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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Verpackungsmaschine zum Bilden, Füllen und Abdichten von Kartons
mit giebelförmiger
Oberseite. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine
Verpackungsmaschine, zum Sterilisieren einer Ausgießtülle vor
einer Anbringung an einer Schachtel bzw. an einem Karton.
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Herkömmliche Flaschen für eine Aufnahme von
flüssigen
Getränken
und dergleichen werden schrittweise durch Papierverpackungen ersetzt.
Derartige Verpackungen bestehen gewöhnlich aus einer Füllform,
die aus einem Pappsubstrat hergestellt ist, welches zwischen Schichten
aus einem thermoplastischen Material zwischengelegt ist. Diese Füllformen werden
seitlich abgedichtet und an den Eingang einer Verpackungsmaschine
geführt.
Die Verpackungsmaschine baut diese Füllformen zusammen, dichtet
ihre Böden
ab, füllt
diese mit einem Produkt und dichtet ihre Oberseiten ab.
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Eine Vielzahl derartiger Verpackungsarten ist
heutzutage üblich
geworden. Eine derartige Verpackungsart ist der Behälter mit
einer giebelförmigen Oberseite.
Eine weitere derartige Verpackungsart ist der ziegelartige Behälter. In
vielen Beispielen ist es populär
geworden, derartige Behälter
mit einer Ausgießtüllenanordnung
auszustatten, welche eine Einrichtung und einen Deckel umfasst,
welcher den Behälter
mit einer wieder abdichtbaren Öffnung
ausstattet, welche einen schnellen und einfachen Zugang zu dem Behälterinhalt
gewährleistet.
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Eine Verpackungsmaschine, welche
zum Bilden und Abdichten einer Verpackung mit einer derartigen Ausgießtüllenanordnung
ausgestaltet ist, wird in dem U.S.-Patent Nr. 4,788,811 mit dem
Titel „Process
and Apparatus for Assembling and Liquor-Charging of Packages of paper and the
like" beschrieben. Die
in dem '811 Patent
enthaltene Vorrichtung gibt an, eine Vorrichtung für die aufeinander
folgende Herstellung einer Vielzahl von Papierverpackungen zu sein,
welche mit einer jeweiligen Ausgießtülle auf einem Teil des oberen
Endabschnitts davon ausgestattet und mit einem flüssigen Getränk gefüllt sind. Die
Ausgießtüllenanordnung
umfasst eine Ausgießtülle selbst,
welche eine im allgemeinen zylindrische Ausgestaltung aufweist und
welche im allgemeinen dadurch mit einem Flüssigkeits-Ausgießtüllendurchlass
gebildet ist, welcher behelfsmäßig an dem
Fußende
der Ausgießtülle selbst
befestigt ist. Für
bessere Sanitätszwecke
wird die Ausgießtülle in das
offene Ende einer Halbverpackung von der Innenseite davon eingeführt. Der
Aus-gießtüllen-Einführ- und -Befestigungs-Arbeitsgang
wird direkt vor einer Befüllung
mit einer Flüssigkeit
ausgeführt.
Lediglich danach werden die Einfüll-
und Oberseiten-Verschluß- Arbeitsgänge in einer
sterilen Umgebung ausgeführt.
Innerhalb der sanitären
Ausführung
dieser Arbeitsgänge
werden die Ausgießtüllentätigkeit und
Dichtungsbefestigung für
eine Erhöhung
der sanitären
Sicherheit mit umfasst.
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Da derartige Verpackungen in der
Popularität
zugenommen haben, haben die Anforderungen an die Lagerbeständigkeit
der Inhalte auf ähnliche Weise
zugenommen. Die Lagerbeständigkeit
ist direkt abhängig
von der Sterilität
des Verpackungsvorgangs. Das oben in dem '811 Patent beschriebene System jedoch
liefert nicht die erforderte Sterilität, um derartige verlängerte Lagerbeständigkeiten
zu erhalten.
