Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Kartons und zum
Brechen von Kerblinien des Kartons vor dem Füllen. Die vorliegende Erfindung betrifft
insbesondere eine Vorrichtung, welche den Platzbedarf minimiert, der für das Sterilisieren der
Kartons und das Brechen der Kerblinien des Kartons vor dem Füllen des Kartons notwendig
ist.
Hintergrund der Erfindung
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Pappkartons werden gewöhnlich zum Verpacken von verschiedenen Arten von
Lebensmittelprodukten, wie zum Beispiel Milch oder Saft, verwendet. Solche Lebensmittelprodukte werden
herkömmlich in Kartons mit oben angeordnetem Giebel verpackt, die mit einem geschlossenen
Boden und hochstehenden Wänden vorgeformt sind. In typischer Weise werden die Kartons
auf einem Förderer angeordnet, der die Kartons intermittierend durch eine Füllmaschine
bewegt. Bevor die Kartons gefüllt werden, kann es jedoch wünschenswert sein, die Kartons
verschiedenen Tätigkeiten zu unterwerfen. Zum Beispiel kann für die Erhöhung der
Lebensdauer der Lebensmittelprodukte das Innere des Kartons einer Sterilisationstätigkeit unterworfen
werden. Das Sterilisieren des Kartons kann durch Sprühen einer Wasserstoffperoxidlösung in
das Innere des Kartons durchgeführt werden.
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Nach dem Füllen der Kartons werden sie zu einer Station bewegt, in welcher der obere Teil
jedes Kartons geschlossen und abgedichtet wird, damit ein gefüllter Karton mit oben
angeordnetem Giebel entsteht. Der Karton ist gewöhnlich mit verschiedenen Kerblinien versehen,
welche die Faltlinien bestimmen, um die sich der obere Teil der Wände biegt, um den Karton
mit oben angeordnetem Giebel zu bilden. Um das richtige Falten (d.h. Schließen) der
Kartonwände zu erleichtern, ist es oft wünschenswert, die Kerblinien an dem Karton
vorzubrechen (d.h. die Kerblinien zu brechen, bevor sie gefaltet und an der Schließ- und
Abdichtungsstation abgedichtet werden). Erreichen die Kartons auf diese Weise einmal den
Zustand, in welchem die hochstehenden Kartonwände gefaltet und abgedichtet werden, ist
der Karton für unsachgemäßes Falten und Abdichten viel weniger empfänglich
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Man erkennt jedoch leicht, daß, wenn die zuvor erwähnten Tätigkeiten zum Sterilisieren und
zum Brechen der Kerblinie an aufeinanderfolgenden Stationen innerhalb der Füllmaschine
erfolgen mit dem Erfordernis, daß der Karton von einer Station, in welcher die Kerblinien des
Kartons gebrochen werden, zu einer anderen Station, in welcher der Karton sterilisiert wird,
bewegt wird, zusätzlicher Raum innerhalb der Füllmaschine erforderlich ist. Im Falle der
bestehenden Maschinen können Raumbeschränkungen nicht erlauben, daß beide Tätigkeiten
an aufeinanderfolgenden Stationen durchgeführt werden. Somit ist es nicht möglich, falls das
Positionieren der zwei Tätigkeiten an aufeinanderfolgende Stationen beschränkt ist, beide
Tätigkeiten in der Füllmaschine durchzuführen.
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Das US-Patent Nr.3,456,41 9 beschreibt ein Verfahren und eine Maschine zum Formen und
Füllen von Kartons. Die in diesem Dokument beschriebene Maschine weist eine Vielzahl von
Stationen auf, die dazu bestimmt sind, verschiedene Tätigkeiten bezüglich des Formens und
Füllens der Kartons durchzuführen. An einer der Stationen werden die Kartons zu einem den
oberen Teil formenden Revolverkopf bewegt, an welchem ein konischer Amboß in den oberen
Teil des Kartons eingeführt wird, um an der horizontalen Kerblinie des Kartons einen Drehpunkt
zu schaffen. Der den oberen Teil bildende Revolverkopf ist auch mit einem den oberen Teil
formenden Kopf versehen, welcher geeignet ist, mit den äußeren Oberflächen der Klappen an
dem oberen Teil des Kartons in Eingriff zu treten, um die Klappen nach innen um die
horizontalen Kerblinien zu biegen.
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Die Maschine ist auch mit einer Station zum Sterilisieren der Kartons mit ultraviolettem Licht
versehen. Diese Sterilisierungsstation ist völlig getrennt und befindet sich im Abstand von der
den oberen Teil formenden Revolverkopfstation. Somit hat diese Maschine den Nachteil, daß
die Sterilisierungsstation und die Station zum Brechen der Kerblinie an getrennten, im Abstand
voneinander gehaltenen Stellen innerhalb der Füllmaschine angeordnet sind, wodurch
erforderlich wird, daß die Kartons von einer Station zur anderen bewegt werden. Dies erfordert
natürlich zusätzlichen Raum, da die Maschine mit getrennten Bereichen zum Durchführen
beider Funktionen versehen sein muß.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
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Im Hinblick auf das Vorhergehende ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Sterilisieren von Kartons und zum Brechen der Kerblinien des Kartons zu schaffen, bevor
die Kartons mit Lebensmittelprodukt gefüllt werden.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein
Minimum an Raum erfordert, um die Kartons zu sterilisieren und die Kerblinien des Kartons an
den hochstehenden Wänden zu brechen.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu
schaffen, welche es erlaubt, das Sterilisieren der Kartons und das Brechen der Kerblinien des
Kartons gleichzeitig an einer einzigen Station durchzuführen.
