EP2603432B1

EP2603432B1 - Schlauchbeutelmaschine zur abfüllung eines produkts in beutel

Info

Publication number: EP2603432B1
Application number: EP11722823.9A
Authority: EP
Inventors: Arjan-Van Leijsen; Patrick Risse; Maurice Hendrikx; Jürgen Haak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: EP2603432A1; DE102010039151A1; WO2012019804A1

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchbeutelmaschine zur Abfüllung eines Produkts in Beutel.
Bei vertikalen Schlauchbeutelmaschinen ist ein wichtiger Parameter bei der Anlagensteuerung die Fallzeit des Produkts, um einen Abwurfzeitpunkt vom Einfülltrichter in ein Füllrohr so zu bestimmen, dass eine Produktportion jeweils auf eine geschlossene Quersiegeleinheit trifft. Die Fallzeit des Produkts ist hierbei jene Zeit, welche die Produktportion vom Abwurf am Einfülltrichter bis zum Auftreffen auf die Quersiegeleinheit benötigt. Die Fallzeiten werden üblicherweise vor einer Abfüllung eines Produkts fest eingestellt, z. B. basierend auf Erfahrungswerten. Entspricht die eingestellte Fallzeit nicht der tatsächlichen Fallzeit eines Produkts, so besteht die Gefahr, dass einzelne Produktelemente der Produktportion zwischen Quersiegelbacken der Quersiegeleinheit geraten und die Qualität der Siegelnaht beeinträchtigen. Aus der JP2009227288 ist eine Schlauchbeutelmaschine bekannt, bei der eine Erfassung des Produkts an einer Position unmittelbar vor der Quersiegeleinheit erfolgt. US 6,119,438 offenbart eine Schlauchbeutelmaschine gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schlauchbeutelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass hierbei alle durch das Füllrohr fallenden Produktelemente einer Produktportion als Sensorsignale einer Sensoreinrichtung erfasst werden und dadurch die Steuerung des Maschinentakts optimiert und Taktzeiten deutlich verkürzt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schlauchbeutelmaschine ein vertikales Füllrohr, eine Quersiegeleinheit, eine Steuereinheit zur Steuerung der Schlauchbeutelmaschine und eine Sensoreinrichtung zur Erfassung des Produkts im Füllrohr umfasst, welche ausgelegt ist, das durch das Füllrohr fallende Produkt zu erfassen. Hierbei umfasst die in einem rohrförmigen Einsatz in Füllrohr angeordnete Sensoreinrichtung einen Sender und einen Empfänger und ist mit der Steuereinheit verbunden, wobei fallende Produktelemente des Produkts einen Signalempfang am Empfänger ändern und die Steuereinheit ausgelegt ist, Signale der Sensoreinrichtung auszuwerten, um zu bestimmen, wann die Produktportion vollständig durch das Füllrohr gefallen ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise erfasst die Steuereinheit eine Produktspreizung des Produkts, welches eine Vielzahl von Produktelementen umfasst, wobei die Produktspreizung ein Zeitraum zwischen der Erfassung eines ersten Produktelements bis zur Erfassung eines letzten Produktelements ist. Durch die gleichzeitige Erfassung der Produktspreizung kann eine kontinuierliche Änderung bzw. Optimierung der Taktzeit der Schlauchbeutelmaschine während dem laufenden Abfüllprozess erfolgen. Ferner wird hierdurch die exakte Erfassung der Produktspreizung gewährleistet, sodass keine Produktelemente auf noch geöffnete oder noch nicht vollständig geschlossene Siegelbacken der Quersiegeleinheit treffen, wodurch unerwünschte Produkteinflüsse in einer nachfolgend zu siegelnden Quersiegelnaht vermieden werden. Dadurch werden die Betriebssicherheit und die Maschinenproduktivität der Schlauchbeutelmaschine wesentlich verbessert. Ferner kann eine Vielzahl von Produkten mit unterschiedlichen Größen von Produktelementen erfasst und zur Steuerung eines jeweils angepassten Arbeitstakts der Schlauchbeutelmaschine herangezogen werden. Hierdurch ist eine exakte Erfassung der Produktspreizung möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung als Sender eine Lichtquelle zum Emittieren von sichtbarem Licht und als Empfänger wenigstens einen Photosensor zur Erfassung des emittierten Lichts. Hierdurch kann eine einfache und kostengünstig aufgebaute Sensoreinrichtung mit einem minimal erforderlichen Bauraum bereitgestellt werden, die eine platzsparende Anordnung am Füllrohr ermöglicht. Besonders bevorzugt ist die Lichtquelle eine LED.
Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung alternativ oder zusätzlich als Sender einen Emitter zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich und als Empfänger wenigstens einen Sensor zur Erfassung der emittierten elektromagnetischen Wellen. Hierdurch wird eine Sensoreinrichtung mit einem sehr geringen Energiebedarf bei gleichzeitig sehr hohem Wirkungsgrad der Signalerkennung bereitgestellt. Ferner weist diese Ausführungsform eine sehr geringe Empfindlichkeit gegenüber eventuell auftretendem Staub des abzufüllenden Produkts und einer Kontamination auf, die sich im Innern des Füllrohrs ansammelt. Darüber hinaus können Wellen im Ultrakurzwellen- oder Kurzwellen-, oder Mittelwellen- oder Langwellen-Frequenzbereich eingesetzt werden.
Weiterhin bevorzugt weist die Sensoreinrichtung eine Erfassungsebene zur Erfassung des durch das Füllrohr fallenden Produkts auf, welche senkrecht zu einer Fallrichtung im Füllrohr ist. Dadurch wird im Füllrohr eine Erfassungsebene aufgespannt, die auf einfache Weise eine betriebssichere Erfassung aller die Erfassungsebene passierenden Produktelemente aufgrund von Signaländerungen ohne großen, dafür erforderlichen Montageaufwand ermöglicht. Das gute Erfassungsvermögen der Sensoreinrichtung in der Erfassungsebene resultiert ferner in einer äußerst präzisen Ermittlung der Ankunftszeit der Produktelemente an der Quersiegeleinheit. Darüber hinaus können alternativ mehrere Erfassungsebenen im Füllrohr vorgesehen werden, um bei Produkten mit kritischem Fallverhalten eine weiter verbesserte Erfassung aller Produktelemente zu ermöglichen.
Gemäß einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung an einer Außenseite des Füllrohrs angeordnet. Hierdurch ist eine exakte Erfassung der Produktspreizung des abzufüllenden Produkts und eine präzise Berechnung der der Fallzeit für eine Minimierung der Taktzeit der Schlauchbeutelmaschine möglich.
Erfindungsgemäß ist die Sensoreinrichtung in einem rohrförmigen Einsatz im Füllrohr angeordnet. Diese Anordnung hat aufgrund des minimalen Bauvolumens keine signifikante Reduzierung der wirksamen Querschnittsfläche des Füllrohrs bzw. den Produktdurchsatzes durch das Füllrohr zur Folge. Darüber hinaus ist ein einfacher und kostengünstiger Austausch des Einsatzes bei defekten Bauteilen der Sensoreinrichtung möglich. Durch die Entnahme des rohrförmigen Einsatzes ist eine einfache Wartung bzw. Austausch defekter Teile der Sensoreinrichtung möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schlauchbeutelmaschine eine Drucklufteinrichtung zur Reinigung der Sensoreinrichtung. Hierdurch kann zeit- und kosteneffizient z. B. eine automatische zyklische Reinigung des z. B. durch Produktstaub verunreinigten Füllrohrs und des Senders bzw. Empfängers der Sensoreinrichtung durchgeführt werden.
Weiterhin bevorzugt weist die Sensoreinrichtung einen Reflektor auf. Durch den an der Innenseite des Füllrohrs angebrachten vorzugsweise ringförmigen bzw. kreissegmentartig ausgebildeten Reflektor wird eine präzise Erfassung aller Produktelemente durch den im rohrförmigen Einsatz im Füllrohr angeordneten Empfänger der Sensoreinrichtung ermöglicht.
Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der Quersiegeleinheit und der Sensoreinrichtung größer oder gleich einer Höhe eines Beutels in Füllrichtung. Hierdurch wird sichergestellt, dass alle Produktelemente der Produktportion die Sensoreinrichtung passieren und erfasst werden, solange die Quersiegeleinheit geschlossen ist. Ein Einschluss von Produktelementen in einer Quersiegelnaht infolge noch oder schon wieder geöffneter Siegelbacken der Quersiegeleinheit wird dadurch auf einfache Weise wirksam verhindert. Alternativ ist der Abstand zwischen der Quersiegeleinheit und der Sensoreinrichtung kleiner als eine Höhe des Beutels, um eine möglichst kompakte Maschine zu erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schlauchbeutelmaschine ferner eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Abstands zwischen der Quersiegeleinheit der Sensoreinrichtung. Hierdurch wird bei einem Produktwechsel eine rasche Anpassung an ein verändertes Produktvolumen der Produktportion im Füllrohr ermöglicht. Die Verstelleinrichtung kann darüber hinaus auch automatisch durch die Steuereinheit betätigt werden.
Weiterhin bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung eine Vielzahl von Sendern und Empfängern. Durch eine Mehrfachanordnung der Sender und/oder Empfänger wird eine weiter verbesserte betriebssichere Erfassung der Produktelemente unabhängig von einer Querschnittsform oder Größe des Füllrohrs gewährleistet. Dadurch ist die erfindungsgemäße Schlauchbeutelmaschine universell in einem weiten Bereich von abzufüllenden Produkten mit unterschiedlichem Fallverhalten der jeweiligen Produktelemente einsetzbar. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung genau zwei Sender und zwei Empfänger, wobei ein erstes Sender-Empfänger-Paar in einem Abstand von etwas über einer Füllhöhe des Produkts in Beutel vor der Quersiegeleinheit angeordnet ist und das zweite Sender-Empfänger-Paar relativ nahe am Einfüllbereich des Füllrohrs angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2: eine Schnittdarstellung an einer Ebene II - II von Figur 1,
Figur 3: ein Zeitdiagramm eines Arbeitstakts der Schlauchbeutelmaschine,
Figur 4: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 5: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 6: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 7: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 8: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 9: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 10: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 11: eine schematische Schnittdarstellung einer Schlauchbeutelmaschine gemäß einem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 bis 3 eine Schlauchbeutelmaschine zur Abfüllung eines Produkts in Beutel gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schlauchbeutelmaschine 1 umfasst einen Einfülltrichter 8, in den ein abzufüllendes Produkt in einer Fallrichtung A einem daran befestigten vertikalen Füllrohr 2 portionsweise zugeführt wird. Über eine Formschulter 6 wird ein zyklisch zugeführter Packstoff um das Füllrohr 2 zu einem länglichen Packstoffschlauch 7 geformt, der durch eine hier nicht dargestellte Längssiegeleinheit mittels einer Längssiegelnaht in Längsrichtung verschweißt wird. Die Schlauchbeutelmaschine 1 umfasst ferner eine Quersiegeleinheit 3 mit horizontalen ersten und zweiten Siegelbacken 31, 32, die an einem dem Einfülltrichter 8 entgegengesetzten Ende des Füllrohrs 2 angeordnet ist. Die Quersiegeleinheit 3 siegelt am geformten und zyklisch zugeführten Packstoffschlauch 7 zuerst eine Fußnaht und nachdem eine Produktportion hineingefallen ist, wird der Packstoffschlauch 7 mittels einer Kopfnaht zu einem geschlossenen Beutel 20 versiegelt, wobei gleichzeitig auch die Fußnaht der nachfolgenden Verpackung gesiegelt wird.
Ferner ist eine im Füllohr 2 angeordnete Sensoreinrichtung 5 vorgesehen, die durch das Füllrohr 2 fallende Produktelemente 11 des abzufüllenden Produkts erfasst. Die Sensoreinrichtung 5 umfasst einen Sender 51 und einen Empfänger 52, die vorzugsweise, wie hier dargestellt, an einer Innenseite des Füllrohrs 2 angeordnet sind, und die Produktelemente 11 in einer Erfassungsebene E1 erfassen, die senkrecht zur Fallrichtung A aufgespannt ist. Alternativ kann die Sensoreinheit 5 auch an der Außenseite des Füllrohrs 2 angeordnet werden, wobei hierbei die Erfassung durch im Füllrohr 2 vorgesehene Öffnungen erfolgt.
