pfad über den Pfad der Lagerungsvorrichtungen bewegen.
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Die Öffnungsvorrichtungen werden zu den jeweiligen Applikationsvorrichtungen an der Beladestation sowie von dem Karussellförderer durch eine Anzahl von Erwärmungsstationen zugeführt, bevor sie die Applikationsvorrichtung erreichen, an der sie auf jeweilige Verpackungen aufgebracht werden.
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Da sie weitaus dicker sind als die am weitesten äußere Schicht der Verpackungen, dauert das Erwärmen der Öffnungsvorrichtungen weitaus länger als das der Verpackungen.
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Deshalb benötigen die Öffnungsvorrichtungen mehr Erwärmungsstationen als die Verpackungen und müssen weitaus länger in einer jeden gehalten werden.
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In den Applikationseinheiten in den oben genannten Patenten wurde das Problem gelöst, indem der Karussellförderer und die Auflagevorrichtungen in einem Stuck mit demselben mit konstanter Geschwindigkeit entlang dem jeweiligen Pfad bewegt werden und indem die Applikationseinheiten mittels durch ein Kurvensystem gesteuerter drehzahlveränderlicher Zuführbaugruppen mit dem Karussellförderer verbunden werden.
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Insbesondere führen die Zuführbaugruppen die Applikationsvorrichtungen in Schritten an den Erwärmungsstationen zu, so dass die Öffnungsvorrichtungen möglichst lange an den Erwärmungsstationen gehalten werden, um die Applikationsvorrichtungen integriert mit dem Karussellförderer entlang anderer Abschnitte ihres Pfades zuzuführen, insbesondere hinter der Aufbringstation, wo die Applikationsvorrichtungen festen Kontakt zwischen den Verpackungen und den Öffnungsvorrichtungen gewährleisten müssen, damit das Heißsiegelmaterial abkühlen kann und somit Haftung erzielt wird.
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Applikationseinheiten der oben kurz beschriebenen Art weisen verschiedene Nachteile auf.
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Insbesondere ist der Karussellförderer zum Fördern der Verpackungen und zum Aufbringen der Öffnungsvorrichtungen äußerst komplex und kostspielig, vor allem wegen bestimmter Vorgänge, insbesondere des Erwärmens der Öffnungsvorrichtungen, die von minimaler Dauer ist, was unverträglich mit der Zeit ist, die der Karussellförderer benötigt, um durch eine feststehende Station zu verfahren, so dass komplexe Mechanismen erforderlich sind, um wenigstens Abschnitte der Bewegung der Applikationsvorrichtungen von denen des Karussellförderers zu lösen.
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Angesichts der kontinuierlichen Bewegung des Karussellförderers und der Tatsache, dass die Applikationsvorrichtungen und die Auflagevorrichtungen über wenigstens einen Teil ihrer jeweiligen Pfade gemeinsam verfahren müssen, um zu ermöglichen, dass die Öffnungsvorrichtungen auf die jeweiligen Verpackungen aufgebracht werden und fest an diesen gehalten werden können, kann die Haltezeit der Applikationsvorrichtungen an den Erwärmungsstationen nur maximiert werden, indem starke Beschleunigung und starkes Abbremsen bei dem Annähern an und dem Verlassen der Stationen auferlegt werden, was somit zu möglichen dynamischen Problemen führt.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Einheit zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen auf Verpackungen für fließfähige Nahrungsmittel, die ausgelegt ist, um eine einfache, kostengünstige Lösung für die oben genannten Nachteile, die typischerweise bei bekannten Einheiten vorhanden sind, bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Applikationseinheit gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
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Ein bevorzugtes, nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 zeigt eine schematische Draufsicht einer Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung, zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen auf Verpackungen für fließfähige Nahrungsmittel.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines Teiles der Einheit aus 1, die eine Druckvorrichtung zum Vorhalten von Anpressdruck zwischen den Verpackungen und den Öffnungsvorrichtungen, nachdem die Öffnungsvorrichtungen aufgebracht worden sind, umfasst, im größeren Maßstab, wobei Teile der besseren Verständlichkeit wegen weggelassen worden sind.
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3 zeigt eine Seitenansicht eines Abschnittes der Druckvorrichtung aus 2 im größeren Maßstab.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Details aus 3 in größerem Maßstab.
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Die 5 und 6 zeigen teilweise geteilte Seitenansichten eines Betätigungselementes der Druckvorrichtung in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen.