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Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile werden mit einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erfüllt, die einen Förderaufbau zum
intermittierenden Bewegen eines Kartons durch mehrere aufeinanderfolgend angeordnete Stationen
aufweist, einen Sprühaufbau, der an einer der Stationen zum Sprühen von
Wasserstoffperoxidlösung in das Innere eines Kartons angeordnet ist, um das Innere des Kartons zu
sterilisieren, und einen Brechaufbau für die Kerblinie eines Kartons aufweist, der an derselben
Station wie der Sprühaufbau zum Brechen der Kerblinien des Kartons angeordnet ist, während
der Karton mit der Wasserstoffperoxidlösung besprüht wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
weist der Sprühaufbau einen Sprühkopf auf, der mit einer Sprühdüse versehen ist, durch
welche Wasserstoffperoxid geliefert wird, um in das Innere eines Kartons gesprüht zu werden.
Der Brechaufbau für die Kerblinie kann einen Amboß aufweisen, der auf dem Sprühkopf
getragen wird, um im Inneren eines Kartons neben einer Kerblinie angeordnet zu werden, ein
beweglich befestigtes Brechteil zum Brechen der Kartonkerblinien und einen Antriebsaufbau,
der betrieblich mit dem Brechteil verbunden ist, um das Brechteil aus einer Position, in der das
Brechteil von dem oberen Teil der Kartonwände im Abstand gehalten ist, zu einer anderen
Position zu bewegen, in welcher sich das Brechteil in Kontakt mit dem oberen Teil der
Kartonwände befindet, um den oberen Teil der Kartonwände nach innen zu drücken und
dadurch die Karton kerblinien zu brechen. Das Brechteil ist vorzugsweise in einer den Sprüh kopf
umgebenden Lage positioniert und mit dem Sprüh kopf so verbunden, daß eine Bewegung des
Brechteils gegen den Karton den Sprühkopf veranlaßt, innerhalb des Kartoninneren positioniert
zu werden. Auf diese Weise kann das Sterilisieren des Kartoninneren und das Brechen der
Kartonkerblinien gleichzeitig erfolgen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
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Die Merkmale der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden aus der
Beschreibung klarer, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen folgt, in welchen ist:
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Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines oberen Teils eines Kartons mit oben
angeordnetem Giebel;
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Figur 2 eine schematische Ansicht einer Karton füllvorrichtung, in welcher das
System der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der
Kerblinie angewendet werden kann;
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Figur 3 (a) eine Seitenansicht des Systems der vorliegenden Erfindung zum
Sterilisieren und Brechen der Kerblinie in einer ersten Position;
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Figur 3 (b) eine Seitenansicht des Systems der vorliegenden Erfindung zum
Sterilisieren und Brechen der Kerblinie in einer zweiten Position;
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Figur 3 (c) eine Seitenansicht des Systems der vorliegenden Erfindung zum
Sterilisieren und Brechen der Kerblinie in einer dritten Position;
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Figur 4 eine Vorderansicht des Brechteils und des Ambosses im Querschnitt, die
in dem Aufbau der vorliegenden Erfindung zum Brechen der Kerblinie
verwendet werden;
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Figur 5 eine Bodenansicht des in Figur 4 dargestellten Brechteils und des
Ambosses;
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Figur 6 (a) eine Seitenansicht des Brechteils im Querschnitt, in Richtung der
Schnittlinie 6-6 in Figur 4 gesehen, wobei das Brechteil positioniert ist, gerade
bevor es mit dem oberen Teil der Kartonwände in Kontakt kommt;
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Figur 6 (b) eine Seitenansicht des Brechteils im Querschnitt, in Richtung der
Schnittlinie 6-6 in Figur 4 gesehen, wobei sich das Brechteil mit dem oberen Teil
der Kartonwände in Kontakt befindet;
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Figur 6 (c) eine Seitenansicht des Brechteils im Querschnitt, in Richtung der
Schnittlinie 6-6 in Figur 4 gesehen, wobei der obere Teil der Kartonwände von
dem Brechteil umgeben ist; und
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Figur 7 eine schematische Darstellung eines durch Schwerkraft mit einer
Sterilisationslösung versorgten Zuführsytems, welches in Verbindung mit dem
Sterilisierungsaufbau der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung können in einer herkömmlichen
automatischen Füllmaschine, wie zum Beispiel von dem in dem US-Patent Nr.4.448,008
beschriebenen Typ, verwendet werden, die zum Füllen vorgeformter Kartons mit flüssigen
Lebensmittelprodukten, wie zum Beispiel Milch oder Saft, bestimmt ist. Im Betrieb werden
solche herkömmlichen automatischen Füllmaschinen mit vorgeformten Zuschnitten beliefert.
Die Maschine öffnet die vorgeformten Zuschnitte zur Bildung eines Rohres, dichtet den Boden
des Rohres ab, um einen Karton mit einem offenen oberen Teil und hochstehenden Wänden
zu bilden, und ordnet den Karton auf einem Förderer an, der intermittierend den Karton durch
eine Vielzahl von aufeinanderfolgend angeordneten Stationen bewegt. Wenn sich der Karton
durch die Maschine bewegt, wird Lebensmittelprodukt in den Karton abgegeben, und hierauf
wird der obere Teil des Kartons verschlossen und abgedichtet. Der gefüllte und verschlossene
Karton wird dann aus der Maschine herausgefördert.
