DE69804958T2

DE69804958T2 - Verfahren und vorrichtung zum füllen von tuben

Info

Publication number: DE69804958T2
Application number: DE69804958T
Authority: DE
Inventors: Hans Linner
Original assignee: Norden Pac Development AB
Current assignee: Norden Pac Development AB
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-05-05
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: SE9701968L; EP0984887A1; CN1258257A; EP0984887B1; JP2002501447A; SE9701968D0; BR9809259A; AU7679498A; DE69804958D1; JP4121156B2; SE509412C2; WO1998054054A1; US6295792B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Verpackungstuben, die eine Zwischenwand aus flexiblem Material oder dergleichen haben. Die Vorrichtung ist besonders zum Integrieren in eine schrittweise arbeitende Tubenfülleinrichtung in einer Verarbeitungsstation stromaufwärts der Füllstation geeignet.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Verpackungen, die so aufgebaut sind, daß sie verschiedene Arten von Produktkomponenten in jeweils getrennten Verpackungsvolumina enthalten, bieten die Möglichkeit, als Endprodukt aus der Verpackung ein Produktgemisch abzugeben, das Komponenten enthält, die bedingt durch ihre Natur das Mischen in einem gemeinsamen Verpackungsvolumen und das Lagern über eine lange Zeitdauer nicht tolerieren.
Eine Art der Verpackung für diesen grundsätzlichen Zweck ist die Blisterverpackungsart, bei der die Produktkomponenten in getrennten Verpackungseinheiten auf einer tragenden Unterlage, normalerweise einer Kartonlage, verpackt werden. Zum Erhalten der fertigen Produktmischung werden die Einheiten einzeln von der Unterlage entnommen und der Mischvorgang wird durch separates Entleeren und Mischen der Produkte aus den einzelnen Einheiten bewirkt.
Eine andere Art der Verpackung für die fragliche Anwendung ist die Doppeltube oder Mehrfachtube, wie sie in der veröffentlichten PCT-Anmeldung WO 94/19251 aufgezeigt ist. In diesem Verpackungsaufbau werden mit Vorderwandabschnitten versehene Tuben durch ein gemeinsames Endstück zusammengehalten und Entleerungsöffnungen für die einzelnen Tuben sind durch das Endstück geführt. Der Tubeninhalt in den einzelnen Tuben wird in herkömmlicher Weise durch die Öffnungen ausgedrückt und zum vorgesehenen fertigen Produktgemisch gemischt.
Eine Doppelkammertube mit einer flexiblen Zwischenwand, beispielsweise gemäß der DE-A-19522169, stellt eine weitere Art der Verpackungstube für diesen Zweck dar, nämlich das Schaffen einer Verpackungskonstruktion, die das Beinhalten von verschiedenen Produktkomponenten und das gemeinsame Entleeren derselben erlaubt.
Diese mit einer Zwischenwand versehene Tube, die sich in der Praxis unter Herstellungsgesichtspunkten als am geeignetsten erwiesen hat, hat eine Zwischenwand, die an zwei diametral gegenüberliegenden Befestigungsstellen an der Innenseite des Tubenkörpers fest angebracht ist und ein Übermaß an Material, gemessen zwischen den Befestigungsstellen, hat.
Die Tube soll bestimmungsgemäß in herkömmlicher Weise von dem Ende der Tube befüllt werden, das der Tubenvorderwand gegenüberliegt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Materialübermaß der Zwischenwand eine sehr stark variierende Zugänglichkeit für die Fülldüsen bedingt, und zwar aufgrund der Neigung des Materials der Zwischenwand, eine Form mit stark variierender Krümmung an dem Befüllende einzunehmen, so daß dadurch die Öffnungen für die Fülldüsen in einer im voraus nicht definierten Weise variieren.
In der US-A-3788520 ist eine weitere Art einer Doppelkammertube aufgezeigt, deren Zwischenwand (Fig. 1 und 2) als eine Faltenbalgtrennwand angeordnet ist, um das Ablagern unterschiedlicher Materialmengen in den beiden, durch die Trennwand gebildeten Kammern zu erlauben.