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Die 7 und 8 zeigen Querschnitte entlang den Linien VII-VII und VIII-VIII in den 5 beziehungsweise 6.
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Die Verweisziffer 1 in 1 bezeichnet insgesamt eine Einheit zum Aufbringen von Öffnungsvorrichtungen 2 auf gesiegelte Verpackungen 3 für fließfähige Nahrungsmittel.
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Die Verpackungen 3 werden wie bereits beschrieben vor der Einheit 1 aus einem Bogen Verpackungsmaterial hergestellt, der eine Schicht aus Fasermaterial umfasst, die auf beiden Seiten mit Schichten aus Heißsiegelungs-Kunststoff, wie zum Beispiel Polyethylen, bedeckt ist. In dem Fall von aseptischen Verpackungen 3 für langhaltbare Erzeugnisse, wie zum Beispiel UHT-Milch (H-Milch), umfasst das Verpackungsmaterial weiterhin eine Schicht aus Sauerstoffsperrmaterial, die zum Beispiel durch eine Aluminiumfolie gebildet wird, die auf eine Schicht aus Heißsiegelungs-Kunststoff überlagert ist und die schließlich die Innenseite der Verpackungen 3 bildet, welche mit dem Nahrungsmittel in Kontakt steht.
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Die Verpackungen 3, die in dem gezeigten Beispiel im Wesentlichen parallelepipedförmig sind, umfassen an einer oberen Wand 4 einen durchbohrbaren Abschnitt 5, der zweckmäßig durch ein sogenanntes „vorlaminiertes” Loch gebildet wird, das heißt durch ein Loch, das in der faserhaltigen Schicht des Verpackungsmaterials ausgebildet wird, bevor die faserhaltige Schicht mit der Sperrschicht abgedeckt wird, welche das Loch verschließt, um aseptische, luftdichte Siegelung zu gewährleisten, und welche gleichzeitig leicht durchbohrbar ist.
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Die Öffnungsvorrichtungen 2 werden aus Thermoplast hergestellt und eine jede davon umfasst in bekannter Weise einen Rahmen 6, der um einen durchbohrbaren Abschnitt 5 an der Wand 4 einer jeweiligen Verpackung 3 heißgesiegelt wird und eine Ausgießöffnung (nicht gezeigt) definiert; sowie einen Verschluss 7 oder einen Deckel, der an dem Rahmen angeschraubt oder angelenkt ist, um die Ausgießöffnung zu verschließen. Die Öffnungsvorrichtungen 2 umfassen zweckmäßig bekannte Mittel (nicht gezeigt) zum Durchbohren oder Entfernen des durchbohrbaren Abschnittes 5 der Verpackung 3, um die Verpackung zu öffnen.
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Die Einheit 1 umfasst einen ersten Linearschrittförderer 8 zum Fördern einer Aufeinanderfolge von Verpackungen 3 entlang einem vorzugsweise geraden Pfad P1; einen zweiten Linearschrittförderer 9 zum Fördern einer Aufeinanderfolge von Öffnungsvorrichtungen 2 entlang einem geraden Pfad P1 – in dem gezeigten Beispiel parallel und in der entgegengesetzten Richtung zu dem Pfad P1; sowie einen Karussellförderer 10, der auf bekannte Weise im Schrittbetrieb betrieben wird und nicht gezeigt wird, um die Öffnungsvorrichtungen 2 von einer Abnahmestation 11, die mit einer der Haltstationen des zweiten Förderers 9 übereinstimmt, zu einer Aufbringstation 12 zu fördern, an der die Öffnungsvorrichtungen 2 auf die jeweiligen Verpackungen 3 aufgebracht werden und die mit einer der Haltstationen des ersten Förderers 8 übereinstimmt.
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Insbesondere führt der Karussellförderer 10 Öffnungsvorrichtungen 2 entlang einem kreisförmigen Pfad 23 mit einer vertikalen Achse A, durch eine Anzahl von Zwischenarbeitsstationen 13, 14, 15, an denen die Öffnungsvorrichtungen 2 angehalten und erwärmt werden, um das Material teilweise zu schmelzen, zu. Insbesondere weisen die Stationen 13 und 14 jeweilige Warmlufterhitzer 16, 17 zum Erzeugen und Leiten jeweiliger Heißluftstrahlen unter die Öffnungsvorrichtungen 2 an jeweiligen Stationen 13, 14 auf; und die Station 15 weist einen Wasserstoffbrenner 18 auf, der eine Mikroflamme zum örtlichen Erwärmen des Thermoplasts der Öffnungsvorrichtung 2 aufweist.