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Der Kartontyp, auf welchen die Vorrichtung und das Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung insbesondere nützlich sind, ist ein Karton mit oben angeordnetem Giebel, wie in
Figur 1 dargestellt ist. Der Giebelkarton 10 weist einen vorgeformten Boden (nicht gezeigt) und
eine Vielzahl von hochstehenden Wänden auf, die eine Vorderwand 12, eine gegenüber
positionierte Rückwand 13 und zwei gegenüber positionierte Seitenwände 14 aufweisen. Der
Giebel karton 10 weist auch eine Kerblinie 16 (alternativ als eine Falzlinie oder eine Faltlinie
bezeichnet) auf, die sich rund um den Umfang der hochstehenden Wände 12, 13, 14
erstreckt, und mehrere zusätzliche Kerblinien 18, 18' (Falzimien oder Faltlinien) auf dem oberen
Teil der Seitenwände 14. Die Kerblinien 16, 18 erlauben, daß der obere Teil 20 des Kartons
geeignet gefaltet wird, um einen Giebelkarton zu bilden. Vor allem erlaubt die Kerblinie 16, daß
der obere Teil der Seitenwände 14, die Vorderwand 12 und die Rückwand 13 nach innen
gefaltet werden, während die Kerblinien 18, 18' erlauben, daß der obere Teil der Seitenwände
14 auch nach innen gedrückt wird, um mehrere im allgemeinen dreieckige Felder zu bilden.
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Unter Bezugnahme auf Figur 2 ist eine herkömmliche automatische Füllmaschine allgemein
dargestellt. Eine Kartonbildungsvorrichtung 22 nimmt vorgeformte Zuschnitte auf, öffnet die
Zuschnitte, um Rohre zu formen, dichtet das Bodenende jedes der Rohre ab, um Kartons 10
zu formen, die einen offenen oberen Teil und hochstehende Wände haben, und ordnet dann
die Kartons 10 in Reihenfolge auf einem Förderer 24 an. Nach der herkömmlichen Praxis
bewegt der Förderer 24 intermittierend zwei Stationen gleichzeitig und erlaubt dadurch, daß
zwei Kartons 10 gleichzeitig an den verschiedenen Stationen bearbeitet werden. Natürlich
könnte das System nach der vorliegenden Erfindung an Maschinen angepaßt werden, in
welchen sich die Kartons gleichzeitig um eine Station oder gleichzeitig um mehr als zwei
Stationen bewegen.
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Es versteht sich, daß die Kartons 10, welche die Kartonbildungsvorrichtung 22 verlassen, von
dem in Figur 1 dargestellten Karton 10 leicht verschieden sind. Zwecks Darstellung ist der
obere Teil der Kartonwände 12, 13, 14 in Figur 1 dargestellt, wie sie leicht nach innen gefaltet
sind, aber in der Praxis haben die Kartons 10, welche die Karton bildungsvorrichtung 22
verlassen, gerade, nicht gefaltete hochstehende Wände 12, 13, 14.
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Die Füllstationen 26 sind ebenfalls in Figur 2 dargestellt. An jeder Füllstation 26 wird durch
eine herkömmliche Verteilungseinrichtung Lebensmittelprodukt in den offenen, oberen Teil des
Kartons 10 verteilt. Zwei Kartons 10 werden gleichzeitig gefüllt und dann zu der Schieß- und
Abdichtungsstation (nicht gezeigt) bewegt, wo der obere Teil jedes Kartons verschlossen und
abgedichtet wird, um einen gefüllten Giebelkarton zu bilden.
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Vor dem Erreichen der Füllstation 26 kann jeder oben offene Karton auch durch eine
Sterilisationsstation 28 hindurchgehen, um die Lebensdauer des Lebensmittelproduktes durch
Sterilisieren des Kartons zu erhöhen. In der Sterilisierungsstation 28 wird jeder Karton 10
durch die Anwendung einer Sterilisierungslösung sterilisiert. Hierauf können die Kartons 10 zu
einer anderen Station 30 bewegt werden, um überschüssige Sterilisierungslösung auf dem
Inneren der Kartons 10 zu entfernen, bevor die Kartons mit Lebensmittelprodukt gefüllt
werden. Ein solcher Trocknungsschritt kann notwendig sein, wenn der ppm-Betrag an
Wasserstoffperoxidlösung das von der Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde festgesetzte Niveau
überschreitet.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren von Karton und Brechen der
Kerblinie folgt dem Kartonformungsapparat 22.
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Wendet man sich nun Figur 3 (a) zu, so ist das System der vorliegenden Erfindung zum
Kartonsterilisieren und Brechen der Kerblinie mit einer Sterilisierungseinrichtung und einer
Einrichtung zum Brechen der Kerblinie ausgestattet. Die Sterilisierungseinrichtung weist zwei
nebeneinanderliegende Sprüheinrichtungen 31 auf. Jede der Sprüheinrichtungen 31 weist
einen Sprühkopf 32 auf, der an seinem einen Ende mit einer Sprühdüse 34 versehen ist. Wie
weiter unten im einzelnen erörtert wird, sind die Sprüheinrichtungen 31 geeignet, in vertikaler
Richtung gegen die Kartons 10 und von diesen weg bewegt zu werden. Jede der
Sprüheinrichtungen 31 ist geeignet auf einer Befestigungsplatte 36 so befestigt, daß sich die
Sprüheinrichtungen 31 und die Befestigungsplatte 36 als eine Einheit zusammen bewegen. Wie weiter
unten auch genauer beschrieben wird, wird eine Sterilisierlösung, wie zum Beispiel
Wasserstoffperoxidlösung, dem oberen Ende 38 jedes der Sprüh köpfe 32 zugeführt. Die
Sterilisierlösung fließt durch die Sprühköpfe 32 und wird dann durch die Sprühdüse 34 in das Innere
des darunterliegenden Kartons 10 abgegeben.