Der Sender 51 ist vorzugsweise als Lichtquelle ausgebildet, die Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert, und der Empfänger 52 ist vorzugsweise als Photodiode ausgebildet, die das emittierte Licht empfängt. Jedes erfasste Produktelement 11 verursacht hierbei eine Signaländerung des empfangenen Lichts am Empfänger 52, die an die Steuereinheit 4 weitergeleitet wird. Der Sender 51 und der Empfänger 52 sind über eine Leitung 14 mit einer Steuereinheit 4 zur Steuerung der Schlauchbeutelmaschine 1 verbunden, die außerhalb des Füllrohrs 2 und oberhalb der Formschulter 6 angeordnet ist. Die Leitung 14 ist hierbei vorzugsweise eingelassen in der Wand des Füllrohrs 2 vorgesehen oder alternativ als Flachkabel ausgelegt, das auf der Innenseite des Füllrohrs 2 verläuft und einen Durchsatz der hindurch fallenden Produktelemente 11 nicht beeinträchtigt.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, die eine Schnittdarstellung an einer Schnittlinie II-II von Figur 1 veranschaulicht, sind der Sender 51 und der Empfänger 52 bei diesem ersten Ausführungsbeispiel jeweils auf der Innenseite des Füllrohrs 2, vorzugsweise ganz oder teilweise eingelassen in der Wand angeordnet und jeweils halbkreisförmig ausgebildet. Durch diese Formgebung und Anordnungsbeziehung ist eine präzise Erfassung jedes durch die Erfassungsebene E1 hindurch fallenden Produktselements 11 gewährleistet, da die Erfassungsebene E1 über den gesamten Querschnitt des Füllrohrs 2 aufgespannt wird.
Wie aus Figur 1 ferner ersichtlich, sind der Sender 51 und der Empfänger 52 am Füllrohr 2 mit einem Abstand L von der Quersiegeleinheit 3 entfernt angeordnet, der größer oder gleich einer Höhe H des Beutels 20 in Fallrichtung A ist. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass alle zu einer Produktportion gehörenden Produktelemente 11 durch die Erfassungsebene E1 hindurch fallen müssen und folglich erkannt werden. Auf Basis der Signale der Sensoreinrichtung 5 und deren bekannten Abstands L von der Quersiegeleinheit 3 kann die Steuereinheit 4 die Ankunftszeiten des ersten bis letzten Produktelementes 11 an der Quersiegeleinheit 3 exakt berechnen und einen Arbeitstakt 600 (s. Figur 3) der Quersiegeleinheit 3 kontinuierlich produktspezifisch anpassen. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, kann eine Drucklufteinrichtung zur Reinigung des ggf. durch Produktstaub verunreinigten Füllrohrs 2 und des Senders 51 bzw. Empfängers 52 der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
In Figur 3 sind der Arbeitstakt 600, sowie eine Fallzeit 101 einer ersten Produktportion 100, eine Fallzeit 201 einer zweiten Produktportion 200 und eine Fallzeit 301 einer dritten Produktportion 300 in einer Balkendarstellung zeitgerecht dargestellt. Jede Produktportion 100, 200, 300, weist identische Fallzeiten 101, 201, 301 auf, die jeweils ein im Wesentlichen identisches Zeitintervall einer Produktspreizung 102, 202, 302 beinhalten. Die Fallzeiten 101, 201, 301 definieren hierbei jene Zeit, welche die Produktportionen 100, 200, 300 jeweils vom Abwurf am Einfülltrichter 8 bis zum Auftreffen auf die geschlossenen Siegelbacken 31, 32 der Quersiegeleinheit 3 benötigen. Die Zeitintervalle der Produktspreizungen 102, 202, 302 definieren hierbei jeweils den Zeitraum, der von der Erfassung des ersten Produktelements 11 bis zur Erfassung des letzten Produktelements 11 an der Erfassungsebene E1 vergeht.
