DE69710025T2

DE69710025T2 - Stapelvorrichtung für Verpackungsmaschinen zum Bilden von Gruppen nebeneinander gestapelter Gegenstände und zum Einbringen dieser Gruppen in Schachteln

Info

Publication number: DE69710025T2
Application number: DE69710025T
Authority: DE
Inventors: Andrea Romagnoli
Original assignee: Tecnomeccanica SRL
Current assignee: Tecnomeccanica SRL
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: EP0841249B1; IT1286753B1; ES2171877T3; TW418170B; AR010559A1; EP0841249A1; CA2219069A1; DE69710025D1; ITBO960568A1; ITBO960568A0; ATE212306T1; KR100500300B1; ID19619A; US6041578A; KR19980042034A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stapelvorrichtung für Verpackungsmaschinen zum Bilden von Gruppen nebeneinander gestapelter Produkte und zum Einbringen dieser Gruppen in Schachteln.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Verpackungsmaschinen zur Herstellung von Teebeuteln oder ähnlichen Aufgussprodukten, jedoch kann sie, auch wenn die vorliegende Beschreibung spezifisch auf diese Produkte Bezug nimmt, vorteilhafterweise auch zum Stapeln und Einschachteln von verschiedenen Produkten anderer Art oder zu deren Verpackung verwendet werden, welche ähnliche Eigenschaften der Flexibilität und Biegbarkeit aufweisen.
Auf dem Gebiet der automatischen Herstellung von Teebeuteln sind zahlreiche Maschinen bekannt (wie zum Beispiel in der Italienischen Patentanmeldung Nr. B095000574 auf den Namen der gleichen Anmelderin). Diese Maschinen stellen einen kontinuierlichen Schlauch aus Filterpapier her, welcher Mengen eines aufgiessbaren Produktes enthält und in Querrichtung in regelmässigen Abständen verschweisst ist, wobei jeder auf diese Weise gebildete Abschnitt des Schlauches eine einzelne Dosis des Produktes enthält. Beim kontinuierlichen Vorlaufen entlang der Maschine läuft der Schlauch durch eine Schneidstation, welche durch das Abtrennen in regelmässigen Abständen eine kontinuierliche Folge von Teebeuteln herstellt. Die auf diese Weise hergestellten Teebeutel werden in Gruppen oder Partien gestapelt, die eine bestimmte Anzahl von Teebeuteln enthalten, welche dann in Schachteln eingebracht werden.
Das Hauptproblem beim Verpacken der Teebeutel ist, die kontinuierliche Bewegung der Maschine, welche die Teebeutel herstellt, mit der wechselweisen Bewegung von derjenigen zu synchronisieren, welche die einzelnen Gruppen von Teebeuteln stapelt und einschachtelt.
Eine bekannte Lösung dieses Problems, welches die gebräuchlichen Verpackungstechniken widerspiegelt, ist das Vorsehen von Vorrichtungen, bestehend insbesondere aus einer vertikalen Stapelbahn, die stromabwärts von der Schneidstation angeordnet ist, und aus einer Einschachtelstation, angeordnet seitlich der Stapelbahn.
Die Stapelbahn ist mit einem Trichter mit gesteuerter Abgabe ausgestattet, in welchen ein kontinuierlicher Strom von Produkten aus der Schneidstation zugeführt wird. Im Inneren des Trichters befindet sich ein wechselweise arbeitender Schieber, welcher die Produkte eins nach dem anderen in einen darunter angeordneten Behälter schiebt.
Im Inneren des Behälters wird eine bewegliche Zunge auf solche Weise ausgelöst, dass sie die einzelnen Produkte hält und sie nach unten in den Behälter schiebt, um einen Stapel zu bilden, der sich nach unten in Richtung der Bodenwand des Behälters selbst erstreckt.
Wenn die festgelegte Anzahl von Produkten erreicht worden ist, wird der Trichter verschlossen und der Behälter bewegt sich aus einer Ausgangsposition, in welcher er mit dem Trichter verbunden ist, in eine Endposition, in welcher er mit der Einschachtelstation verbunden ist. In letzterer wird der Stapel aus dem Behälter herausgenommen und in eine Schachtel eingegeben, wonach der Behälter wieder in seine Ausgangsposition zurückgeht, der Trichter sich erneut öffnet und die Ablauffolge für die nächste Partie von Produkten wiederholt wird.