Diese Tube könnte eine Befüllöffnung haben, die nicht so unbestimmt ist wie diejenige in der DE-A-19522169, aber die Tube selbst entspricht nicht der Art, die in herkömmlichen Befüllmaschinen ohne weiteres verarbeitbar ist.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für Tuben mit Zwischenwand, hauptsächlich der in der DE-A-195 22 169 beschriebenen grundsätzlichen Art, zu schaffen, die jedoch gut definierte Zugangsöffnungen für die Fülldüsen im voraus ergeben und dadurch eine Hochgeschwindigkeitsproduktion von befüllten Zwischenwandtuben in zuverlässig funktionierender und kosteneffektiver Weise zu erlauben.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung löst das Problem der nicht definierten Füllöffnungen in Tuben mit Zwischenwand, indem eine Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 vorgesehen wird. Die anderen Ansprüche definieren zusätzliche Merkmale sowie ein Verfahren zur Verwirklichung der Aufgabe.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Tube mit Zwischenwand, die gemäß der Erfindung verarbeitet werden soll;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht der Tube aus Fig. 1;
Fig. 3 und 4 zeigen Beispiele von Krümmungen der Zwischenwand aus Fig. 1, die in der Praxis auftreten;
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Dehnungseinrichtung oder Applizierungseinrichtung, die an der Zwischenwand angelegt werden soll;
Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht der angelegten Dehnungseinrichtung und von externen Schweißbacken zum Befestigen der Zwischenwand in gedehntem Zustand;
Fig. 7 zeigt eine Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in eine Tubenbefüllmaschine eingesetzt werden soll;
Fig. 8 zeigt teilweise ausgeschnitten das Gehäuse der Vorrichtung aus Fig. 7 von einer Seite; und
Fig. 9 zeigt das Gehäuse aus Fig. 8 in Teilschnittansicht.
Die Tube 10 in Fig. 1 ist von außen betrachtet eine herkömmliche Verpackungstube, die einen Tubenkörper 10a, eine Tubenvorderwand 10b und einen Verschluß 10c enthält. Das Material in dem Tubenkörper ist in üblicher Weise flexibel und, besteht aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, etc., oder einem Schichtstoff aus Kunststoff und Metall. Die Tubenvorderwand 10b kann in einem Stück mit dem Tubenkörper geformt sein oder mit diesem verschweißt sein und besteht aus einem Material, das die erforderliche Stabilität verleiht, normalerweise Kunststoffmaterial einer dem Material des Tubenkörpers entsprechenden Art, möglicherweise mit einer Metalleinlage, um so Barriereeigenschaften zu erzielen. Der Verschluß 10c ist eine herkömmliche, mit Gewinde versehene Kappe, die einen Mittelabschnitt 10d zum Abdichten gegen einen oberen, materialverdickten Abschnitt 11a der Zwischenwand 11 der Tube hat.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Zwischenwand 11 an der Innenseite des Tubenkörpers 10 (auch an der Vorderwand 10b) an zwei im Tubenkörper diametral gegenüberliegenden Befestigungsstellen 11c, 11d fest angebracht. Die Zwischenwand hat einen Materialüberschuß, gemessen zwischen den Befestigungsstellen 11c, 11d. Das Material der Zwischenwand 11 ist ein flexibles Material, typischerweise aus der gleichen Kunststoffart, die an der Innenseite der Tube vorliegt, beispielsweise Polyethylen.
Der flexible Charakter des Materials der Zwischenwand ist jedoch nicht immer in der Lage, die in Fig. 2 gezeigte ideale Krümmung der Zwischenwand aufzubauen, bei der gut definierte Öffnungen zum Einführen der Fülldüsen vorhanden sind.
Entsprechend variiert die Krümmung der Zwischenwand 11 ganz beträchtlich, von der in Fig. 3 gezeigten Krümmung, bei der die Zwischenwand über den halben Umfang der Tubenwand sehr dicht an dieser anliegt, bis zu zahllosen Zwischenformen, wie beispielsweise der in Fig. 4 gezeigten.
In Fig. 2 ist eine Befestigungsstelle 11c für die Zwischenwand 11 außen durch eine maschinenlesbare Markierung bzw. einen Code 10e markiert. Entsprechende Codes können außen an der anderen Befestigungsstelle 11d angeordnet sein, beispielsweise für den Fall, daß die Befestigungsstellen in einem Tubenkörper mit kreisförmigem Querschnitt nicht diametral entgegengesetzt sind, oder wenn der Tubenquerschnitt von der Kreisform abweicht.