Der Arbeitstakt 600 der Quersiegeleinheit 3 ist aus jeweils aufeinanderfolgenden Taktzeiten 400 zusammengesetzt, von denen jede Taktzeit 400 jeweils eine Schließzeit 601 der Siegelbacken 31, 32, eine Siegelzeit 602 der Quersiegeleinheit 3, eine Öffnungszeit 603 der Siegelbacken 31, 32, sowie ein Zeitintervall 604 mit geöffneten Siegelbacken 31, 32 umfasst. Ferner ist zwischen dem Beginn der Siegelzeit 602 und dem Beginn der Produktspreizung 102 eine Totzeit 501 und zwischen dem Ende der Fallzeit 101 und dem Ende des Zeitintervalls 604 mit geöffneten Siegelbacken 31, 32 eine Totzeit 502 vorgesehen. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass alle Produktelemente 11 bei geöffneten Siegelbacken 31, 32 in den Beutel 20 fallen. Andererseits verlängert sich hierdurch aber auch die gesamte Taktzeit 400 und folglich die Fertigungseffizienz der Schlauchbeutelmaschine 1. Durch eine kontinuierliche und exakte Erfassung der spezifischen Produktspreizung des abzufüllenden Produkts mittels der Sensoreinrichtung 5 der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 ist es möglich, die Totzeiten 501, 502 deutlich zu reduzieren bzw. ganz zu eliminieren. Somit kann der Beginn der Siegelzeit 602 mit dem Beginn der Produktspreizung 102 und das Ende der Produktspreizung 102 mit dem Ende des Zeitintervalls 604 mit geöffneten Siegelbacken 31, 32 von der Steuereinrichtung 4 basierend auf den empfangenen Signalen der Sensoreinheit 5 zusammenfallend gesteuert werden. Dadurch kann die Gefahr eliminiert werden, dass eines oder mehrere Produktelemente 11 in einer Quersiegelnaht infolge noch oder schon wieder geöffneter Siegelbacken 31, 32 der Quersiegeleinheit 3 eingeschlossen werden. Dies führt zu einer deutlich kürzeren Taktzeit 400 und somit einem beschleunigten Arbeitstakt 600 und einer gesteigerten Fertigungseffizienz der Schlauchbeutelmaschine 1. Erfindungsgemäß kann somit sicher bestimmt werden, wann die Produktportion vollständig durch das Füllrohr 2 in den vorbereiteten Beutel 20 gefallen ist und die Schlauchbeutelmaschine 1 mit entsprechend kurzen Taktzeiten gefahren werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Das in Figur 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass hierbei ein zweiter Sender 53 und ein zweiter Empfänger 54 in einer Erfassungsebene E2 mit einem Abstand L2 von der Quersiegeleinheit 3 im Bereich der Formschulter 6, sowie ein dritter Sender 55 und ein dritter Empfänger 56 in einer Erfassungsebene E3 mit einem Abstand L3 von der Quersiegeleinheit 3 relativ nahe am Einfülltrichter 8 vorgesehen sind. Alternativ dazu können auch vier oder mehr Sender-Empfänger-Paare oder vorzugsweise genau zwei Sender-Empfänger-Paare, wie z. B. die Paare 53, 54 und 55, 56 mit den Erfassungsebenen E1 und E3 am Füllrohr 2 vorgesehen werden. Hierdurch kann eine redundante Erfassung der Taktzeiten und der Produktspreizungen erfolgen. Ferner kann die Taktzeit weiter reduziert werden, da die Schlauchbeutelmaschine 1 so gesteuert werden kann, dass eine nachfolgende Produktportion schon abgeworfen werden kann, wenn die vorhergehende Produktportion vollständig die zweite Erfassungsebene E2 passiert hat.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen lediglich das Füllrohr 2 samt Einfülltrichter 8 der Schlauchbeutelmaschine 1 veranschaulicht. Beim in Figur 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind der Sender 51 und der Empfänger 52 der Sensoreinrichtung 5 in einem separaten Gehäuse 22 außerhalb des Füllrohrs 2 angeordnet und mit der Steuereinheit 4 verbunden. Das Gehäuse 22 ist in der Nähe des Einfülltrichters 8 und, obwohl hier nicht sichtbar dargestellt, vorzugsweise oberhalb der Formschulter 6 angeordnet. Im Innern des Füllrohrs 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Lichteitern 13 in Form von Glasfasern vorgesehen, die in der Wand des Füllrohrs 2 verlaufen und an der Erfassungsebene E1 an einem teilweisen oder gesamten Innenumfangsbereich des Füllrohrs 2 aus der Wand austreten. Die Lichtleiter 13 sind vorzugsweise