Um es möglich zu machen, dass die Ablauffolge entsprechend mit dem Austritt der Produkte aus der Herstellungsmaschine der Teebeutel synchronisiert wird, sehen die bekannten Vorrichtungen umfangreiche mechanische Systeme vor. Diese bestehen im wesentlichen aus einer Welle, die sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die im Verhältnis zu der Geschwindigkeit der Teebeutelmaschine steht, so dass es möglich ist, die Teil der Gruppe bildenden Produkte zu zählen, sowie aus einer Trennvorrichtung, welche, wenn die bestimmte Anzahl von Produkten in einer Partie erreicht ist, die Partie auf einen von nockengetriebenen Elementen erteilten Befehl abgetrennt wird.
Obwohl die Vorrichtungen dieser Art zufriedenstellend arbeiten, so führt doch der beachtliche Umfang von deren Konstruktion zu hohen Kosten.
Ein anderer Nachteil ist der, dass es unmöglich ist, eine schnelle Änderung der Grösse vorzunehmen, und zwar durch Wechseln der Anzahl von Produkten in einer Gruppe. Auch wenn deren Antriebssysteme mit mechanischen Einstellmitteln versehen sind, welche ausserdem noch den konstruktionsmässigen Umfang der Vorrichtung als ganzes vergrössert, erfordert die Prozedur des Wechselns tatsächlich langwierige Einstellungen, welche nur dann wirtschaftlich gerechtfertigt sind, wenn sehr grosse Mengen von Partien mit der gleichen Anzahl von Teebeuteln herzustellen sind.
Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, eine Vorrichtung vorzusehen, die dazu bestimmt ist, Gruppen von Produkten zu bilden und diese in Schachteln einzugeben, welche einfach und wirtschaftlich in ihrer Konstruktion ist, und welche die oben erwähnten Nachteile vermeidet. Dieser Zweck ist erreicht durch die Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 festgelegt ist. Sie sieht lineare Antriebsmittel zum Betätigen von wenigstens der beweglichen Zunge des Behälters vor, wobei die linearen Antriebsmittel mit der Herstellungsmaschine der Teebeutel synchronisiert sind, und zwar durch programmierbare Steuermittel, welche die Teebeutel zählen und beim Erreichen eines vorher eingestellten Bezugswertes bewirken, dass sich der Behälter zu der Einschachtelstation bewegt, der Stapel von Teebeuteln aus dem Behälter herausgenommen wird und letzterer wieder zu dem Trichter zurückläuft.
Da das Zählen der eine Gruppe bildenden Teebeutel vollkommen unabhängig von dem Verschieben des Behälters ist, hat die Vorrichtung den weiteren Vorteil, dass sie das Bilden von Gruppen erlaubt, die aus einer beliebigen Zahl von gestapelten Teebeuteln bestehen können, begrenzt nur durch die Kapazität des Behälters.
Die Zahl der zu stapelnden Teebeutel wird durch die Software in die programmierbaren Steuermittel eingegeben. Da die Steuersignale zum Auslösen der Vorrichtung allein von dem Erreichen der eingestellten Zahl von gezählten Teebeuteln abhängig sind, macht es die Vorrichtung möglich, leicht die Zahl der eine Gruppe bildenden Teebeutel zu ändern und automatisch auf die neuen Arbeitsparameter anzusprechen, ohne dass langwierige und komplizierte mechanische Einstellungen · erforderlich wären.
Weitere Eigenschaften der Erfindung, stets in Übereinstimmung mit den oben erwähnten Zwecken, sind in den nachstehenden Ansprüchen dargelegt, und die Vorteile der Veröffentlichung gehen deutlich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, welche eine vorgezogene Ausführung der Erfindung zeigen, und von denen
- Abb. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist, gezeigt in ihrer Gesamtheit, wie sie im Betriebszustand an einer Verpackungsmaschine montiert ist, welche nur zum Teil dargestellt wird;
- Abb. 2 und 3 zeigen einen Mechanismus, mit welchem der Schieber in dem Trichter versehen ist, wobei jede die typischen Positionen des Mechanismus in zwei verschiedenen Betriebsphasen darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Abb. 1 ist mit der Nummer 1 in ihrer Gesamtheit eine Vorrichtung zum Bilden und Eingeben in Schachteln 4 von Gruppen 2 von Produkten 3 bezeichnet, letztere bei dieser besonderen Ausführung bestehend aus Filterbeuteln enthaltend Tee, Kamillentee, Kräuter oder anderweitige, ähnliche aufgiessbare Produkte.