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Ein Schaft 40 ist fest mit der Befestigungsplatte 36 verbunden und erstreckt sich von dort
nach oben. Das von der Befestigungsplatte 36 entfernte Ende 42 des Schaftes ist mit Gewinde
versehen und nimmt zwei verstellbare Muttern 44 auf. Mit dem Rahmen der Maschine (nicht
gezeigt) ist fest ein Anschlag 46 verbunden, welcher den Schaft 40 umgibt. Der Schaft 40
geht frei durch ein Durchgangsloch 48 hindurch, welches in dem festen Anschlag 46
vorgesehen ist. Wie aus der Beschreibung weiter unten klarer wird, kann die Position der
Muttern 44 auf dem Gewindeende des Schaftes 40 geeignet so eingestellt werden, daß in
Verbindung mit dem festen Anschlag 46 die Anschlagposition der Sprüheinrichtungen 31
verändert werden kann.
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Wie ferner in Figur 3 (a) dargestellt ist, ist eine Kerblinienbrecheinrichtung 50 zum Brechen der
Kerblinien 16, 18, 18' (siehe Figur 1) auf den Kartons 10 vorgesehen. Die
Kerblinienbrecheinrichtung 50 weist ein Brechteil 52 auf, das mit einem Antriebsarm 54 in geeigneter Weise so
verbunden ist, daß sich der Antriebsarm 54 und das Brechteil 52 zusammen wie eine Einheit
bewegen. Der Antriebsarm 54 ist mit einem Antriebsaufbau 56 verbunden, der allgemein in
Figur 3 (a) dargestellt ist. Der Antriebsaufbau 56 kann die Form jeder geeigneten Kraftquelle
für die Bewegung des Antriebsarmes 54 in einer vertikalen Richtung gegen die Kartons 10 hin
und von diesen weg annehmen. Der Antriebsaufbau 56 kann zum Beispiel ein Motor sein, der
mit dem Antriebsarm 54 durch geeignete Verbindungen und/oder Getriebe geeignet verbunden
ist. Alternativ kann der Antriebsaufbau 56 die Form eines Luftzylinders annehmen, dessen
Kraftausgang geeignet mit dem Antriebsarm 54 verbunden ist, um die erforderliche vertikale
Bewegung gegen die Kartons 10 und von diesen weg durchzuführen.
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Wie man leicht in Figur 3 (a) sieht, ist das Brechteil 52 die Sprühköpfe 32 umgebend
positioniert. Die Sprühköpfe 32 erstrecken sich frei durch das jeweilige Loch 58, welches in
dem Brechteil 52 vorgesehen ist. Wie weiter unten genauer beschrieben wird, kann sich das
Brechteil 52 bezüglich der Sprühaufbauten 31 entlang der Länge der Sprüh köpfe 32 bewegen.
Auf Wunsch können geeignete Lager 60 (siehe Figur 4) zwischen den Sprühköpfen 32 und
dem Brechteil 52 vorgesehen sein.
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Die Kerblinienbrecheinrichtung 50 weist ferner einen Amboß 62 auf, der auf jedem der
Sprühköpfe 32 neben den Sprühdüsen 34 getragen wird. Die Ambosse 62 sind vorzugsweise
bezüglich der Sprühköpfe 32 befestigt. Die Ambosse 62 können so gestaltet sein, daß die
oberen Oberflächen und Bodenoberflächen sich axial voneinander weg zu dem Sprühkopf 32
hin verjüngen. Die Ambosse 62 haben vorzugsweise von oben oder unten gesehen (siehe Figur
5) X-Form, und die Abmessung über jeden Amboß (d.h. die Breite) entspricht dem Abstand
zwischen gegenüber positionierten Wänden des Kartons. Beispielsweise kann die Breite des
Ambosses 62 annähernd 70 mm sein. Wie weiter unten genauer beschrieben wird, werden
während des Betriebes des Systems die Ambosse 62 in eine Position bewegt, in welcher sie
im Inneren des jeweiligen Kartons 10 angeordnet sind.
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Es ist auch eine Vorrichtung zum Drücken des Antriebsarmes 54 und der Befestigungsplatte
36 gegeneinander vorgesehen, aus Gründen, die sich aus der Beschreibung weiter unten
ergeben. Diese Druckvorrichtung kann die Form einer Zugfeder 64 (siehe Figur 3 (c)) haben,
die mit der Befestigungsplatte 36 und dem Antriebsarm 54 verbunden ist. Selbstverständlich
können auch andere Vorrichtungstypen zum Erreichen dieser selben Funktion verwendet
werden. Zum Beispiel könnte ein Luftzylinder zwischen der Befestigungsplatte 36 und dem
Antriebsarm 54 angeordnet sein. Ein solcher Luftzylinder könnte in einem ausgenommenen
Bereich 66 (siehe Figur 3 (a)) liegen, der auf der äußeren Vorderseite des Brechteiles 52
vorgesehen ist.
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Unter Bezugnahme auf Figur 4 kann man einige Einzelheiten des Brechteils 52 sehen. Das
Brechteil 52 weist einen Brechblock 68 auf, auf welchem mehrere Druckschienen bzw.
Quetschstangen 70, 72, 74, 76 befestigt sind. Wie man am besten in den Figuren 6 (a) und
6 (b) sehen kann, sind die Druckschienen 70, 72, 74, 76 verhältnismäßig dünne Teile. Zwei
der Druckschienen 70, 72 sind gegenüber in einander zugekehrter Lage befestigt. Ähnlich sind
die anderen zwei Druckschienen 74 und 76 gegenüber in einander zugekehrter Lage befestigt.
