EP2819924B1 - Vorrichtung und verfahren zum reduzieren von rückstellkräften von packungsmänteln in einer füllmaschine - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum reduzieren von rückstellkräften von packungsmänteln in einer füllmaschine Download PDF

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EP2819924B1
EP2819924B1 EP13715621.2A EP13715621A EP2819924B1 EP 2819924 B1 EP2819924 B1 EP 2819924B1 EP 13715621 A EP13715621 A EP 13715621A EP 2819924 B1 EP2819924 B1 EP 2819924B1
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EP
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package
fold edges
transport
packing
package sleeve
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Klaus Baltes
André VETTERS
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Elopak AS
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Elopak AS
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Publication date
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B43/00—Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/24—Breaking creases to facilitate setting-up cartons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B43/00—Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/12—Feeding flexible bags or carton blanks in flat or collapsed state; Feeding flat bags connected to form a series or chain
    • B65B43/14—Feeding individual bags or carton blanks from piles or magazines
    • B65B43/16—Feeding individual bags or carton blanks from piles or magazines by grippers
    • B65B43/18—Feeding individual bags or carton blanks from piles or magazines by grippers by suction-operated grippers
    • B65B43/185—Feeding individual bags or carton blanks from piles or magazines by grippers by suction-operated grippers specially adapted for carton blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65B43/00—Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/26—Opening or distending bags; Opening, erecting, or setting-up boxes, cartons, or carton blanks
    • B65B43/28—Opening or distending bags; Opening, erecting, or setting-up boxes, cartons, or carton blanks by grippers co-operating with fixed supports
    • B65B43/285—Opening or distending bags; Opening, erecting, or setting-up boxes, cartons, or carton blanks by grippers co-operating with fixed supports specially adapted for boxes, cartons or carton blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B—MAKING CONTAINERS OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B50/00—Making rigid or semi-rigid containers, e.g. boxes or cartons
    • B31B50/74—Auxiliary operations
    • B31B50/76—Opening and distending flattened articles
    • B31B50/78—Mechanically
    • B31B50/782—Mechanically by pushing the opposite ends of collapsed blanks towards each other

Definitions

  • Each flat folded packing jacket has four packing walls separated from each other by parallel outer and inner fold edges. At the outer fold edges of the flat-folded packing jacket, a sharp inner angle is enclosed in each case between the packing walls. The inner fold edges of the flat folded packing jacket are arranged between the outer fold edges. At the inner fold edges of the flat-folded packing jacket, an obtuse inner angle is enclosed in each case between the packing walls. If the packing walls have matching dimensions, the inner crease edges divide the distance between the outer crease edges on the middle.
  • the at least one conveyor line of the filling machine the flat folded packaging coats are fed from a magazine.
  • the packing shells are arranged as a stack, usually standing upright, one behind the other.
  • a removal side of the magazine pointing in the direction of the conveyor line, two of the four packing walls of the respective front packing jacket are exposed.
  • the stack is acted upon at its back in the direction of the removal side with a force, for example, a spring or a linear drive, to move the packing coats of the stack to the removal side.
  • a picking and unfolding device comprises a gripper for detecting one of the two packing walls released on the unloading side of the magazine, one guide for the other of the two released packing walls and arranged behind the guide in the direction of movement Retaining elements for receiving the outer creasing edges of the unfolded packing jacket.
  • the removal and Auftyptvörraum folds the initially flat folded packing jacket to a rectangular cross-section forming a packaging jacket.
  • the unfolded packing jacket is taken over by a transport device.
  • the packing containers produced from the packing shells are sterilized, filled and subsequently closed.
  • the preparation of the package bottom is usually carried out immediately before filling. Subsequently, the packing head is usually produced.
  • transport wheels or circulating conveyor belts with pocket-shaped receptacles for the unfolded packing shells or packing containers are used as transport means.
  • the stepwise rotating transport wheels have a plurality of radially outwardly extending, parallel recordings.