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Der erste Förderer 8 umfasst eine bewegliche, horizontale Bodenfläche 19, die durch ein durchgehendes Band oder durch eine Anzahl aneinandergrenzender Elemente gebildet wird und die eine Tragfläche für die Verpackungen 3 bildet; sowie seitliche Bandzuführvorrichtungen 20, die mit jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der Verpackungen 3 zusammenwirken. Insbesondere sind die beiden Zuführvorrichtungen 20 symmetrisch in Bezug auf eine vertikale Ebene M, die den Pfad P1 enthält und die senkrecht zu der beweglichen Fläche 19 und parallel zu der Achse A ist; und eine jede Zuführvorrichtung 20 umfasst eine Anzahl von ersten Bändern 21 und eine Anzahl von zweiten Bändern 22, die jeweilige Abzweigungen 21a, 22a parallel zu der Ebene M (1 und 2) und dieser zugewandt aufweisen und die um zwei Riemenscheiben 25 mit vertikalen Achsen B parallel zu der Achse A umgeführt werden. Die Bänder 21 wechseln sich in vertikaler Richtung mit den Bändern 22 ab und wirken mittels der aktiven Abzweigungen 21a mit einer Seitenfläche der Verpackungen 3 zusammen; und die Bänder 22, deren aktive Abzweigungen 22a nicht in Kontakt mit den Verpackungen 3 kommen, sind mit einer Anzahl von vertikalen Zuführstäben 23 versehen, die um den Abstand d, der den Abstand der Verpackungen 3 auf dem ersten Förderer 8 definiert, gleichmäßig beabstandet. Die Position einer jeden Verpackung 3 auf dem ersten Förderer 8 wird daher in Querrichtung eindeutig durch Kontakt mit der beweglichen Fläche 19 und den Abzweigungen 21a der Bänder 21 sowie in Längsrichtung durch Kontakt mit zwei Stäben 23, die ein Teil der jeweiligen Zuführvorrichtungen 20 sind, bestimmt.
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Eine Heizvorrichtung 29, die bekannt ist und in 1 lediglich schematisch gezeigt wird, ist entlang dem ersten Förderer 8 angeordnet, an einer Erwärmungsstation unmittelbar vor der Aufbringstation 12, und richtet einen Luftstrahl um den durchbohrbaren Abschnitt 5 an der oberen Wand 4 der Verpackung 3, um die äußere Heißsiegelungsschicht des Verpackungsmaterials zu schmelzen.
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Der Karussellförderer 10, der nur in dem Maße beschrieben wird, in dem dies für ein deutliches Verständnis der vorliegenden Erdfindung erforderlich ist, ist auf der gleichen Seite des ersten Förderers 8 wie der zweite Förderer 9 angeordnet und umfasst im Wesentlichen einen zentralen Körper 24 der Achse A, von dem radial nach außen eine Anzahl von Greifern 26 zum Greifen der Öffnungsvorrichtungen 2 in gleicher Anzahl zu den Stationen des Karussellförderers 10 vorstehen. Insbesondere sind die Greifer 26 gleichmäßig um den zentralen Körper 24 beabstandet und durch jeweilige Tragbaugruppen 27, die nicht ausführlicher beschrieben werden, da sie für ein deutliches Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erheblich sind, mit diesem verbunden.
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Ein jeder Greifer 26 ist im Wesentlichen C-förmig und wird von zwei Backen 28, die mit einer jeweiligen Tragbaugruppe 27 verbunden sind und einen Sitz 30 für eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 bilden, definiert, wobei der Sitz auf beiden Seiten in einer Richtung parallel zu der Achse A sowie auf der nachlaufenden Seite in der Bewegungsrichtung der Greifer 26 entlang dem Pfad P3 offen ist. Die beiden Backen 28 eines jeden Greifers 26 sind auf herkömmliche Weise in Bezug aufeinander beweglich, um eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 in den Sitz 30 einzuführen und in diesem zu halten. Insbesondere erstrecken sich die Greifer 26 über den ersten Förderer 8, um Öffnungsvorrichtungen 2 in einer Ebene parallel zu der beweglichen Fläche 19 und in einem solchen Abstand von der beweglichen Fläche 19, dass die Öffnungsvorrichtungen 2 auf die oberen Wände 4 der jeweiligen Verpackungen 3 aufgebracht werden können, zuzuführen.