abwechselnd mit dem Sender 51 und dem Empfänger 52 verbunden. Die mit dem Sender 51 verbundenen Lichtleiter 13 leiten das emittierte Licht in die Erfassungsebene E1 und die mit dem Empfänger 52 verbundenen Lichtleiter leiten das empfangene Licht an den Empfänger 52 zurück. An der Erfassungsebene E1 ist ferner eine optische Vorrichtung 50, z. B. in Form einer Blende oder Linse oder dgl., zur Bündelung bzw. Begrenzung des emittierten Lichts in der Erfassungsebene E1 vorgesehen. Ebenso wie beim oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel können auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel mehrere parallele Erfassungsebenen in verschiedenen Abständen von der Quersiegeleinheit 3 sowie die Drucklufteinrichtung zur Reinigung des ggf. durch Produktstaub verunreinigten Füllrohrs 2 und des Senders bzw. Empfängers der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden. Das emittierte Licht kann mittels eines Reflektors reflektiert werden und über die Lichtleiter 13 zurück zum Empfänger 52 geleitet werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel sind in der Erfassungsebene E1 am gesamten Innenumfang des Füllrohrs 2 eine Vielzahl von Sender-Empfänger-Paaren, vorzugsweise bündig mit der Wand angeordnet, die als Sender 51 jeweils eine Lichtquelle zum Emittieren von sichtbarem Licht, vorzugsweise eine LED, und als Empfänger 52 jeweils eine Photodiode aufweisen. Ebenso wie beim dritten Ausführungsbeispiel ist bei diesem vierten Ausführungsbeispiel gleichermaßen die optische Vorrichtung 50, z. B. in Form einer Blende oder Linse oder dgl., zur Bündelung bzw. Begrenzung des emittierten Lichts in der Erfassungsebene E1 vorgesehen. Die Signale der Empfänger 52 werden über eine vorzugsweise in der Wand des Füllrohrs 2 verlaufende Leitung 14 an die Steuereinheit 4 übertragen. Zudem können auch bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere parallele Erfassungsebenen in verschiedenen Abständen von der Quersiegeleinheit 3 sowie die Drucklufteinrichtung zur Reinigung des ggf. durch Produktstaub verunreinigten Füllrohrs 2 und der Sender 51 bzw. Empfänger 52 der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bis vierten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel ist das Füllrohr 2 in zwei Bereiche unterteilt, wobei ein seitlicher Einsatz 10 vorgesehen ist, der an einer Innenseite des Füllrohrs 2 befestigt ist. Im seitlichen Einsatz 10 sind an der Position der Erfassungsebene E1 der Sender 51 zum Emittieren von sichtbarem Licht und der Empfänger 52 als Photodiode vorgesehen, die jeweils über die Leitung 14 mit der Steuereinheit 4 verbunden sind. Der Sender 51 emittiert das Licht auf einen Reflektor 12, der auf der gegenüberliegenden Innenseite des Füllrohrs 2 angeordnet ist. Die optische Vorrichtung 50 bündelt bzw. begrenzt hierbei den Strahlengang des emittierten Lichts auf den Reflektor 12, so dass das emittierte Licht vom Reflektor 12 reflektiert und vom Empfänger 52 empfangen wird. Die Änderung des von der Photodiode erfassten Lichts aufgrund der die Erfassungsebene E1 passierenden Produktelemente 11 wird als Signaländerung an die Steuereinheit 4 weitergeleitet. Ferner können auch bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere parallele Erfassungsebenen in verschiedenen Abständen von der Quersiegeleinheit 3 sowie die Drucklufteinrichtung zur Reinigung des ggf. durch Produktstaub verunreinigten Füllrohrs 2 und des Senders bzw. Empfängers der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 8 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bis fünften Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel ist bei diesem sechsten Ausführungsbeispiel ein rohrförmiger Einsatz 17 vorgesehen, der konzentrisch im Füllrohr 2 angeordnet ist und in dem der Sender 51 zum Emittieren von sichtbarem Licht und der Empfänger 52 als Photodiode angeordnet und über die Leitung 14 mit der Steuereinheit 4 verbunden sind. Das vom Sender 51 emittierte Licht tritt auf der Höhe der Erfassungsebene E1 in radialer Richtung aus dem