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Das U.S.-Patent Nr. 3,833,339 beschreibt ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Gegenständen, umfassend
Abdeckungen für
Behälter
für Lebensmittelprodukte.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung für eine Anbringung einer
Ausgießtülle an einem
Behälter
gerichtet, wobei die Ausgießtülle eine
Abdeckung aufweist, die an einer Einrichtung angeordnet ist, mit
einem Innenabschnitt für
eine Anordnung in Richtung des Inneren des Behälters und einem Außenabschnitt
für eine
Anordnung in Richtung des Äußeren des
Behälters,
wobei die Vorrichtung ein Speicherfach zum Speichern einer Vielzahl
an Ausgießtüllen und
eine Führungseinrichtung
zum Führen
der Vielzahl an Ausgießtüllen zu
einer Ausgieß-tüllen-Applizierstation
zum Anbringen jeder der Ausgießtüllen an
einer Schachtel umfasst. Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Führungseinrichtung
eine Bahn mit einem darauf angeordneten Tor zum Unterbrechen der
Bewegung der Ausgießtüllen entlang
der Bahn durch Zurückhalten
einzelner Ausgießtüllen an
einer Einrichtung- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung auf, welche
einen Mechanismus zum Besprühen
der Innenabschnitte einer zurückgehaltenen
Ausgießtülle mit
einer Desinfektionslösung
aufweist, wobei das Tor zum Freigeben einzelner Ausgießtüllen nach
einem Besprühen für ein Weiterschreiten
entlang der Bahn zu der Applizierstation betreibbar ist.
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Eine zwischengeschaltete Ultraviolettstation kann
zwischen der Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung
und der Ausgießtüllen-Anbring-
bzw. -Appliziereinrichtung verwendet werden, um ferner die Ausgießtüllen vor
der Anbringung zu sterilisieren.
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Die Erfindung wird nun exemplarisch
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Von
den Figuren zeigen:
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1 eine
Ausgießtüllen-Applizierstation und
eine Behälter-Sterilisierstation
einer Verpackungsmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht einer Ausgießtülle, welche an einem Behälter angebracht
wurde, wobei der Behälter
einen Sterilisierprozess nach der Anbringung durchläuft;
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3–5 verschiedene Ansichten
einer Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung, welche
in Übereinstimmung
mit einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Bahnanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Verwendung
in der vorliegenden Erfindung; und
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7 eine
Seitenansicht der in 6 dargestellten
Bahnanordnung.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum
Liefern eines Behälters,
beispielsweise eines Behälters
mit einer giebelartigen Oberseite, welcher eine darauf angeordnete
Ausgießtülle aufweist,
ist im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 in 1 bezeichnet. In der Vorrichtung 10 werden
eine Vielzahl an Behältern 15 zwischen
aufeinander folgenden Prozessstationen in der durch den Pfeil 20 indizierten Richtung
durch beispielsweise ein endloses Riemen-Fördermittel (nicht dargestellt)
transportiert. Zwei derartige Prozessstationen sind hierbei illustriert.
Eine erste Prozessstation 25 ist vorgesehen, um eine Ausgießtülle an jedem
der Behälter 15 zu
befestigen. In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Ausgießtüllen vor
einer derartigen Anbringung sterilisiert, wodurch sie einen sterileren
Verpackungsprozess liefern, welcher zu einer natürlich verlängerten Lagerbeständigkeit des
Produktes führt.
Eine zweite Prozessstation 30 ist vorgesehen, um die Innenabschnitte
der Behälter 15 zu
sterilisieren.
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Wie dargestellt ist, besteht die
erste Prozessstation 25 aus einem Speicherfach 35 für die Ausgießtüllen, welches
verwendet wird, um eine Vielzahl an Ausgießtüllen zu speichern. Das Speicherfach 35 weist
einen an der Eingabe befestigten Auslass 40 von einer Länge einer
Ausgießtüllenbahn 45 auf.