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An der Aufbringstation 12 ist einer der Greifer 26 des Karussellförderers 10 so angeordnet, dass er der beweglichen Fläche 19 zugewandt ist, und bildet eine vorbestimmte Aufbringposition, in der Öffnungsvorrichtungen 2 auf jeweilige Verpackungen 3 aufzubringen sind.
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Der Pfad P1 der Verpackungen 3 und der Pfad P3 der Öffnungsvorrichtungen 2 haben daher nur eine Schnittstelle, die durch die Aufbringstation 12 gebildet wird, so dass sich die Bahn der Greifer 26 von der Aufbringstation 12 zu der Abnahmestation 11 von dem Pfad P1 unterscheidet.
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Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Einheit 1 weiterhin eine Druckvorrichtung 31 (2 und 3) umfasst, die sich dem Förderer 8 zugewandt entlang einem Teil des Pfades P1 erstreckt und ab der Aufbringstation 12 Druck auf die Öffnungsvorrichtungen 2 ausübt, um sie von den jeweiligen Greifern 26 zu lösen, sie auf jeweilige Verpackungen 3 aufzubringen und sie entlang einem vorbestimmten Abschnitt X des Pfades P1 ausreichend lange, in Bezug auf die Geschwindigkeit des ersten Förderers 8, fest an die Verpackungen gedrückt zu halten, um die thermoplastischen Kunststoffe abkühlen und haften zu lassen.
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Die Vorrichtung 31 umfasst einen Bandförderer 32 über dem ersten Förderer 8 und sich erstreckend von der Aufbringstation 12 zu dem Auslauf der Verpackungen 3 aus der Einheit 1; sowie eine Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Druckelementen 33, die von dem Förderer 32 vorstehen und die jeweils ab der Aufbringstation 12 auf eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 wirken, um dieselbe auf eine jeweilige Verpackung 3 aufzubringen und fest an dieselbe angedrückt zu halten.
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Insbesondere führt der Förderer 32 Druckelemente 33 entlang einem endlosen Pfad P4, der den Pfad P1 schneidet, entlang dem Abschnitt X von der Aufbringstation 12 zu.
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Der Förderer 32 umfasst zwei Bänder 35, die parallel zueinander um zwei Riemenscheiben 36, 37, von denen eine angetrieben ist, umführt werden und die Achsen C, D rechtwinklig zu den Achsen A, B und zu den Pfaden P1, P2 aufweisen und in der Nähe der Aufbringstation 12 beziehungsweise des Auslaufs der Verpackungen 3 aus der Einheit 1 angeordnet sind. Die Bänder 35 sind in einer Richtung parallel zu den Achsen C und D beabstandet und haben jeweilige gerade aktive Abzweigungen 35a, die der beweglichen Fläche 19 und dem Abschnitt X des Pfades P1 zugewandt und parallel zu diesen sind. Ein jedes Band 35 umfasst weiterhin eine Nebenabzweigung 35b parallel zu der aktiven Abzweigung 35a und dieser zugewandt; sowie zwei gekrümmte Abschnitte 35c, 35d, die die Abzweigungen 35a, 35b verbinden und um jeweilige Riemenscheiben 36, 37 umführt werden.
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Ein jedes Druckelement 33 ist an beiden Bänden 35 befestigt und steht von diesen hervor, erstreckt sich durch die Bänder 35 in einer Richtung senkrecht zu der von ihnen definierten Fläche und steht von beiden Seiten der Fläche hervor.
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Eine jede Riemenscheibe 36, 37 wird durch zwei am Umfang gerillte Räder 38 gebildet, in die jeweilige Bänder 35 eingreifen, und sind axial beabstandet an einer jeweiligen zentralen Tragwelle 39 der Achsen C, D so angebracht, dass sie einen Sitz für den Durchgang der Teile der Druckelemente 33, die von den Bändern 35 nach innen vorstehen, bilden.
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Die 5 und 6 zeigen ein Druckelement 33, das an jeweiligen Abschnitten der Bänder 35 befestigt ist. Da die anderen Druckelemente 33 der Vorrichtung 31 offensichtlich identisch sind, wird die folgende Beschreibung auf das gezeigte Druckelement 33 beschränkt.