Die Vorrichtung 1 ist stromabwärts von einer Schneidstation 20 angeordnet, welche Teil einer Maschine zur Herstellung von Teebeuteln bildet, und sie arbeitet zwischen einer horizontalen Zuführbahn 21, entlang welcher sich die aus der Schneidstation 20 austretenden Produkte 3 bewegen, und einer Einschachtelstation 5, angeordnet unterhalb und seitlich der Zuführbahn 21.
Die Vorrichtung 1 enthält im wesentlichen eine vertikale Stapelbahn 6, die seitlich von der Einschachtelstation 5 angeordnet und mit einem Trichter 7 ausgestattet ist, der sich oberhalb von einem verlängerten Behälter befindet.
Der Trichter 7 hat einen Eintrittsabschnitt für die Produkte 3, der in eine erste und quer im Verhältnis zu der Stapelbahn 6 ausgerichtete Wand 22a eingearbeitet ist. Der Austrittsabschnitt andererseits befindet sich auf einem horizontalen Boden 23, der an den Behälter 9 angrenzt.
Der Trichter 7 ist ebenfalls mit einem Schieber 8 versehen, montiert mit Hilfe eines Gelenkmechanismus 14 (s. Abb. 2 und 3), welcher ihn im Inneren des Trichters 7 wechselweise entlang einer im wesentlichen kreisförmig gebogenen Bahn bewegt. Der Schieber 8 arbeitet synchron mit der Herstellungsmaschine für Teebeutel auf solche Weise, dass er eines nach dem anderen die Produkte 3 abfängt, welche der Trichter 7 zwischen der genannten ersten Wand 22a und einer zweiten, gegenüberliegenden Wand 22b, die ebenfalls querverlaufend angeordnet ist, empfängt und die Produkte 3 in Richtung des darunter liegenden Austrittsabschnittes schiebt. Der Gelenkmechanismus 14 (s. Abb. 2 und 3) ist vom Typ mit angelenkten, gegenseitig beweglichen Elementen 15', 15", 15' ", 16 und 17. Die Längen dieser Elemente und deren entsprechende Winkelpositionen sind solche, dass eine Eingangs- Drehbewegung, auf diese übertragen durch einen Antriebshebel 30, welcher sich synchron mit der Herstellungsmaschine für Teebeutel bewegt, sich als eine winkelmässige Ausgangs- Schwingbewegung von einer vorgegebenen Weite ausdrückt, die auf den Schieber 8 übertragen wird.
Wenn man die Abb. 2 und 3 miteinander vergleicht, kann man sehen, dass eins der Elemente des Gelenkmechanismus 14, das mit 16 bezeichnete, aus zwei Teilen 16a, 16b hergestellt ist, welche eins in dem anderen gleiten können, so dass die Gesamtlänge des Elementes 16 zwischen den Enden, mit denen es an die angrenzenden Elemente 15' " und 17 angeschlossen ist, verändert werden kann.
Daraus folgt, dass, wenn das Element 16 auf seine maximale Länge ausgezogen ist (s. Abb. 3), der von dem Schieber 8 ausgeführte Winkelausschlag der kürzeste ist. Dagegen wird der längste Winkelausschlag (s. Abb. 2) erhalten, wenn die Teile 16a, 16b auf solche Weise angeordnet sind, dass die Anschlusspunkte des Elementes 16 so dicht wie möglich zusammen liegen.
Der Gelenkmechanismus 14 kann daher benutzt werden, um den Schieber 8 im Verhältnis zu dem Trichter 7 einen längeren Hub ausführen zu lassen, wenn es sich zum Beispiel als notwendig erweist, die Produkte 3 zu kompaktieren, die sich bereits in dem Behälter 9 befinden. Wenn das Element 16 ein Druckluftzylinder ist, wobei der Kolben und der Zylinder jeweils durch die genannten Teile 16a und 16b dargestellt sind, ist es möglich, den Schieber 8 jedes Mal den längsten Hub ausführen zu lassen, wenn die in den Trichter 7 eingegebenen Produkte 3 eine festgelegte Zahl erreichen.
Beim nochmaligen Betrachten der Abb. 1 kann gesehen werden, dass der Trichter 7 vom Typ mit gesteuerter Abgabe ist. Diese Eigenschaft ist erreicht durch ein Abfangelement 31, welches an dem Ende einer schwingenden Stange 35 montiert ist. Das Abfangelement 31 bewegt sich entlang einer Bahn, die nach Art eines Kreisbogens geformt ist, aus einer Ruheposition, in welcher es an der einen Seite der Stapelbahn 6 angeordnet ist, in eine Position, in welcher es die Produkte 3 des Trichters 7 abfängt und zwischen dem Trichter 7 und dem darunter liegenden Behälter 9 angeordnet ist.