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Die ein Paar bildenden Druckschienen 70, 72 sind geeignet, den oberen Teil der gegenüber
angeordneten Seitenwände 14 eines Giebelkartons 10 zu berühren, während die zwei das
andere Paar bildenden Druckschienen 74, 76 den oberen Teil der einander gegenüber
positionierten Seitenwände 14 eines anderen Giebelkartons 10 berühren. Die zwei inneren
Druckschienen 72, 74 können ein einzelnes einheitliches Teil bilden, das innerhalb des
Brechblockes 68 durch ein geeignetes Befestigungsmittel, wie zum Beispiel eine Schraube 78,
befestigt ist. Die zwei äußeren Druckschienen 70, 76 sind voneinander getrennt und an dem
Brechblock 68 durch geeignete Mittel, wie zum Beispiel Schrauben 79, befestigt. Die
Druckschienen 70, 72, 74, 76 können in einer Nut 75 (siehe Figuren 5, 6 (a) und 6 (b))
befestigt sein, die in dem Brechblock 68 vorgesehen ist.
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Wie man leicht in Figur 4 sehen kann, haben die inneren Oberflächen jeder der Druckschienen
70, 72, 74, 76 eine Kontur, um an ihrem Boden eine nach innen gerichtete Oberfläche zu
schaffen, die allmählich in eine allgemein vertikal ausgerichtete Oberfläche übergeht. Die
allgemein vertikal ausgerichtete Oberfläche krümmt sich dann wieder nahe dem oberen Teil
der Druckschiene nach innen. Die Konturbeschaffenheit der nach innen zugewandten
Oberflächen auf den Druckschienen 70, 72, 74, 76 ist ganz nützlich, um sicherzustellen, daß
die Seitenwände 14 richtig gefaltet werden, um die Karton kerblinien 16, 18, 18' zu brechen.
Die verhältnismäßig dünne Beschaffenheit der Druckschienen 70, 72, 74, 76 hilft vorteilhaft
sicherzustellen, daß die Druckschienen den oberen Teil der Karton seitenwände 14 an den
vertikal ausgerichteten Kerblinien 18' berühren. Dies also hilft, das richtige Falten des oberen
Teils der Seitenwände 14 nach innen zu erleichtern.
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Wie man in den Figuren 6 (a), 6 (b) und 6 (c) sehen kann, ist der Brechblock 68 ausgespart,
um eine innere Oberfläche zu bilden. Die innere Oberfläche des Brechblockes 68 ist mit
gegenüber angeordneten Kontaktoberflächen 80 versehen, die einer Richtung zugekehrt sind,
die um nahezu 90º bezüglich der Richtung ausgerichtet ist, in welche die konturierten
Oberflächen der Druckschienen 70, 72, 74, 76 zugekehrt sind. Die Kontaktoberflächen 80 des
Brechblockes 68 sind geeignet, die Vorderwand 12 bzw. die Rückwand 13 der Kartons zu
berühren. Bei einem Vergleich der Figur 4 mit den Figuren 6 (a), 6 (b) und 6 (c) sieht man, daß
die Kontur der Kontaktoberflächen 80 von der Kontur der Druckschienen 70, 72, 74, 76 etwas
verschieden ist. An dem offenen Bodenende des Brechblockes 68 sind die Kontaktoberflächen
80 um einen geringeren Betrag nach innen geneigt als die nach innen gerichtete anfängliche
Neigung der Druckschienen 70, 72, 74, 76. Nach der anfänglichen Neigung sind die
Kontaktoberflächen 80 noch ein wenig nach innen geneigt, aber um einen geringeren Betrag als
die anfängliche nach innen gerichtete Neigung.
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Figur 5 ist eine Bodenansicht des in Figur 4 gezeigten Brechblocks 68 und veranschaulicht die
Ambosse 62, wie sie bezüglich des Brechblockes 68 positioniert sind. Zur Vereinfachung der
Darstellung in Figur 5 sind die Druckschienen 70, 72, 74, 76 nicht dargestellt. Es muß nicht
erwähnt werden, daß wenn die Ambosse 62 während des Gebrauchs innerhalb der jeweiligen
Kartons 10 positioniert sind, die Arme der X-förmigen Ambosse 62 zu den Ecken der
jeweiligen Kartons 10 ausgerichtet sind.
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Nachdem allgemein die Merkmale des Systems der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren
und Brechen der Kerblinie des Kartons beschrieben wurden, wird nun der Betrieb des Systems
unter Bezugnahme auf die Figuren 3 (a), 3 (b) und 3 (c) beschrieben. Die Sprüheinrichtungen
31 und die Kerblinienbrecheinrichtung 50 sind anfangs in der in Figur 3 (a) veranschaulichten
Weise positioniert. Der Förderer 24 (siehe Figur 1) bewegt zwei Kartons 10 zu einer Position
direkt unterhalb der Sprühdüsen 34. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Antriebsaufbau 56
seinen Betrieb und bewegt den Antriebsarm 54 nach unten gegen die Kartons 10. Aufgrund
der Tatsache, daß der Antriebsarm 54 und die Befestigungsplatte 36 durch die Zugfeder 64
oder eine andere ähnliche Vorrichtung gegeneinander gedrückt werden, veranlaßt auch die
nach unten gerichtete Bewegung des Antriebsarmes 54 die Sprüheinrichtungen 31 und den
Schaft 40, sich nach unten zu bewegen. Die nach unten gerichtete Bewegung der
Sprüheinrichtungen 31 und der Kerblinienbrecheinrichtung 50 dauert an, bis die unterste einstellbare
Mutter 44 den festen Anschlag 46 berührt, wie in Figur 3 (b) dargestellt ist.