  • the recordings are usually designed as mandrels, on which the unfolded packing coats or packing containers are pushed; One then speaks of a mandrel wheel.
  • each receptacle comprises a plurality of arms or profiles that come to rest on the outside, in particular directly next to the bent edges of the unfolded packing jacket or of the packing container.
  • the receptacles form cells into which the unfolded packing shells or packing containers can be inserted; one speaks then of a cellular wheel.
  • a removal side (7) of the magazine (2) releases the two forward-facing packing walls (5a, 5b) of the respective front packing jacket (1). So that the packing shells (1) do not fall out of the magazine on the removal side (7), retention elements (8a, 8b) are arranged on the removal side (7), which extend along the outer folding edges (3a, 3b) of the front packing sheath (1). extend.
  • the respective front packing jacket (1) is not removed in the full width of the two packing walls (5a, 5b). Rather, the Packüngsmantel (1) only on one of the two shared packing walls (5a) of the packing jacket (1) on the removal side (7) of the magazine (2) is detected (see. FIG. 1 a) ).
  • a suction gripper (9) is used, which is fastened to a swivel arm (11) pivotably arranged about a vertical axis (10).
  • a swivel arm (11) pivotably arranged about a vertical axis (10).
  • the packing jacket (1) with the other of the two released packing walls (5b) is slidably guided along a curved guide surface (12) of a guide element (13).
  • the guide surface (12) causes during the movement of the packing jacket (1) along the path of movement (14) an enlargement of the acute inner angles (15a, 15b), wherein the inner angle (15a) between the package walls (5b, 6b) and the inner angle (15b) between the package walls (5a, 6a) are included.
  • a holding element (16) which is introduced in the form of a groove-shaped depression in the guide element (13).
  • the holding element (16) serves to receive the outer bending edge (3b) of the unfolded packing jacket (1).
  • the distance and the orientation of the holding elements (16, 17) takes place in such a way that the packing jacket accommodated by the holding elements (16, 17) forms a rectangle in cross-section. This orientation is necessary for transferring the completely unfolded packing jacket to the transport device downstream of the removal and unfolding device, such as, in particular, the transport wheels mentioned in the introduction.
  • the bent edges (3a, 3b, 4a, 4b) of the packing sheath (1) cause restoring forces corresponding to the unfolding of the package sheath (1) counteract.
  • the restoring forces increase with the unfolding of the initially flat folded package jacket (1) into a packing jacket forming a cross-sectionally parallelogram, in particular a rectangle.
  • the packing shells (1) with the help of the suction at the end of the curved guide surface (12) moves slightly beyond the rectangular cross-section, so that the initially acute inner angle (15a, 15b) of the packing jacket briefly is slightly more than 90 °, like this FIG. 1c) is recognizable.
  • the EP 0 978 453 A discloses a picking and unfolding device for removing a flat-folded package from a magazine and unfolding the removed package overwrap which transfers the partially cross-sectioned parallelogram package to a conveyor comprising two circulating belts for transporting the erect package over a transport path ,
  • the packing jacket is at the transfer to the Transporting device overstretched by means of a folding means short term, which is pivotally mounted on the removal and Auffaltvorraum. Overstretching reduces the restoring forces.
  • the EP 0 356 824 A1 discloses a method of unfolding a flat folded wrapper by means of a straightening device in which, via a lifting conveyor, the flat folded wrapper coats are inserted between discharge rollers and conveyed obliquely upwards.
  • a pushing device and supports the flat folded packing jacket is unfolded in the erecting device, wherein the inner angle between the packing walls at the outer bending edges are increased to almost 180 °. This leads to a reduction of the restoring forces.
  • the pusher moves away from the side of the discharge rollers, the pusher occupying a central position, so that the packing jacket relaxes and maintains a square cross-section.
  • a discharge conveyor pushes the erected to a square cross-section packing jacket on a mandrel wheel.