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Das Druckelement 33 umfasst im Wesentlichen eine Stützvorrichtung 41, die aus einem Stück an den Bändern 35 befestigt ist; sowie ein Betätigungselement 42, das an der Stützvorrichtung 41 angebaut ist, um sich entlang einer jeweiligen Achse E senkrecht zu den Bändern 35 zwischen einer ausgefahrenen Arbeitsstellung (6), die mit einer jeweiligen Öffnungsvorrichtung 2 zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Ruheposition (5) zu bewegen.
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Entlang den Abzweigungen 35a, 35b der Bänder 35 erstreckt sich das Betätigungselement 42 daher vertikal, das heißt parallel zu der Achse A und senkrecht zu der Zuführebene der Verpackungen 3 entlang einem Pfad P1 oder, mit anderen Worten, zu den Wänden 4 der Verpackungen 3.
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Wie insbesondere in den 5 bis 8 gezeigt wird, hat die Stützvorrichtung 41 entgegengesetzte seitliche Endabschnitte, die in Querrichtung von den jeweiligen Bändern 35 vorstehen und an einer jeden Riemenscheibe 36, 37 in jeweilige periphere Hohlräume 38a eingreifen, die an jeweiligen Rädern 38 ausgebildet werden. Wie in den 2 und 3 gezeigt wird, weist ein jedes Rad 38 eine Anzahl von Hohlräumen 38a auf, die um jeweilige Achsen C, D gleichmäßig beabstandet sind.
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Insbesondere umfasst die Stützvorrichtung 41 im Wesentlichen zwei Platten 45, 46, die die Bänder 35 an der Innenseite beziehungsweise an der Außenseite greifen und jeweilige Durchgangsbohrungen 47, 48 der Achse E aufweisen; sowie eine zylindrische, topfförmige Manschette 50, die einen Gleitsitz für das Betätigungselement 42 bildet, sich senkrecht innerhalb des Förderers 32 von der Platte 45 erstreckt und einen offenen Endabschnitt 51 aufweist, der in die Bohrung 47 in der Platte 45 eingreift und einen peripheren Flansch 52 hat, der zwischen den Platten 45 und 46 gegriffen wird.
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Insbesondere greifen die Platten 45 und 46 und der Flansch 52 der Manschette 50 die Bänder 35 mittels einer Anzahl von Schrauben 53.
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Der offene Endabschnitt 51 der Manschette 50 ist auf der Seitenkante der Bohrung 48 in der Platte 46 abgestützt und intern mit der Bohrung 48 ausgerichtet.
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Das Betätigungselement 42 umfasst einen Hauptabschnitt 54 in der Form eines zylindrischen Stabes und ist axial gleitend in der Manschette 50 angebracht; sowie einen zylindrischen Endarbeitskopf 55, der außerhalb der Bänder 35 vorsteht, mit Öffnungsvorrichtungen 2 zusammenwirkt und einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der des Hauptabschnittes 54, um mit dem Hauptabschnitt 54 eine ringförmige Schulter 56 zu bilden.
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Der Hauptabschnitt 54 des Betätigungselementes 42 ist hohl und enthält elastische Mittel 57, in dem gezeigten Beispiel zwei koaxiale Spannfedern, die zwischen dem geschlossenen Endabschnitt der Manschette 50 und einer inneren Schulter des Hauptabschnittes 54 angeordnet sind.
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Das Betätigungselement 42 wird in axialer Richtung durch die elastischen Mittel 57 in die ausgefahrene Arbeitsstellung (6) belastet, in der es um einen größten Abstand außerhalb der Bänder 35 von der Stützvorrichtung 41 vorsteht.
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Das Druckelement 33 umfasst weiterhin eine Steuerungsplatte 58 zum Steuern der Position des Betätigungselementes 42, das ein Formdurchgangsloch 60 aufweist und gleitend in einer Richtung F senkrecht zu der Achse E und zu dem Pfad P1 in einem C-förmigen Sitz 61 in der Platte 46 angebracht ist, um Verschiebung des Betätigungselementes 42 in die ausgefahrene Arbeitsstellung durch die Öffnung 60 zu ermöglichen beziehungsweise zu verhindern.