Die Ausgießtüllenbahn 45 erstreckt
sich zwischen dem Speicherfach 35 und dem Einlass einer
Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 und
ermöglicht
den Transport von Ausgießtüllen dazwischen.
Vorzugsweise werden die Ausgießtüllen entlang
der Bahn 45 unter Verwendung der Schwerkraft und, falls
notwendig, von Stößen von
steriler Luft oder dergleichen transportiert.
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Die Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 wirkt
als Desinfektionsanordnung, welche einzelne Ausgießtüllen von
denjenigen annimmt, welche nacheinander entlang der Bahn 45 transportiert
werden. Eine Desinfektion erfolgt durch Aufbringung einer Desinfektionslösung, wie
beispielsweise Wasserstoffperoxid, auf die Ausgießtüllen.
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Bemerkenswert ist, dass die Einrichtungs- und
Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 eine
Menge an Desinfektionslösung
an den Innenabschnitt der Ausgießtüllen anbringt. Diesbezüglich sei
unter Bezugnahme auf 2 bemerkt,
dass jede Ausgießtülle 55 funktional
aus zwei Abschnitten besteht: einem Außenabschnitt 60, welcher
bei Anbringung an dem jeweiligen Behälter 15 in Richtung
der Außenseite des
Behälters
angebracht ist, und ferner einen Innenabschnitt 65, welcher
bei Anbringung an dem jeweiligen Behälter in Richtung der Innenseite
des Behälters 15 angeordnet
ist. Gewöhnlich,
wie in 2 dargestellt
ist, wird die Sterilisierung der Innenabschnitte der Ausgießtüllen dadurch
vernachlässigt,
dass die Innenabschnitte schwer anzunehmen sind, sobald die Ausgießtüllen an
dem jeweiligen Behälter
angebracht worden sind. Beispielsweise schlägt eine Dispersion von Wasserstoffperoxid,
im vorliegenden Fall durch die Pfeile 70 illustriert, fehl,
bestimmte Innenabschnitte der Ausgießtülle 55 zu erreichen.
Derartige Bereiche werden wirksam zu „Schatten"-Bereichen, welche nicht eine Aufbringung
von Wasserstoffperoxid erhalten. Demgemäß lässt eine Sterilisierung von
Behältern
nach einer Anbringung häufig wesentliche
Abschnitte der Ausgießtülle 55 in
einem septischen Zustand, welcher die Inhalte des Behälters kontaminieren
kann und dadurch die effektive Lagerbeständigkeit verringert. Durch
Verwendung der Sterilisierungslösung
an dem Innenabschnitt der Ausgießtülle vor einer Anbringung an
dem Behälter werden
derartige Probleme verringert und/oder eliminiert.
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Nachdem jede Ausgießtülle durch
die Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 desinfiziert
worden ist, wird sie zu einer Ausgabe-Führungseinrichtung 75 geliefert,
welche jede der Ausgießtüllen zu
einer nachfolgenden Prozessstation führt. In dem exemplarischen
Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 1, wird
jede Ausgießtülle aufeinander
folgend an eine optionale Ultraviolettstation 80 geliefert.
Die Ultraviolettstation 80 bestrahlt jede Ausgießtülle, insbesondere
den Innenabschnitt davon, wenn diese dadurch hindurch tritt. Eine
derartige Bestrahlung, insbesondere in Verbindung mit einer Applizierung
von Wasserstoffperoxid als Desinfektionslösung, liefert eine effektive
Sterilisierung der Ausgießtüllenanordnung.
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Nach der Bestrahlung an der Ultraviolettstation 80 wird
jede Ausgießtülle entlang
der Bahn 85 zu einer Ausgießtüllen-Appliziereinrichtung 90 geführt, welche
die Ausgießtülle an dem
jeweiligen Behälter 15 anbringt.