  • the EP 0339 116 A2 discloses a method for reducing restoring forces of package coats in a carton erector, wherein the flat folded package coats are individually withdrawn from the magazine by means of a circulating conveyor with suction cups and erected by means of guiding elements to form a cross-sectionally rectangular packing jacket.
  • the conveyor directly transfers the erected packing jacket to means for reducing the return force, comprising two revolving upper conveyor belts and two circumferential lower conveyor belts with protrusions disposed thereon.
  • the two upper conveyor belts form a tapered shaft on the inlet side, which causes the inner angle between the packing walls at the outer bending edges 180 °, while the packing jacket passes through the shaft.
  • the thus flat folded packing jacket then passes into a station for re-erecting the flat-folded packing jacket. After the re-erecting of the flat-folded packing jacket, the latter reaches a discharge conveyor, which conveys the erected packing jacket to a filling machine.
  • the DE 933 918 B discloses a device for reducing the restoring force of an erected packing jacket in a filling machine, in which the flat-folded packing jackets are removed from a magazine by means of a removal blade from below and erected into a packing jacket forming a rectangle in cross-section.
  • a relaxation ruler which performs a swinging movement around the lower folding box edge.
  • the withdrawal blade holds the erected packing jacket on a support until the packing jacket has been completely folded flat by the expansion guide. Subsequently, the packing jacket is transported by means of a conveyor.
  • the US 5 007 889 A discloses an apparatus for retrieving and unfolding a flat folded wrapper from a magazine, the unfolding of the wrapper being accomplished with a deployment arm.
  • the restoring force of the packing jacket is simultaneously reduced by temporarily increasing the internal angle ⁇ by the unfolding arm to more than 90 °.
  • the DE 559 508 C discloses a feeding apparatus of packing jackets for filling a filling machine comprising a stack of flat-folded packing jackets Manufacture of the packaging container, a back and forth and up and down movable gripper for removing a flat folded packing jacket from the stack, for erecting the flat-folded package casing and for transferring the erected packing jacket to a conveyor designed as a conveyor.
  • a conveyor designed as a conveyor.
  • the erected packing jacket in the conveyor is folded over in a flat position reversed to the previous flat position in the stack and then erected again. This is done by a driver of the conveyor moves the erected packing jacket under guides and passes in the reverse flat position under a pressure roller.
  • the subsequent Widerrichtinfo carried by a guide surface.
  • the object of the invention is to provide a method which allows a reduction of the restoring force adapted to the respective material of the package without increasing the cycle time for the removal and unfolding of the flat-folded package jacket and which permitting smooth transfer of the erected packing jacket to the transport device. Furthermore, a filling machine for carrying out the method is to be proposed.
  • the reduction of the restoring force takes place with the aid of a device arranged on the transport device and independent of the removal and unfolding device for reducing the restoring force.
  • the invention uses free time window on the transport path, the removal device and Auffaltvorraum downstream transport device for the reduction of the restoring force. This makes it possible to carry out an adapted overstretching at shorter cycle times for the unfolding and removal process.
  • the shortened cycle times allow a higher operating speed of the entire filling machine.
  • the free time window in the stepwise driven, downstream transport facilities arise due to unused Standstorpositioneri and / or movement phases of the packing jacket along the transport path.
  • the at least one processing step, in particular the formation of the package bottom, is carried out during a standstill interval at a processing station along the transport path. At standstill positions of Packunsmantels, for example, between a transfer position of the transport device and the processing station, the standstill interval has not been used. Also, the movement phase between the transfer position and the processing station has not been used to act on the packing jacket.
  • a filling machine for carrying out the method according to the invention is characterized by a device arranged on the transport device, independent of the picking and unfolding device for reducing the restoring force in the erected packing jacket by temporarily increasing the internal angle between the packing walls at the outer crease edges to more than 90 ° ,
  • the removal and Auffaltvorides folds the initially flat folded packing jacket to a cross-sectional parallelogram forming upright packing jacket.
  • the Packunsgmantel takes when unfolded to a erect packing jacket a maximum of a rectangular cross-section.