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Insbesondere wird die Öffnung 60 durch einen kreisförmigen Abschnitt 62 (7 und 8) des gleichen Durchmessers wie die Bohrung 48 und durch einen geraden Ansatz 63 gebildet, der sich in einer Richtung F von einer Seite des kreisförmigen Abschnittes 62 erstreckt und in den der Kopf einer der Schrauben 53 in einer Richtung F lose eingreift.
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Die Platte 58 ist im Wesentlichen rechteckig und wird durch eine Spannfeder 64, die zwischen einem Endrand 65 der Platte 58 und einem Endabschnitt des Sitzes 61 angeordnet ist, in eine Sperrposition (7) geladen, in der der kreisförmige Abschnitt 62 der Öffnung 60 in Bezug auf die Bohrung 48 versetzt ist, und ein Teil der Seitenkante des kreisförmigen Abschnittes 62 bildet eine Anschlagfläche für die Schulter 56 des Betätigungselementes 42. In diesem Zustand (eingefahrene Ruheposition) steht lediglich der Arbeitskopf 5 des Betätigungselementes 42 von der Platte 46 nach außerhalb der Bänder 35 vor, und da dieser kürzer ist als der Abstand zwischen der Platte 46 und der Zuführebene der Öffnungsvorrichtungen 2, wird ein Zusammenwirken mit den Öffnungsvorrichtungen verhindert.
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In der eingefahrenen Ruheposition (5) bildet der Arbeitskopf 55 durch Eingreifen in den kreisförmigen Abschnitt 62 der Öffnung 60 einen Anschlag, wodurch die Platte 58 daran gehindert wird, durch die Feder 64 aus dem Sitz 61 ausgestoßen zu werden.
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Ein Formrand 66 der Platte 58 steht außerhalb des Sitzes 61 vor und wird durch einen geraden, zentralen Abschnitt 68 parallel zu dem Pfad 21 sowie durch gegenüberliegende rampenförmige Endabschnitte 69, die von dem zentralen Abschnitt 68 auseinanderlaufen, gebildet.
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Die Platte 58 kann im Gegensatz zu der Feder 64 in eine Freigabestellung (8) bewegt werden, in der der kreisförmige Abschnitt 62 der Öffnung 60 mit der Bohrung 48 in der Platte 46 ausgerichtet ist und ermöglicht, dass das Betätigungselement 42 durch die elastischen Mittel 57 in die ausgefahrene Arbeitsstellung gedrückt wird.
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Die Platte 58 wird durch die Kante 66 bewegt, welche mit einem feststehenden Stift 67 an der Aufbringstation 12 zusammenwirkt. Wenn die Bänder 35 vorfahren, gleiten insbesondere der nachgelagerte rampenförmige Endabschnitt 69 und der zentrale Abschnitt 68 der Kante 66 der Platte 58 nacheinander entlang dem Kopf des Stiftes 67, der somit die Platte 58 allmählich entgegen der Feder 64 in der Richtung F bewegt.
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Um zu verhindern, dass die Gegenkraft der elastischen Mittel 57 lediglich auf die Bänder 35 abgegeben wird, wenn das Betätigungselement 42 in die ausgefahrene Arbeitsstellung bewegt wird, ist der Abschnitt der Welle 39 der Riemenscheibe 36, der zwischen den beiden Rädern 38 angeordnet ist, vorteilhaft außen mit einer Nabe 70 versehen, die durch eine Anzahl von konkaven bogenförmigen Flächen 71 begrenzt ist, in die jeweils der geschlossene Endabschnitt der Manschette 50 eines jeweiligen Druckelementes 33 eingreift, so dass an der Aufbringstation 12 die Gegenkraft der elastischen Mittel 57 eines jeden Druckelementes 33 auf eine jeweilige bogenförmige Fläche 71 der Nabe 70 und von der Nabe 70 auf die Stützvorrichtungen der Welle 39 der Riemenscheibe 36 übertragen wird.
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Das Betätigungselement 42 umfasst weiterhin einen Betätigungsstift 72, der von einer Seite des Hauptabschnittes 54 vorsteht und gleitend in einen Schlitz 73 eingreift, der entlang der Seitenwand der Manschette 50 ausgebildet ist und gestreckt parallel zu der Achse E ist.