Die Ausgießtüllen-Appliziereinrichtung 90 kann
jegliche Vielzahl an Formen annehmen. Beispielsweise kann die Ausgießtüllen-Appliziereinrichtung 90 als
eine EL-64-Einrichtung, wie beispielsweise von der Firma Cambridge
Valley Machining erhältlich, ausgebildet
sein. Andere Ausgießtüllen-Appliziereinrichtungen
sind auf ähnliche
Weise für
eine derartige Verwendung geeignet.
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In dem vorliegenden System ist es
vorteilhaft, die Station 25 in einer im allgemeinen sterilen Umgebung
zu halten. Demgemäß kann die
Station 25 mit einer Zirkulation von steriler Luft ausgestattet sein.
Zusätzlich
oder alternativ kann die Station oder Teile davon von Seitenwänden umgeben
sein, welche eine sterile Kammer oder dergl. definieren.
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Nach einer Anbringung der Ausgießtülle an dem
jeweiligen Behälter
werden der Behälter
und die Ausgießtülle in Richtung
des Pfeils 20 durch beispielsweise ein Kettenfördermittel
oder dergl. zu der ferner vorgesehenen Sterilisierstation 30 transportiert.
An der Sterilisierstation 30 durchläuft der Behälter 15 einen Sterilisierprozess,
welcher beispielsweise eine Applizierung von Wasserstoffperoxid
gefolgt von Bestrahlung mit ultravioletten Licht aufweist. Wie oben
bereits erläutert,
schlagen herkömmliche
Prozesse zum Sterilisieren des Behälters oft fehl, die Innenabschnitte
der Ausgießtüllenanordnung
passend zu sterilisieren. Da die Innenabschnitte der Ausgießtüllenanordnung
an der Station 50 sterilisiert worden sind, stellt dies
kein Problem dar. Somit wird es möglich, einen herkömmlichen
Prozess an der Sterilisierstation 30 zu verwenden.
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Nach dem Durchlaufen des Sterilisierungsprozesses
an der Sterilisierstation 30 werden die Behälter 50 an
nachfolgende Prozessstationen (nicht dargestellt) gefördert, an
welchen sie mit einem Produkt gefüllt und oberseitig abgedichtet
werden. Derartige Füll-
und Abdichtungs-Betriebe sind nicht besonders sachdienlich für die vorliegende
Erfindung und können
beispielsweise durch Verwendung herkömmlicher Prozesse ausgeführt werden.
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Die 3 bis 5 illustrieren ein Ausführungsbeispiel
der Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50,
welche in der Station 25 verwendet werden kann, Wie illustriert
ist, werden die Ausgießtüllen 55 entlang
eines vorbestimmten Weges gefördert,
welcher durch eine Bahn 100 der Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 definiert
wird. Ein Tormechanismus, gewöhnlich
mit dem Bezugszeichen 110 versehen, ist vorgesehen, um die
Bewegung der Ausgießtüllen 55 entlang
der Bahn 100 zu unterbrechen. Genauer gesagt, ist der Tormechanismus 110 betreibbar,
um selektiv einzelne Ausgießtüllen 55 an
einer vorbestimmten Position entlang der Bahn 100 zurückzuhalten,
während
ein Sprühmechanismus
gewöhnlich
mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet, den Innenabschnitt
jeder Ausgießtülle 55 mit
einer Desinfektionslösung,
wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, besprüht. Nachdem die einzelne Ausgießtülle 55 besprüht worden
ist, wird sie wahlweise für
einen weiteren Lauf entlang der Bahn 11 durchgelassen.
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Ein besonderes Ausführungsbeispiel
des Tormechanismus 110 verwendet ein rundes Tor 125 mit
einem Ausschnittabschnitt 130. Der Ausschnittabschnitt 130 entspricht
der Form des Abdeckabschnitts 135 einer einzelnen Ausgießtülle 55 und wirkt
mit einem Umfangsabschnitt davon zusammen. Wie dargestellt ist,
ist das kreisförmige
Tor 125 angeordnet, um den Lauf der Ausgießtüllen 55 entlang
der Bahn 100 zu unterbrechen. Im Betrieb wird das Tor 125 durch
einen Aktuator 150 als Antwort auf Steuersignale gedreht,
welche an einer oder mehreren Eingaben 152 empfangen werden.