rohrförmigen Einsatz 17 aus und trifft auf den Reflektor 14, der ringsum auf der Innenseite des Füllrohrs 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Das vom Reflektor 14 reflektierte Licht wird vom Empfänger 52 empfangen und an die Steuereinheit 4 übertragen. Ferner können auch bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere parallele Erfassungsebenen in verschiedenen Abständen von der Quersiegeleinheit 3 sowie die Drucklufteinrichtung zur Reinigung des ggf. durch Produktstaub verunreinigten Füllrohrs 2 und des Senders bzw. Empfängers der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 9 ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Bei diesem siebten Ausführungsbeispiel sind ein Sender 61 in Form eines Emitters von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich und ein Empfänger 62 zur Erfassung der emittierten elektrischen Radiowellen im Gehäuse 22 außerhalb des Füllrohrs 2 angeordnet und mit der Steuereinheit 4 verbunden. Ferner ist zumindest ein auf der Innenseite oder in der Wand des Füllrohrs 2 verlaufender Wellenleiter 18 vorgesehen, der die elektromagnetischen Wellen in das Füllrohr 2 einleitet. Auf der Höhe der Erfassungsebene E1 treten die elektromagnetischen Wellen des Senders 61 über eine mit dem Wellenleiter 18 verbundene Antenne 19 in den Innenraum des Füllrohrs 2 aus. Die Richtung der von der Antenne 19 ausgesendeten Wellen wird hierbei vorzugsweise auf den im Wesentlichen zweidimensionalen Bereich der Erfassungsebene E1 gerichtet bzw. fokussiert. Aufgrund der durch die Erfassungsebene E1 hindurch fallenden Produktelemente 11 werden die vom Sender 61 emittierten elektromagnetischen Wellen teilweise reflektiert bzw. absorbiert. Der zur Antenne 19 reflektiere Anteil wird mittels des Wellenleiters 18 aus dem Füllrohr 2 zum Empfänger 62 im Gehäuse 22 geleitet. Neben der Erfassungsebene E1 können bei dieser Ausführungsform am Füllrohr 2 noch weitere parallele Erfassungsebenen mit jeweils unterschiedlichem Abstand von der Quersiegeleinheit 3 vorgesehen werden. Ferner können elektromagnetische Wellen als Radiowellen im Ultrakurzwellen- oder Kurzwellen- oder Mittelwellen- oder Langwellen-Frequenzbereich eingesetzt werden, deren Frequenzen eine sehr geringe Empfindlichkeit gegenüber im Füllrohr 2 eventuell auftretendem Produktstaub oder einer Kontamination aufweisen. Optional kann auch eine Drucklufteinrichtung zur Reinigung der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 10 ein achtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bis siebten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Dieses achte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem zuvor beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass hierbei der Sender 61 zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich und der Empfänger 62 zur Erfassung der emittierten elektrischen Radiowellen anstelle von sichtbarem Licht im seitlichen Einsatz 10 im Füllrohr 2 vorgesehen sind. Optional können auch bei dieser Ausführungsform mehrere parallele Erfassungsebenen in verschiedenen Abständen von der Quersiegeleinheit 3 sowie die Drucklufteinrichtung zur Reinigung der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 11 ein neuntes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschine 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bis achten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Dieses neunte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem zuvor beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass hierbei der Sender 61 zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich und der Empfänger 62 zur Erfassung der emittierten elektrischen Radiowellen anstelle von sichtbarem Licht im konzentrisch angeordneten rohrförmigen Einsatz 17 vorgesehen sind. Optional können auch bei dieser Ausführungsform mehrere parallele Erfassungsebenen in verschiedenen Abständen von der Quersiegeleinheit 3 sowie die Drucklufteinrichtung zur Reinigung der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen werden.