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Man versteht daher leicht, daß es durch Einstellen der Position der einstellbaren Muttern 44
entlang des Schaftes 40 möglich ist, den Betrag einzustellen, um welchen sich die
Sprüheinrichtungen 31 nach unten bewegen. Zum Beispiel können durch Bewegen der
Einstellmuttern 44 auf dem Schaft 40 nach oben die Sprüheinrichtungen 31 vertikal nach
unten um einen größeren Betrag bewegt werden als in Figur 3 (b) veranschaulicht ist.
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Wenn die am weitesten unten gelegene einstellbare Mutter 44 den festen Anschlag 46 einmal
berührt hat, wird eine weitere nach unten gerichtete Bewegung der Sprüheinrichtungen 31
verhindert. Die Einstellmuttern 44 sind vorzugsweise entlang der Länge des Schaftes 40
positioniert, um sicherzustellen, daß die Ambosse 62, wenn die am weitesten unten gelegene
Mutter 44 den festen Anschlag 46 berührt, auf den Sprüh köpfen 32 im Inneren ihrer jeweiligen
Kartons 10 neben der Kerblinie 16 positioniert sind, die sich rund um den Umfang der
Vorderwand 12, der Rückwand 13 und der Seitenwände 14 des Kartons 10 erstreckt, wie in
Figur 3 (b) dargestellt ist.
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Das System der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie des Kartons
soll bei Füllmaschinen verwendet werden, die Kartons verschiedener Höhe füllen. Solche
Maschinen weisen in typischer Weise einen dem Förderer zugeordneten Einstellmechanismus
auf, der es erlaubt, den Förderer vertikal abhängig von der Höhe der zu füllenden Kartons
einzustellen. Das durch die einstellbaren Muttern 44 geschaffene Einstellmerkmal soll nicht an die
Stelle dieses einstellbaren Förderers treten. Vielmehr bevorzugt man die Verwendung der
einstellbaren Muttern 44, um anfänglich die Position der Sprüheinrichtungen 31 so festzulegen,
daß die Ambosse 62, wenn sich die Sprüheinrichtungen 31 in der in Figur 3 (b) dargestellten
Position befinden, neben der sich am Umfang erstreckenden Kerblinie 16 angeordnet sind.
Danach kann, wenn die Maschine zum Füllen von Kartons unterschiedlicher Höhe verwendet
wird, die vertikale Anordnung des Förderers 24 eingestellt werden.
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Nachdem die Sprüheinrichtungen 31 die in Figur 3 (b) gezeigte Anschlagposition erreicht
haben, veranlaßt ein weiterer Betrieb des Antriebsaufbaus 56 den Antriebsarm 54, sich
fortlaufend nach unten entgegengesetzt zu der Kraft der Zugfeder 64 oder einer anderen
ähnlichen Vorrichtung zu bewegen. Wenn sich der Antriebsarm 54 nach unten bewegt, kommt
das Brechteil 52 mit dem oberen Teil der hochstehenden Wände der Kartons 10 in Kontakt.
Insbesondere berühren die Kontaktoberflächen 80 die Vorder- und Rückwände 12, 13 des
Kartons 10, während die Druckschienen 70, 72, 74, 76 die gegenüber positionierten
Seitenwände 14 des Kartons 10 berühren. Die Druckschienen 70, 72, 74 und 76 und die
Kontaktoberflächen 80 sind vorzugsweise so gestaltet, daß die Druckschienen 70, 72, 74, 76
den oberen Teil der Kartonseitenwände 14 berühren, ehe die Kontaktoberflächen 80 die
Vorder- und Rückwände 12, 13 des Kartons 10 berühren. Auf diese Weise werden die
Kerblinien 18, 18' (siehe Figur 1) auf dem oberen Teil der Karton seitenwände 14 derart
gebrochen, daß der obere Teil der Kartonseitenwände 14 eher nach innen als nach außen
gedrückt wird.
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Eine weitere nach unten gerichtete Bewegung des Antriebsarmes 54 und des Brechteils 52
veranlaßt den oberen Teil der hochstehenden Kartonwände 12, 13, 14, sich nach innen zu
biegen oder zu falten, wodurch die Kerblinien 16, 18, 18' gebrochen oder weiter gebrochen
werden und sichergestellt wird, daß der Karton 10 an der Schließ- und Abdichtungsstation
richtig geschlossen und abgedichtet wird.
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Das richtige Brechen der Karton kerblinie 16, die sich rund um den Umfang der hochstehenden
Kartonwände 12, 13, 14 erstreckt, wird ferner durch den Amboß 62 erleichtert, der an der
Kerblinie 16 angeordnet ist. Der Amboß 62 neigt dazu, die hochstehenden Karton wände 12,
13, 14 zu stützen, um sicherzustellen, daß der obere Teil der Kartonwände, wenn der obere
Teil der hochstehenden Kartonwände 12, 13, 14 durch die Druckschienen 70, 72, 74, 76 und
die Kontaktoberflächen 80 nach innen gedrückt wird, sich eher an der Kerblinie 16 als an
irgendeinem anderen Punkt biegt oder faltet. Die verjüngte obere Oberfläche des Ambosses
62 selbst hilft sicherzustellen, daß der Amboß 62 das Einwärtsfalten des oberen Teils der
Kartonwände 12, 13, 14 nicht behindert.