Durch dieses Anordnen einer oder mehrerer äußerer Markierungen ist es möglich, die Stelle zum Einführen von Sondenspitzen 12a, 12b einer Applizierungseinrichtung 13 in die Kammer in der Verpackungsmaschine zu bestimmen.
In Fig. 5 und Fig. 3 ist die jeweilige Ausrichtung der Sondenspitzen relativ zu imaginären Linien 14, 14' zu erkennen, wobei die Linie 14 durch die Befestigungsstellen der Zwischenwand zu der Innenwand verläuft und wobei die Linie 14' eine Symmetrielinie für die Sondenspitzen der Applizierungseinrichtung 13 definiert. Wie aus Fig. 3 deutlich wird, gelangen die Sondenspitzen 12a, 12b aufgrund ihrer Positionierung relativ zu der Symmetrielinie 14' schließlich zu entgegengesetzten Seiten der Linie 14, die die Befestigungsstellen 11c, 11d verbindet, nachdem der Ausrichtungscode 10e erfaßt wurde, um die Position der Tube festzulegen.
Auf diese Weise wurde ein grundsätzlicher Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt. Fig. 6 zeigt, wie die Applizierungseinrichtung 13 zusätzlich mit Nockenflächen 12c, 12d versehen ist, deren Krümmung in Aufwärtsrichtung entlang den Nockenoberflächen gesehen an die innere Krümmung der Tubenwand angepaßt ist. In Fig. 6 ist die Position der Sondenspitzen 12a, 12b schematisch dargestellt, nachdem die Applizierungseinrichtung 13 in die Füllöffnung der Tube abgesenkt wurde und die beiden Beine 13a, 13b der Applizierungseinrichtung 13 zum Ausdehnen der Zwischenwand 11 in vollem Umfang eingesetzt wurden.
An diesem Punkt liegen die Nockenoberflächen der Beine dicht an der Zwischenwand an und pressen diese gegen die Innenseite der Tubenwand. Außen an diesen Befestigungsstellen sind Schweißbacken 15, 15a angeordnet, die in der dargestellten Ausführungsform mit Stiften versehen sind und zusammen mit diesen in Richtung von Pfeilen 17, 17a an den Tubenkörper angelegt werden können. Die Stifte 16, 16a durchdringen das Kunststoffmaterial des Tubenkörpers und aufgrund der Tatsache, daß die Stifte und Backen auf Schweißtemperatur erwärmt sind, wird erwärmtes Kunststoffmaterial mit Heißsiegeltemperatur durch die von den Stiften erzeugten Löcher zu der Zwischenwand 11 an den Befestigungsstellen transportiert, so daß mit dem erzeugten Anlegedruck und dem Transport des Kunststoffmaterials sowie anschließender Kühlung, beispielsweise durch Kühlen der Applizierungseinrichtung 13, die Zwischenwand 11 an der Innenseite der Tube befestigt wird und nach dem Entfernen der Applizierungseinrichtung die Zwischenwand 11 in dem gedehnten Zustand gemäß Fig. 6 verbleibt und damit zwei gut definierte Füllöffnungen für die Fülldüsen bestimmt.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Anordnung zum Erzielen der im Prinzip in Fig. 6 gezeigten Funktion, die jedoch schematisch dargestellt ist. Die in Fig. 5 gezeigte Applizierungseinrichtung 13 ist in einem Gehäuse oder Halter 18 aufgenommen, der von Armen 19, 19a (Fig. 8) in einer Tubenfüllmaschine gehaltert ist. Die Tubenfüllmaschine arbeitet schrittweise und das Gehäuse 18 ist in einer Position stromaufwärts der Füllstation angeordnet, beispielsweise in einer Station, an der die Tuben 10 die vorstehend beschriebene, vorbestimmte Ausrichtung erhalten, oder nach dieser Station. Alternativ kann die Anordnung gemäß Fig. 7 separat von der Tubenfüllmaschine angeordnet sein.
An seinem unteren Ende haltert der Halter bzw. das Gehäuse 18 eine Tubenendenformungseinrichtung 20, in die ein Tubenkörper 10 eingeführt und in einer Position angeordnet ist, in der die Schweißbacken 15, 15a noch nicht an der Außenseite der Tube arbeiten, um die gedehnte Zwischenwand mit der Applizierungseinrichtung als Widerlager punktzuschweißen. Die Applizierungseinrichtung 13 ist in der dargestellten Ausführungsform mittels eines Bolzens 21 an dem Gehäuse 18 befestigt und damit in der Tubenfüllmaschine vertikal feststehend.