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Wenn das Druckelement 33 entlang der Bahn, die durch den Förderer 32 vorgegeben wird, verfährt, wirkt der Betätigungsstift 72 an der Aufbringstation 12 mit einem Dämpfungsmechanismus 75 zusammen, um die Wirkung des Betätigungselementes 42 auf eine jeweilige Öffnungsvorrichtung 2 zu steuern, sowie nahe der Riemenscheibe 37 mit einem feststehenden Führungselement 76, um das Betätigungselement 42 gegen die elastischen Mittel 57 in die eingefahrene Ruheposition zurückzuführen.
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Der Dämpfungsmechanismus (2, 3 und 4) umfasst im Wesentlichen einen Kipphebel 77, der an einem Zwischenpunkt um eine feste Achse G parallel zu der Richtung F angelenkt ist und einen ersten Endabschnitt 78 aufweist, der an der Aufbringstation 12 und entlang der vertikalen Bahn des Betätigungsstiftes 72 des Druckelementes 33, das durch die Station 12 fährt, angeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt 79 aufweist, der durch einen bekannten Dämpfungsmechanismus 80, wie zum Beispiel eine Luftfeder, belastet wird.
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Das Führungselement 76 wird im Wesentlichen durch eine in der Fahrtrichtung des Druckelementes 33 nach oben geneigte Fläche gebildet, die gleitend mit dem Betätigungsstift 72 eines jeweiligen Betätigungselementes 42 zusammenwirkt, um das Betätigungselement 42 entlang der Achse E entgegen den elastischen Mitteln 57 zu bewegen und somit den Hauptabschnitt 54 aus dem kreisförmigen Abschnitt 62 der Öffnung 60 in der Platte 58 freizugeben, so dass die Feder 64 die Platte 58 in die Sperrposition einrastet.
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Der Betrieb der Einheit 1, der teilweise bereits aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist wie folgt.
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Der erste und der zweite Förderer 8 und 9, der Karussellförderer 10 sowie die Druckvorrichtung 31 werden synchron im Schrittbetrieb betrieben, so dass sich der Karussellförderer 10 für jeden Schritt der Förderer 8 und 9 um einen Schritt dreht und sich die Druckvorrichtung 31 um einen Schritt vorwärts bewegt.
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Der Betrieb der Einheit 1 wird unter Bezugnahme auf eine Verpackung 3 beschrieben, die von dem ersten Förderer 8 entlang dem Pfad P1 zugeführt wird, und in Bezug auf eine Öffnungsvorrichtung 2, in die ein jeweiliger Greifer 26 eingreift, die von dem Karussellförderer 10 von der Abnahmestation 11 entlang dem Pfad P3 zugeführt wird und auf bekannte Art und Weise an den Arbeitsstationen 13, 14, 15 jeweiligen Erwärmungsvorgängen unterzogen wird.
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Insbesondere werden an den Arbeitsstationen 13 und 14 jeweilige Heißluftstrahlen auf die Öffnungsvorrichtung 2 gerichtet, um die Unterseitenfläche des Rahmens 6, die schließlich mit der Verpackung 3 in Kontakt kommt, zu erweichen; und an der Arbeitsstation 15 wird die Öffnungsvorrichtung 2 einer Mikroflamme ausgesetzt, die durch den Brenner 18 erzeugt wird, um eine Oberflächenschicht des Öffnungsvorrichtungsmaterials zu schmelzen.
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Gleichzeitig wird vor der Aufbringstation 12 ein Heißluftstrahl, der durch die Heizvorrichtung 29 erzeugt wird, um den durchbohrbaren Abschnitt 5 der oberen Wand 4 der Verpackung 3 gerichtet, um die Oberflächenschicht des Verpackungsmaterials zu erweichen.
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An der Aufbringstation 12 setzt der Greifer 26 eine Öffnungsvorrichtung 2 auf die Position, an der sie um den durchbohrbaren Abschnitt 5 der Verpackung 3 darunter aufgebracht werden soll.
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Gleichzeitig nähert sich ein Druckelement 33 an die Aufbringstation 12 an, wobei sich das Betätigungselement 42 in der eingefahrenen Ruheposition befindet.
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Insbesondere wirkt der geschlossene Endabschnitt der Manschette 50 des Druckelementes 33, wenn er sich um die Riemenscheibe 36 bewegt, mit einer jeweiligen bogenförmigen Fläche 71 der Nabe 70 zusammen und greift weiterhin entlang dem gesamten Abschnitt, in dem die Bänder 35 mit der Riemenscheibe 36 zusammenwirken, in diese ein.