  • the removal and Auffaltvorides causes in particular no reduction of the restoring force by the Packing jacket folded over the rectangular cross-section, thereby increasing the internal angle between the packing walls at the outer crease edges to more than 90 °.
  • the downstream transport means is operated stepwise to allow the erected packing jacket to pass smoothly to the transport means and to perform the at least one processing step on the erected packing casing, in particular the formation of the bottom of the packing container.
  • the downtimes caused by the stepwise operation of the transport device are preferably not only used to carry out the at least one work step, but also to reduce the restoring force.
  • the restoring force can also be reduced during a movement of the erected packing jacket along the transport path.
  • a preferred method for reducing the restoring force during standstill of the stepwise operated transport device is to move the outer bending edges towards each other in the direction of the cross-sectional diagonal between the outer bending edges of the erected packing jacket, so that the inner angle between the packing walls on the outer Bending edges increased to more than 90 °.
  • the required overstretching can be adjusted to the height of the material-dependent restoring forces.
  • a method for reducing the restoring force, in particular during a movement of the erected packing jacket along the transport path of a step-by-step operated transport device is characterized in that the internal angle between the packing walls to the outer crease edges is increased to more than 90 °, in which two opposing packing walls are pivoted parallel to each other about one of the two outer creases. Due to the size of the pivot angle of this parallel pivoting movement, the amount of reduction of the restoring force is adjusted.
  • the internal angle between the packing walls at the outer folding edges is preferably increased to an angle in the range between 120 ° and 180 °.
  • Such enlargement was in the interest of reasonable cycle times for the removal and Auffaltvorgang at modern filling machines no longer justifiable.
  • the removal and Auffaltvorraum downstream transport device is designed as a transport wheel, which has a plurality of radially outwardly extending receptacles for each pack jacket, each receptacle has a plurality of profiles on and / or in addition to the bending edges of the packing jacket can be brought to the plant and the transport device has a drive for rotating the transport wheel about an axis of rotation.
  • Common transport wheels in filling machines have four shots arranged uniformly over the circumference of the axis of rotation.
  • the drive of the transport wheel is designed as a stepper drive, with which the receptacles for the packing coats after turning the transport wheel by one step angle, in particular of 90 °, can be brought into a standstill position.
  • the transport wheel After passing the erected packing jacket in a transfer position to the downstream transport wheel, the transport wheel continues to rotate by the step angle, so that a further recording of the transport wheel rotates in a position aligned with the holding elements of the removal and Auffaltvorraum. In this further recording, a further packing jacket is inserted immediately after the rotational movement.
  • the previously loaded with a packing jacket recording comes in a, in particular horizontal, standstill position.
  • Either the device for reducing the restoring force during the standstill of the transport wheel is activated or during the rotation of the transport wheel by the aforementioned step angle.
  • a device for reducing the restoring force during the stoppage of the transport wheel can be particularly favorably integrated into the filling machine, if each receptacle has at least a first profile, which can be brought to bear on or next to one of the two outer creases of the packing jacket and the recording at least two second Has profiles that can be brought to bear next to the other of the two outer creases of the packing jacket.
  • the restoring force of the erected in cross-section rectangle packing jacket causes the packing jacket is securely held in the at least three profiles having recording. If the receptacle has only a first profile, this is preferably designed as an angle profile, which can be brought to bear against the bending edge.
  • the two second profiles, which can be brought to bear against the opposite outer bending edge, are preferably designed as rods.
  • a thrust element which can be temporarily brought into contact with at least one of the two outer crease edges is preferably provided as a device for reducing the restoring force during standstill of the transport wheel, which is set up in the direction of one between the two outer creases of the erected packing jacket extending cross-sectional diagonal is movable.
  • the distance of the second profiles from the outer buckling edge is preferably determined so that the pushing element is movable through the rods in the direction of the outer buckling edge.
  • the stationary mounted pushing element compresses the packing casing along the cross-sectional diagonal, whereby the inner angle between the packing walls at the outer folding edges is increased to more than 90 °.