Die Tube wird von einem Tubenhalter 10e an einem Endlosförderband in der Füllmaschine gehaltert und wie vorstehend erwähnt vor ihrem Eintreffen oder zumindest bei ihrem Eintreffen an der Station zum Dehnen der Zwischenwand, die das Gehäuse 18 enthält, in die richtige Position relativ zu den Sondenspitzen 12a, 12b ausgerichtet. Der Tubenhalter 10e ist in der Dehnungsstation vertikal nach oben und unten einstellbar und die Relativbewegung zwischen der Applizierungseinrichtung 13 und der Tubenendenformungseinrichtung 20 wird durch Verschieben des Tubenhalters erreicht. Alternativ kann selbstverständlich das Gehäuse 18 mit der entsprechenden Tubenformungseinrichtung 20 vertikal beweglich ausgeführt werden und die Tuben horizontal ohne Vertikalbewegung ausgerichtet sein.
Die Bewegung der Schweißbacken 15, 15a in Richtung der Pfeile 17, 17a, die in Fig. 6 schematisch gezeigt ist, wird in der Ausführungsform von Fig. 7 durch einen Hebelmechanismus 22 bewirkt, der mit einer vertikal nach oben und unten verschiebbaren Antriebsstange 23 verbunden ist. Die Steuerung dieser Bewegung wird durch Kanäle 24 in der Wand des Gehäuses 18 (Fig. 9) erzielt, in welchen Räder 25, 26 mit Lagern laufen. In der in Fig. 7 gezeigten Position ist der Hebelmechanismus in einer der unteren Position der Stange 27 entsprechenden Position, wodurch die Schweißbacken 15, 15a und ihre Stifte 16 außer Eingriff mit der in die Tubenendenformungseinrichtung 20 eingeführte Tube sind. In Fig. 7 ist die Stellung des Hebelmechanismus in der oberen Position der Stange in unterbrochenen Linien 28, 28a dargestellt, d. h. in der Position, in der die Hebelarme 22a, 22b durch Haltestücke 15a' die Schweißbacken 15, 15a gegen die Tube pressen, wodurch die Stifte 16 das Material der Tubenwand durchdringen und den erforderlichen Transport von heißsiegelbarem Material zu der Zwischenwand erreichen.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Schweißbacken elektrisch beheizt und Anschlußkabel 30 sind in Fig. 7 gezeigt. Die Energieversorgung kann impulsweise erfolgen und daher ist es sinnvoll, die Schweißbacken jeweils mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmedium auszustatten. In der Figur ist eine derartige Anschlußmöglichkeit mit Bezugszeichen 31 bezeichnet.
Es sei angemerkt, daß die verfügbare Zeit in der Dehnungsstation mehrere Zehntelsekunden ausmacht, um eine normale Produktionsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Um den vorstehend genannten Kühleffekt nach dem Befestigen der Zwischenwand zu erzielen, kann es auch sinnvoll sein, Vorkehrungen zum Kühlen des Gehäuses 18 und hier insbesondere der Applizierungseinrichtung 13 zu treffen. In Fig. 8 ist eine Kühlanordnung für die durch das Gehäuse geführte Achse 33 durch den Kanal 32 dargestellt, der einen Teil des Hebelmechanismus 22 bildet. Die Applizierungseinrichtung 13 ist wie erwähnt durch das Gehäuse 18 gehaltert und steht in Wärme/Kälte übertragendem Kontakt mit der Applizierungseinrichtung 13. Zusätzliche Kühlanordnungen können selbstverständlich in Abhängigkeit von der Produktionsgeschwindigkeit und den Materialeigenschaften der Tuben und Zwischenwände erforderlich sein.
In der Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wurden Tuben mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt betrachtet, was jedoch nicht impliziert, daß das erfindungsgemäße Prinzip nicht für andere Querschnittsformen anwendbar ist, wobei beabsichtigt ist, daß die Erfindung nur durch die Definition in den beigefügten Ansprüchen eingeschränkt sein soll.
Ferner wird die erörterte Applizierungseinrichtung als eine Einrichtung beschrieben, in der durch die vertikale Relativbewegung zwischen der Applizierungseinrichtung und einer Tubenendenformungseinrichtung die erforderlich Dehnung der Zwischenwand erreicht wird. Zusätzlich zu dieser vertikalen Relativbewegung kann auch eine Drehbewegung der Applizierungseinrichtung um die Mittelachse der Tubenendenformungseinrichtung vorliegen.