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Bei der Annäherung an die Aufbringstation 12 trifft die freie Kante 66 der Platte 58 des Druckelementes 33 den feststehenden Stift 67 und wird von diesem von der Sperrposition (7) in die Freigabestellung (8) bewegt, so dass der kreisförmige Abschnitt 62 der Öffnung 60 in der Platte 58 mit der Bohrung 48 in der Platte 46 ausgerichtet wird und dass das Betätigungselement 42 durch die elastischen Mittel 57 nach unten in die ausgefahrene Arbeitsstellung gedrückt wird.
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Wenn das Betätigungselement 42 nach unten gedrückt wird, trifft der Betätigungsstift 72 den Endabschnitt 78 des Kipphebels 77, und die Wirkung des Dämpfungsmechanismus 80 an dem gegenüberliegenden Endabschnitt 79 des Kipphebels 77 dämpft die Einwirkung des Arbeitskopfes 55 auf die Öffnungsvorrichtung 2.
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Die Festhaltekraft, die durch das Betätigungselement 42 auf die Öffnungsvorrichtung 2 ausgeübt wird, gibt die Öffnungsvarrichtung von dem Greifer 26 frei, der weiter entlang dem Pfad P3 zu der Abnahmestation 11 fährt. Mit anderen Worten gibt der Greifer 26 die Öffnungsvorrichtung 2 problemlos frei, da er auf der Nachlaufseite entlang dem Pfad P3 offen ist, ohne dass das Betätigungselement gestört wird.
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Das Betätigungselement 42 bleibt in Kontakt mit der Öffnungsvorrichtung 2 entlang dem gesamten Abschnitt X des Pfades P1 und erzeugt aufgrund der durch die elastischen Mittel 57 ausgeübten Kraft einen Anpressdruck zwischen der Öffnungsvorrichtung 2 und der Verpackung 3.
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An dem Ende des Abschnittes X von Pfad P1 trifft der Betätigungsstift 72 auf das feststehende Führungselement 76, welches ihn entgegen den elastischen Mitteln 57 entlang dem jeweiligen Schlitz 73 in der Manschette 50 bewegt; das Betätigungselement 42 wird daher in die eingefahrene Ruheposition bewegt und von der Öffnungsvorrichtung 2, die zu diesem Zeitpunkt an die Verpackung 3 gesiegelt ist, gelöst; und wenn der Hauptabschnitt 54 des Betätigungselementes 42 den kreisförmigen Abschnitt 62 der Öffnung 60 freigibt, rastet die Feder 64 die Platte 58 in die Sperrposition ein, wodurch das Betätigungselement 42 in der eingefahrenen Ruheposition verriegelt wird.
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Die Vorteile der Einheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gehen aus der vorstehenden Beschreibung hervor.
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Der Umstand, dass lediglich Öffnungsvorrichtungen 2 und nicht Verpackungen 3 auf dem Karussellförderer 10 transportiert werden und dass die Öffnungsvorrichtungen 2 durch eine speziell dafür vorgesehene Vorrichtung (31) auf jeweilige Verpackungen 3 aufgebracht und fest auf diesen gehalten werden, vereinfacht und senkt insbesondere die Kosten der Einheit 1, während gleichzeitig die Steuerung der verschiedenen beteiligten Arbeitsgänge im Gegensatz zu bekannten Einheiten verbessert und vereinfacht wird.
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Mit der einzigen Ausnahme des Aktivierens und Deaktivierens der Betätigungselemente 42 sind keine anderen Teile der beschriebenen Einheit in relativer Bewegung, wodurch dynamische Probleme drastisch reduziert und die Betriebszuverlässigkeit insgesamt verbessert wird.
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Indem elastische Mittel 57 zum Betreiben eines jeden Betätigungselementes 42 verwendet werden, kann eine vorbestimmte Belastung der Öffnungsvorrichtungen 2 gewährleistet werden, um Unterschiede in der Höhe der Verpackungen 3 infolge unvermeidbarer Fertigungstoleranzen auszugleichen.
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Natürlich können Änderungen an der Einheit 1 wie hierin beschrieben vorgenommen werden, ohne jedoch von dem Erfindungsbereich der anhängenden Patentansprüche abzuweichen.
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Insbesondere können die Öffnungsvorrichtungen 2 statt heißgesiegelt an die Verpackungen 3 angeklebt werden, in welchem Fall die Arbeitsgänge des Erwärmens durch das Auftragen von Klebstoff ersetzt werden.