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Die Figuren 6 (a), 6 (b) und 6 (c) veranschaulichen die Art, in welcher die Kontaktoberflächen
80 mit den hochstehenden Kartonwänden 12, 13 während der Abwärtsbewegung des
Brechteils 52 in Eingriff kommen. Figur 6 (a) stellt die Position des Brechteils 52 dar,
unmittelbar bevor die Kontaktoberflächen 80 mit dem oberen Teil der Vorder- und Rückwände 12, 13
des Kartons in Kontakt kommen. In Figur 6 (b) hat sich das Brechteil 52 weiter nach unten
bewegt, um damit zu beginnen, den oberen Teil der Vorder- und Rückwände des Kartons nach
innen gegeneinander zu drücken. In Figur 6 (c) hat das Brechteil 52 schließlich seine am
weitesten unten gelegene Position erreicht, wo der obere Teil der Vorder- und Rückwände 12,
13 des Kartons 10 völlig in dem Brechteil 52 aufgenommen ist.
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Figur 4 veranschaulicht auch das Brechteil 52 in seiner untersten Position, in welcher der
obere Teil der Kartonseitenwände 14 um seinen größten Betrag nach innen gedrückt wird. Die
konturierten Oberflächen der Druckschienen 70, 72, 74, 76 können so ausgebildet sein, daß,
wenn sich das Brechteil 52 in seiner untersten Position befindet, der nach innen gedrückte
bzw. gequetschte obere Teil der Kartonseiten wände 14 sich in dichter Nähe und möglichst
sogar in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Sprühkopfes 32 befindet. Um das Ausmaß
darzustellen, um welches die Kartonwände 12, 13, 14 nach innen gefaltet werden, kann der
Sprühkopf 32 einen äußeren Durchmesser von ungefähr 9 mm haben, d.h., daß die
Seitenwände 14 um ein solches Ausmaß nach innen gefaltet werden können, daß die nach
innen gedrückten Punkte der gegenüber angeordneten Seitenwände 14 voneinander ungefähr
9 mm entfernt gehalten werden, wenn sich das Brechteil 52 in seiner untersten Position (d.h.
der in Figur 3 (c) gezeigten Position) befindet.
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Wenn das Brechteil 52 seine in Figur 3 (c) dargestellte unterste Position erreicht hat, sind die
Kerblinien 16, 18, 18' auf den Kartonwänden 12, 13, 14 gut gebrochen worden. Folglich
kann, wenn der Karton 10 daraufhin gefüllt und zu der Schließ- und Abdichtungsstation
bewegt wird, der obere Teil des Kartons 10 richtig geschlossen und abgedichtet werden, was
einen Karton mit oben angeordnetem Giebel ergibt.
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Eine Steuervorrichtung oder ein anderer geeigneter Aufbau kann in dem System eingebaut
sein, um den Betrieb des Antriebsaufbaues 56 zu steuern, so daß, wenn das Brechteil 52 die
in den Figuren 4 und 6 (c) dargestellte Position erreicht hat, der Betrieb des Steueraufbaues
aufhört. Danach wird der Betrieb des Antriebsaufbaues 56 umgekehrt, und das Brechteil 52
bewegt sich nach oben in die in Figur 3 (b) dargestellte Position. Während sich das Brechteil
52 nach oben in die in Figur 3 (b) dargestellte Position bewegt, bleiben die Sprüheinrichtungen
31 stationär, um dazu zu verhelfen sicherzustellen, daß der Karton 10 nicht von dem Förderer
24 abgehoben wird. Wenn sich das Brechteil 52 nach oben bewegt und die Kartonwände 12,
13, 14 freimacht, sind die Kartonwände 12, 13, 14 frei, sich nach außen in eine im
allgemeinen aufrechte Position zu biegen, so daß der Amboß 62 nach oben aus dem Karton
10 heraus bewegt werden kann, ohne den Karton 10 von dem Förderer 24 abzuheben. Wenn
das Brechteil 52 und die Sprüheinrichtungen 31 gleichzeitig nach oben bewegt würden, würde
das Brechteil 52 die Kartonwände 12, 13, 14 daran hindern, sich nach außen zu biegen,
nachdem der Amboß 62 von dem Kartoninneren zuröckgezogen wurde.
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In einigen Fällen ist es nicht möglich, vollkommen zu verhindern, daß die Kartons von dem
Förderer abgehoben werden. Somit kann es wünschenswert sein, eine Vorrichtung zu
schaffen, die verhindert, daß die Kartons 10 von dem Förderer 24 um einen bedeutenden
Betrag abgehoben werden. Eine solche Vorrichtung könnte die Form eines Kartonkontaktteils
71 (siehe Figur 4) annehmen, das an dem Maschinenrahmen (nicht gezeigt) befestigt ist und
sich nach unten gegen die Position erstreckt, welche der Karton 10 während des Betriebes des
Sterilisierens und des Brechens der Kerblinie annimmt. Vorzugsweise ist in dem Brechteil 52
(siehe Figur 4) ein ausgeschnittenes Teil 73 gebildet, so daß sich das Karton kontaktteil 71 frei
durch das Brechteil 52 erstrecken und die obere Kante des Kartons 10 berühren kann, wenn
sich der Karton 10 von dem Förderer während der nach oben gerichteten Bewegung der
Sterilisiereinrichtung und der Einrichtung zum Brechen der Kerblinie abheben sollte.
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Hat das Brechteil 52 die in Figur 3 (b) dargestellte Position erreicht, berührt der Antriebsarm
54 die Befestigungsplatte 36,und die fortlaufende Betätigung des Antriebsaufbaues 56
veranlaßt das Brechteil 52 und die Sprüheinrichtungen 31, sich gleichzeitig nach oben zu
bewegen, bis sie die in Figur 3 (a) dargestellte Position erreichen. An diesem Punkt hört der
Betrieb des Antriebsaufbaues 56 auf, und die Kartons 10 werden durch den Förderer 24 zu
der Füllstation 26 bewegt. Daraufhin werden zwei neue ungebrochene und nicht sterilisierte
Kartons 10 in Position unter die Sprühdüsen 34 bewegt, und der vorangegangene Betrieb
beginnt erneut.