Abb. 1 zeigt ebenfalls, dass der Behälter 9 wie ein Kanal ausgebildet ist, mit einem im wesentlichen C-förmigen Querschnitt. Ausserhalb des Behälters 9 tragen lineare Antriebsmittel, bestehend aus einem Strömungszylinder 12 und in der Bewegung mit der Herstellungsmaschine für Teebeutel synchronisiert, eine bewegliche Zunge 10, welche sich durch eine offene Seite 50 des Behälters 9 in diesen erstreckt.
Wenn der Strömungszylinder 12 angetrieben wird, verschiebt sich die bewegliche Zunge 10 entlang dem Behälter 9 und hält die Produkte 3 so wie sie aus dem Trichter 7 austreten, wodurch eine Gruppe 2 von Produkten 3 gebildet wird, welche allmählich nach unten in Richtung der Bodenwand 11 des Behälters 9 zunimmt.
Ausserdem ist der Behälter 9 an seinem Ende, das am weitesten entfernt von dem Trichter 7 liegt, auf solche Weise montiert, dass er sich drehen kann, während er mit einem bogenförmig ausgebildeten Schliesselement 32 im Kontakt bleibt, das an der Seite des Trichters 7 angebracht ist und sich von der Stapelbahn 6 bis zu der Einschachtelstation 5 erstreckt.
An der Einschachtelstation 5 ist ein Abzugsmesser 40 vorgesehen, das dicht an dem Behälter 9 montiert ist. Das Abzugsmesser 40 ist angetrieben, sich in den Behälter 9 zu schieben, zieht alle Produkte 3 durch eine offene Wand 51 des Behälters 9 heraus und leitet sie in die Schachtel 4, während das horizontale obere Ende der Schachtel an der Einschachtelstation in einer an das Abzugsmesser 40 angrenzenden Position offen gehalten wird.
Schliesslich enthält die Vorrichtung 1 noch programmierbare Steuermittel 13, welche über eine Schnittstelle mit der Vorrichtung 1 verbunden sind, so dass die Ablauffolge der Bewegungen von den beweglichen Teilen synchronisiert ist. Während des Betriebes machen es die Steuermittel 13, die zum Beispiel aus einem herkömmlichen PLC bestehen, möglich, einen Bezugswert der Zahl von Produkten 3 einzustellen und zu speichern, die zum Bilden von Gruppen 2 in dem Behälter 9 gestapelt werden sollen.
Ein Kodierer (hier nicht gezeigt), der Teil der Herstellungsmaschine für Teebeutel ist, kann zum Zählen der Produkte 3 benutzt werden, die der Vorrichtung 1 zugeführt sind. Wenn der an dem PLC eingestellte Bezugswert erreicht ist, übersenden die Steuermittel 13 ein Antriebssignal an den Gelenkmechanismus 14, so dass der Hub des Schiebers 8 in dem Trichter 7 der längstmögliche ist und die Gruppe 2 von Produkten 3 gegen die Bodenwand 11 des Behälters 9 gedrückt wird. Dies bewirkt ebenfalls, dass die Mittel, welche die Zunge 10 antreiben, die Position des Hubendes erreichen.
Diese Position des Hubendes sorgt für das Signal, das die Aktivierung des Abfangelementes 31 befähigt, welches den Trichter 7 verschliesst. Unmittelbar danach verschiebt ein anderes Antriebssignal den Behälter 9 zu der Einschachtelstation 5, während die darin enthaltene Gruppe 2 von Teebeuteln 3 zwischen der Bodenwand 11 des Behälters 9 und dem Schliesselement 32 festgehalten wird.
Wenn die Einschachtelstation 5 erreicht ist, wird ein Endschalter (hier nicht gezeigt) ausgelöst, um das Messer 40 zu befähigen, die Gruppe 2 in die Schachtel 4 zu leiten.
Sobald dieser Vorgang vervollständigt ist, löst der Rücklauf des Messers 40 in seine Ausgangsposition ein Signal für die Steuermittel 13 aus, so dass diese den Behälter 9 befähigen, in seine Ausgangsposition unter dem Trichter 7 zurückzukehren. Wenn sich der Trichter 7 wieder öffnet, werden die Teebeutel 3, die sich in der Zwischenzeit in dessen Innerem angesammelt haben, in den Behälter 9 gegeben und die oben beschriebene Folge der Abläufe wird wiederholt.