Der Aktuator 150 dreht das Tor 125 zwi schen einer
ersten Stellung, in welcher das Tor 125 mit einer einzelnen
Ausgießtülle 55 in
dem Ausschnittabschnitt 130 an einer vorbestimmten Stellung
zusammenwirkt und dieselbe zurückhält, und
einer zweiten Stellung, in welcher das Tor 125 die zurückgehaltene,
einzelne Ausgießtülle 55 zu
einem Auslassabschnitt 160 der Bahn 100 durchlässt. Beim
Durchlassen der zuvor zurückgehaltenen,
einzelnen Ausgießtülle 55 zu
dem Auslassabschnitt 160 wechselwirkt der hintere Abschnitt 165 des
kreisförmigen
Tors 125 mit einer nachfolgenden Ausgießtülle 55, wodurch weitere
Ausgießtüllen daran
gehindert werden, durch die Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisierstation 50 hindurch
zu treten. Daher durchläuft
jede Ausgießtülle 55 ihren
eigenen individuellen Sterilisierungsprozess. Obwohl der Aktuator 150 des
beschriebenen Ausführungsbeispiels auf
ein pneumatisches Steuersignal an den Eingaben 152 anspricht,
ist offensichtlich, dass andere Aktuatoren ebenfalls verwendet werden
können,
die auf andere Arten von Aktivierungssignalen ansprechen.
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Der Sprühmechanismus 120 ist
an gegenüberliegender
Seite des Tormechanismus 110 angeordnet. Obwohl der Sprühmechanismus 120 und
der Tormechanismus 110 in einer vertikalen Ausrichtung illustriert
sind, ist offensichtlich, dass eine horizontale Ausrichtung vorteilhaft
ist, falls die Schwerkraft verwendet werden soll, um die Ausgießtüllen entlang
der Bahn zu fördern.
Der Sprühmechanismus 120 umfasst
einen Körperabschnitt 170 und
einen Düsen-Abschnitt 175.
Der Körperabschnitt 170 weist
einen ersten Einlass 180 zur Aufnahme von sterilisierter,
zerstäubter
Luft oder dergl. auf. Der Körperabschnitt 170 weist
ferner einen zweiten Einlass 185 zur Aufnahme einer Desinfektionslösung, wie
beispielsweise Wasserstoffperoxid, auf. Eine Antriebs- bzw. Betätigungseingabe 190 ist
ebenfalls vorgesehen, um ein Betriebs-Steuersignal, wie beispielsweise
ein elektronisches Signal oder ein pneumatisches Signal, anzunehmen,
welches den Betrieb eines Sprühzyklus
initialisiert. Beim Empfang eines Betriebs-Steuersignals liefert
der Sprühmechanismus 120 eine
vorbestimmte Menge an Desinfektionslösung und eine vorbestimmte
Menge an steriler, zerstäubter
Luft, wobei die beiden für
eine Dispersion durch die Düse 175 miteinander
kombiniert werden. Die Menge an Lösung und Luft, welche in einer
einzelnen Dispersion verwendet werden, sind auf einen sehr hohen
Grad steuerbar. Vorzugsweise ist die Sprühmechanismusdüse eine
Düse des
Modells 780S-SS, erhältlich
von der Firma EFD.
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Die Größe der Öffnung in der Düse 175 kann durch
einen Schraubenmechanismus mit einem ersten Ende 195 gesteuert
werden, welches gegriffen und durch einen Betreiber gedreht werden
kann. Das erste Ende 195 ist mit einer zentralisierten
Stange (nicht dargestellt) verbunden, welche sich zu einem zweiten
verengten Ende ausdehnt, welches nahe der Düsenöffnung 200 angeordnet
ist. Der Grad, mit welchem das zweite verengte Ende die Düsenöffnung 200 dämmt bzw.
versperrt, wie durch das Drehen des ersten Endes 195 eingestellt
wird, stellt die effektive Größe der Öffnung ein.