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Eine Sterilisierungslösung, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, wird vorzugsweise
kontinuierlich durch die Sprühdüsen 34 abgegeben. Somit sind die Sprüheinrichtungen 31 und
die Einrichtung zum Brechen der Kerblinie vorzugsweise innerhalb eines Gehäuses 82 (siehe
Figur 2) eingeschlossen. Nach dem oben beschriebenen System wird das Sterilisieren des
Inneren der Kartons und das Brechen der Kerblinien auf den Kartons gleichzeitig an derselben
Station durchgeführt. Infolgedessen können bedeutende Raumersparnisse innerhalb der
Maschine erreicht werden, da es nicht nötig ist, die Kerblinien an einer Station zu brechen und
die Kartons dann zu einer anderen Station zum Sterilisieren zu bewegen. Ferner können
bestehende Maschinen, die nur eine Sterilisierstation besitzen, leicht verändert werden, um
einen Betrieb zum Brechen der Kerblinie zu beinhalten. Diese Veränderung kann ohne
Erfordernis von bedeutendem zusätzlichem Raum in der Maschine durchgeführt werden.
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Verschiedene Typen bekannter Systeme können für die Zufuhr von Sterilisationslösung, wie
zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, zu den Sprüheinrichtungen 31 verwendet werden.
Alternativ können bestimmte Vorteile erreicht werden, wenn man ein Zuführsystem mit
Schwerkraft wie in Figur 7 dargestellt ist, verwendet. Der Einfachheit halber ist die Einrichtung
50 zum Brechen der Kerblinie in Figur 7 nicht dargestellt.
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Das Zuführsystem mit Schwerkraft weist einen Speicher 84 auf, welcher einen Vorrat an
Sterilisationslösung, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, enthält. Der Speicher 84
kann eine geeignete Größe für die Aufbewahrung eines gewünschten Betrages an
Sterilisationslösung haben. Ein 15 Liter Speicher 84 wurde für nützlich befunden. Eine Pumpe 86 ist
mit dem Speicher 84 verbunden, um die Sterilisationslösung zu einem Akkumulator 88 zu
pumpen, der mit einer Entlüftung 89 versehen ist. Der Akkumulator 88 kann jede gewünschte
Größe haben, jedoch wurde ein Akkumulator 88 für nützlich befunden, der geeignet bemessen
ist, um 250 ml zu enthalten. Die Sterilisationslösung in dem Akkumulator 88 wird jeder der
Sprüheinrichtungen 31 über Fließmeß-/-reguliereinrichtungen 90 und Fließmonitore 92 mittels
Schwerkraft zugeführt. Die Fließmeß-/-reguliereinrichtungen 90 erlauben, den Fluß der
Sterilisationslösung zu den Sprüheinrichtungen 31 zu regulieren, während die Fließmonitore 92
erlauben, den Fluß zu überwachen, falls Fließprobleme (zum Beispiel verstopfte Sprühdüsen)
auftreten sollten. Eine Luftreguliereinrichtung 94 ist auch mit den Sprüheinrichtungen 31
verbunden, um den Luftstrom in die Sprüheinrichtungen 31 zu regulieren, um einen
zerstäubten Sterilisationslösungsspray zu erhalten. Ein Bypassventil 96 ist in einer
Entleerungsleitung 98 zwischengeschaltet, welches auf Wunsch erlaubt, den Akkumulator 88 zu
entleeren. Auch ist eine Überlaufleitung 100 zwischen dem Akkumulator 88 und dem Speicher
84 angeordnet. Vorzugsweise wird fortlaufend Sterilisationslösung von dem Speicher 24 in
den Akkumulator 88 gepumpt, um sicherzustellen, daß der Akkumulator 88 immer voll ist. Auf
diese Weise kann eine verhältnismäßig konstante Höhe aufrecht erhalten werden, so daß der
Fluß durch die Sprüheinrichtungen im wesentlichen konstant ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform wird eine 0.1 % Wasserstoffperoxidlösung verwendet.
Die Fließgeschwindigkeit kann ungefähr 0,3 Liter/Stunde für Viertelliterkartons oder ungefähr
1,0 Liter/Stunde für Einliterkartons betragen. Wird eine Wasserstoffperoxidlösung der zuvor
erwähnten Konzentration verwendet und werden Fließgeschwindigkeiten ähnlich den oben
erwähnten angewandt, so folgt daraus ein ppm-Bereich an Wasserstoffperoxid, was in die
annehmbaren Grenzen fällt, welche durch die Lebensmittel-und Arzneimittelbehörde erstellt
wurden. Folglich ist es nicht unbedingt notwendig, nach der Station 28 zum Sterilisieren und
Brechen der Kerblinie eine Trocknungsstation 30 (siehe Figur 2) zu verwenden. Anstelle der
Trocknungsstation hat es sich jedoch als nützlich erwiesen, die Kartons Bestrahlung mit
ultraviolettem Licht zu unterwerfen. Die UV-Bestrahlung und die Wasserstoffperoxidlösung
wirken aufeinander ein, um synergistische Sterilisationsergebnisse zu schaffen. Als Alternative
zu dem ultravioletten Licht könnte heiße Luft verwendet werden.
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Während die vorliegende Erfindung nach der bevorzugten Ausführungsform dargestellt und
beschrieben wurde, versteht es sich, daß Variationen, Veränderungen und Äquivalente darin
durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie in den Ansprüchen
dargelegt ist, zu verlassen.