Es muss bemerkt werden, dass die Zeit, die der Behälter 9 benötigt, um zu der Einschachtelstation hin und wieder zurück zu laufen, unabhängig von der für jede Gruppe 2 eingestellten Zahl von Teebeuteln 3 ist. Aus diesem Grunde ist es ausgesprochen einfach, die Vorrichtung 1 so einzustellen, dass sie Gruppen 2 bildet, die verschiedene Zahlen von Teebeuteln 3 enthalten, und zwar einfach durch Änderung des in den PLC eingegebenen Wertes, der die Zahl der zu stapelnden Teebeutel 3 bestimmt. Abgesehen davon, ist die einzige erforderliche mechanische Einstellung zum Anpassen der Vorrichtung 1 an die neuen und unterschiedlichen Verpackungsparameter das Verändern der Kapazität des Behälters 9, und zwar durch Verschieben der Bodenwand 11 je nach einer grösseren oder kleineren Zahl der zu stapelnden Teebeutel 3.
Die beschriebene Erfindung kann Änderungen und Varianten unterliegen, ohne jedoch von dem Zweck des erfinderischen Konzeptes abzuweichen.
Ausserdem können alle Details der Erfindung gegen technisch gleichwertige Elemente ausgetauscht werden.

Claims

1. Vorrichtung für Verpackungsmaschinen zum Bilden von Gruppen (2) von Produkten (3), die im Kontakt miteinander angeordnet sind, und zum Einbringen der Gruppen (2) in Schachteln (4) an einer Einschachtelstation (5), enthaltend eine Stapelbahn (6), die dicht an der Einschachtelstation (5) angeordnet und mit einem Trichter (7) mit gesteuerter Abgabe versehen ist, in welchem ein Schieber (8) für die Produkte (3) wechselweise arbeitet, wobei die genannte Stapelbahn (6) ebenfalls einen Behälter (9) enthält, der an dem unteren Ende des Trichters (7) angeordnet ist und in seinem Inneren eine Zunge (10) aufweist, die dazu bestimmt ist, die Produkte (3) zu halten, wenn diese den Trichter (7) verlassen, so dass eine Gruppe (2) gebildet wird, die nach unten in Richtung einer Bodenwand (11) des Behälters (9) hin zunimmt, wobei der genannte Behälter (9) sich wechselweise verschiebt, und zwar aus einer Position, in welcher er mit dem Trichter (7) verbunden ist, in eine Position, in welcher er mit der Einschachtelstation (5) verbunden ist, wo die Gruppe (2) aus dem Behälter (9) herausgezogen und in die Schachtel (4) gegeben wird, wonach der Behälter (9) zu dem Trichter (7) zurück läuft, wobei die genannte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens die genannte Zunge (10) durch lineare Antriebsmittel (12) betätigt wird, synchronisiert mit der Verpackungsmaschine durch Steuermittel (13), welche programmiert werden können, um einen die Zahl der Produkte (3) in einer Gruppe (2) bestimmenden Bezugswert zu speichern, die von dem Behälter (9) übernommenen Produkte (3) zu zählen und, beim Erreichen des eingestellten Bezugswertes sowie auf ein Freigabesignal durch die bewegliche Zunge (10), wenn sie durch den Schieber (8) in ihre Position des Hubendes gedrückt ist, ein Antriebssignal auszusenden, um den Trichter (7) zu verschliessen und den Behälter (9) zu der Einschachtelstation zu verschieben.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten linearen Antriebsmittel von einem Strömungsmedium betätigt werden.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Schieber (8) sich auf einen Befehl von den genannten Steuermitteln (13) auf solche Weise bewegt, dass die Weite seines Hubes im Verhältnis zu dem Trichter (7) sich verändert, wenn die eingestellte Zahl der Produkte (3) in einer Gruppe (2) erreicht ist, so dass er die Gruppe (2) gegen die Bodenwand (11) des Behälters (9) drückt.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Schieber (8) durch einen Gelenkmechanismus (14) betätigt wird, bestehend aus miteinander verbundenen Elementen (15', 15", 15' ", 16, 17), von denen wenigstens eins (16) auf solche Weise hergestellt ist, dass der Abstand zwischen seinen angelenkten Enden auf einen Befehl durch die Steuermittel (13) hin verändert werden kann.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Element (16), dessen angelenkte Enden näher zusammengeführt oder weiter voneinander entfernt werden können, aus einem Kolben (16a) und einem, eine Antriebsströmung enthaltenden Zylinder (16b) bestehen.