Alle beschriebenen erfindungsgemäßen Schlauchbeutelmaschinen 1 zur Abfüllung eines Produkts in Beutel weisen den Vorteil auf, dass die Fallzeit sowie die Produktspreizung von der Sensoreinheit 5 erfasst und von der Steuereinheit 4 zur kontinuierlichen Steuerung des Arbeitstakts der Schlauchbeutelmaschine 1 während des Fertigungsprozesses herangezogen werden kann. Ferner können die Ausführungsbeispiele der Erfindung unabhängig von der Querschnittsform und Größe des Füllrohrs 2 einzeln oder in Kombination eingesetzt werden, wodurch ein universeller Einsatz der Schlauchbeutelmaschine 1 in einem weiten Bereich von abzufüllenden Produkten sowie deren jeweiliges Fallverhalten der Produktelemente 11 möglich ist. Ferner kann die erfindungsgemäße Schlauchbeutelmaschine 1 eine schnelle Umstellung auf ein anderes Produkt ermöglichen und eine automatische Änderung von Abfüllparametern während der Abfüllung vornehmen.

Claims

Schlauchbeutelmaschine zur Abfüllung eines Produkts in Beutel (9), umfassend
- ein vertikales Füllrohr (2),

- eine Quersiegeleinheit (3),

- eine Steuereinheit (4) zur Steuerung der Schlauchbeutelmaschine, und

- eine Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung des Produkts im Füllrohr (2), welche ausgelegt ist, das durch das Füllrohr (2) fallende Produkt zu erfassen,

- wobei die Sensoreinrichtung (5) einen Sender (51; 61) und einen Empfänger (52; 62) umfasst und mit der Steuereinheit (4) verbunden ist, wobei fallende Produktelemente (11) des Produkts einen Signalempfang am Empfänger (52) ändern und die Steuereinheit (4) ausgelegt ist, Signale der Sensoreinrichtung (5) auszuwerten, um zu bestimmen, wann das Produkt vollständig durch das Füllrohr (2) gefallen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) in einem rohrförmigen Einsatz (10, 17) im Füllrohr (2) angeordnet ist.
Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Produktspreizung des Produkts erfasst, welches eine Vielzahl von Produktelementen 11 umfasst, wobei die Produktspreizung ein Zeitraum zwischen der Erfassung eines ersten Produktelements bis zur Erfassung eines letzten Produktelements ist.
Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) als Sender (51) eine Lichtquelle zum Emittieren von sichtbarem Licht umfasst, und als Empfänger (52) wenigstens einen Photosensor zur Erfassung des emittierten Lichts umfasst.
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) als Sender (61) einen Emitter zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich und als Empfänger (62) wenigstens einen Sensor zur Erfassung der emittierten elektromagnetischen Wellen umfasst.
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Erfassungsebene (E1) zur Erfassung des durch das Füllrohr (2) fallenden Produkts aufweist, welche senkrecht zu einer Fallrichtung (A) im Füllrohr (2) ist.
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Drucklufteinrichtung zur Reinigung der Sensoreinrichtung (5).
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) einen Reflektor (12) aufweist.
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (L) zwischen der Quersiegeleinheit (3) und der Sensoreinrichtung (5) größer oder gleich einer Höhe (H) des Beutels (20) in Fallrichtung (A) ist.
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Abstands (L) zwischen der Sensoreinrichtung (5) und der Quersiegeleinheit (3).
Schlauchbeutelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Vielzahl von Sendern (51; 61) und Empfängern (52; 62) umfasst.