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In dem illustrierten Ausführungsbeispiel
sind der Tormechanismus 110 und der Sprühmechanismus 120 an
der Bahn 100 befestigt, welche eine Stütze für die Ausgießtüllen 55 liefert,
wenn diese hindurch laufen und durch die Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 bearbeitet
werden. Genauer gesagt, wie detailliert in den beispielhaften Abschnitten
der 6–7 als auch in den 3 und 4 illustriert ist, besteht die Bahn 100 aus
vier Seitenschienen 205 und einer Trägerschiene 210. Die Schienen 205 und 210 wiederum
werden durch Trägerteile 215 getragen,
welche an vorbestimmten Stellen entlang der Bahn angeordnet sind.
Der Sprühmechanismus 120 und
der Tormechanismus 110 werden an wenigstens einer dieser
Trägerteile 215 jeweils
durch Klammern 225 und 230 befestigt. Wie detailliert
in 3 dargestellt ist,
ist der Aktuator 150 des Tormechanismus 110 an
der Klammer 230 durch beispielsweise einen Bolzen 235 befestigt.
Die Klammer 230 ist zwischen den Trägerteilen 215a und 215b gespannt
bzw. gespreizt und durch zwei Bolzen 240 verbunden.
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Die Klammer 225, welche
den Sprühmechanismus 120 mit
dem Trägerteil 215a verbindet,
besteht aus einem aufrecht stehenden Abschnitt 245, welcher
an einem sich seitlich erstreckenden Abschnitt 250 befestigt
ist. Der sich seitlich erstreckende Abschnitt 250 weist
eine Öffnung 260 auf,
welche mit dem Körperabschnitt 170 des
Sprühmechanismus 120 wechselwirkt
und diesen befestigt, wodurch die Düse 175 in einer vorbestimmten
Stellung platziert wird, in welcher sie mit der Stellung der einzelnen
Ausgießtülle zusammenfällt, welche
mit dem kreisförmigen
Tor 125 wechselwirkt, wenn das kreisförmige Tor sich in seiner ersten
Stellung befindet. Bemerkenswert ist, dass die Bahn 100 angeordnet ist,
um die einzelnen Ausgießtüllen an
der Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 zu präsentieren,
wobei die Innenabschnitte davon dem Spray der Desinfektionslösung ausgesetzt
sind, welcher durch den Sprühmechanismus 125 geliefert wird.
Dadurch werden die Innenabschnitte der Ausgießtülle vor einer Befestigung derselben
an dem Behälter
geeignet sterilisiert.
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Sensoren 280, wie beispielsweise
LED-Sensoren oder dergl., können
entlang der Bahn 100 an vorbestimmten Stellen vor und hinter
der Einrichtungs- und Abdeckungs-Sterilisiereinrichtung 50 angeordnet
werden. Derartige Sensoren 280 können verwendet werden, um den
Rückstand
der Ausgießtüllen 55 vor
und hinter der Sterilisiereinrichtung 50 aufzuzeichnen,
um dadurch eine Systemfehlfunktion, eine Anforderung an weiteren
Ausgießtüllen in
dem Speicherfach 35, etc. anzuzeigen.
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Koordination und Steuerung des Sprühmechanismus 120 und
des Tormechanismus 110 werden vorzugsweise durch ein zentrales
Steuersystem (nicht dargestellt) geliefert, welches beispielsweise aus
einem programmierbaren Logikkontroller (PLC) oder dergleichen bestehen
kann. Noch vorteilhafter wird der PLC verwendet, um den Betrieb
der gesamten Verpackungsmaschine zu koordinieren und zu steuern.