Claims

1. Vorrichtung zur Ausdehnung einer in der Längsrichtung einer Verpackungstube (10) angeordneten Zwischenwand (11), wobei die Zwischenwand (11) aus einem flexiblen Material besteht und mit einem Übermaß an Material, gemessen zwischen zwei Befestigungsstellen (11c, 11d), die sich entlang der Tubenlänge erstrecken, starr an der Innenseite der Tube (10) befestigt ist, gekennzeichnet durch

Mittel (10e) zur Ausrichtung der Befestigungsstellen (11c, 11d) der Zwischenwand (11) auf vorgegebene Positionen,

Mittel mit einem Paar Probenspitzen (12a, 12b) zur Einführung von Applizierungsmitteln (13a, 13b) auf jeder Seite der Zwischenwand (11), nachdem die Befestigungsstellen (11c, 11d) auf die vorgegebenen Positionen ausgerichtet wurden,

wobei die Applizierungsmittel (13a, 13b) Nockenflächen (12c, 12d) aufweisen, um die Zwischenwand (11) zu dehnen und das Übermaß von Material gegen die Innenseite der Tube (10) zu legen und

Mittel (15, 15a) zur Befestigung des Übermaßes von Material an der Innenseite der Tube.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung in einer intermitierend arbeitenden Verpackungsmaschine in einer Zwischenwanddehnungsstation angeordnet ist, die von einem Maschinenrahmen getragen wird und in der die Tuben (10) der Dehnungsstation sequentiell zugeführt werden, wobei deren offene Enden von Tubenhaltern auf einem Förderer vertikal getragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Station stromaufwärts der Dehnungsstation ein Ausrichtungsmittel (10e) angeordnet ist,

dass ein Halter (18) in der Dehnungsstation eine Tubenendenformungsvorrichtung (20) trägt,

dass das Paar Sondenspitzen (12a, 12b) von dem Halter getragen wird,

dass die Sondenspitzen auf unterschiedlichen Seiten einer Linie (14') quer durch das Zentrum der Formungsvorrichtung angeordnet sind und

dass zwischen der Formungsvorrichtung (20) und den Sondenspitzen (12a, 12b) ein Abstand zur Aufnahme von Tubenenden gebildet ist, wobei die Befestigungsstellen (11c, 11d) der Zwischenwand (11) in den vorgegebenen Positionen sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Applizierungsvorrichtung (13a, 13b) durch eine direkte Fortsetzung jeder Sondenspitze (12a, 12b) gebildet wird und Nockenflächen (12c, 12d) bietet, und dass jeder Tubenhalter (10e) zum Einsatz der Nockenflächen gegen die Zwischenwand und zum Andrücken des Materialüberschusses der Zwischenwand gegen die Innenseite der Tube senkrecht hebbar und senkbar ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (15, 15a) zur Befestigung der gedehnten Zwischenwand ein paar Schweißbacken aufweist, die außerhalb der Tube an den Befestigungsstellen (11c, 11d) angeordnet sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißbacken von einer Anordnung (22) getragen werden, die eine Klemmkraft gegen die Nockenflächen (12c, 12d) in Übereinstimmung mit der Linie (14') liefert.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schweißbacke Stifte (16, 16a) zur Durchdringung der Tubenwand hat.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Klemmkraft liefernde Anordnung ein senkrecht hebbares und senkbares Gelenksystem (22) aufweist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Drehung der Sondenspitzen um die Mittelachse der Tubenendenformungsvorrichtung angeordnet sind.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum senkrechten Anheben und Absenken der Sondenspitzen und der Tubenendenformungsvorrichtung angeordnet sind.

10. Verfahren zur Bearbeitung von Verpackungstuben in einer Tubenfüllmaschine mit einer Dehnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Tuben eine in deren Längsrichtung angeordnete Zwischenwand (11) aufweisen, wobei die Zwischenwand aus flexiblem Material besteht und mit einem Überschuss von Material, gemessen zwischen zwei Befestigungsstellen (11c, 11d), an der Innenseite der Tube befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass

jede Tube so ausgerichtet wird, dass die Befestigungsstellen der Zwischenwand in vorgegebenen Positionen plaziert werden,

eine mit Sondenspitzen (12a, 12b) versehene Applizierungsvorrichtung (13a, 13b) auf jeder Seite der Zwischenwand (11) eingeführt wird, nachdem die Befestigungsstellen auf die vorgegebenen Positionen ausgerichtet wurden,

die Zwischenwand mit Nockenflächen (12b, 12d) auf der Applizierungsvorrichtung gedehnt wird, um das Übermaß von Material gegen die Innenseite der Tube zu legen und

das Übermaß von Material in dem gedehnten Zustand der Zwischenwand an der Innenseite der Tube befestigt wird.