  • the travel of the thrust element in the direction of the cross-sectional diagonal is determined until the restoring force is broken.
  • the packing jacket is supported on the first profile of the receptacle. After retraction of the pusher element, the packing jacket again straightens until it again comes to rest on the two second profiles.
  • the receptacle has a first and a second, each configured as an angle profile profile, which can be brought to the outer fold edges to the plant.
  • One of the two angle sections has a section designed as a pushing element which is temporarily movable in the direction of the cross-sectional diagonal running between the outer bending edges of the erected packing jacket.
  • each receptacle has two first mounts, the two first mounts receiving one of the two outer creases and one of the two inner creases of the package mantle, each receptacle receiving two second mounts in which the two second holders receive the other of the two outer crease edges and the other of the two inner crease edges of the packing jacket, that the two first holders are fixedly arranged on the transport wheel and the second holders are arranged so pivotably on the transport wheel, so that the pivoting movement of the two second holders two opposing packing walls are parallel to each other about one of the two outer fold edges pivotally.
  • the internal angle between the packing walls is temporarily increased at the outer crease edges to more than 90 °, thereby breaking the restoring force.
  • Another advantage of a filling machine with pivotally mounted brackets is that the transfer of the erected packing jacket to the downstream transport device can already take place when the flat folded packing jacket is erected in cross section to form a parallelogram whose cross section only about 1/3 of the rectangular cross section of the fully erected packing jacket.
  • the thus only partially erected packing jacket is pushed into the receptacle of the transport wheel, which is due to the pivotally mounted second brackets able to safely receive the partially erected packing jacket.
  • the complete erection of the flat folded package jacket can be partially displaced into the downstream transport device.
  • the two second holders of each receptacle are preferably mechanically connected to one another and form the coupling of a coupling gear which is arranged on the transport wheel.
  • the two first brackets can be connected to a single profile.
  • the pivotal movement of the two second brackets initially causes the complete erection of the packing jacket until it has a rectangular or square cross-section. In the course of the further pivoting movement, the restoring force is reduced.
  • the filling machine has a device for pivoting the two second holders and thus also for reducing the restoring force.
  • the apparatus comprises a cylinder cam gear having a cylindrical fixed cam body disposed coaxially with the axis of rotation of the sprocket, a cylindrical cam disposed in the cam body, a scanning element guided in the cylinder cam, and a linkage on one side with the sensing element and on the other side is connected to the second brackets.
  • the cylinder curve in the cam body is designed such that first the second pair of holders erects the packing jacket into a rectangle or square.
  • the further course of the cylinder curve causes a continuation of the pivoting movement, whereby the inner angle between the packing walls at the outer crease edges is increased to more than 90 °.
  • Such a configuration of the cylinder curve causes the device to reduce the restoring force during the rotation of the transport wheel is active.
  • the device described above for reducing the restoring force during standstill of the stepwise operable transport wheel should be activated, at least a portion of the cylinder curve in an in Direction of the axis of rotation of the transport wheel slidable segment of the cam arranged.
  • the sensing element reaches this portion of the cylinder cam at the time the package jacket is erected into a square.
  • the portion of the cylinder curve for example, with a mechanically operated plunger, moved from a starting position in the direction of the axis of rotation of the transport wheel, whereby the pivotal movement of the second brackets is continued despite stoppage of the transport wheel.
  • the slidably guided segment of the cam is retracted to its initial position, so that the portion of the cylinder cam in the slidable segment is aligned with the rest of the cylindrical cam arranged in the stationary cam.
  • the second brackets are no longer moved over the linkage during the following rotation of the transport wheel by a step angle until they are pivoted during rotation by the last step angle before reaching the transfer position of the transport wheel so that the only partially erected packing jacket can be inserted into the receptacle.
  • partially filled filling machines according to the invention for filling liquid food in packing containers comprise matching components, such as partially in FIG. 1 Filling machine according to the prior art shown, matching reference numerals are used.
  • the magazine (2) for receiving the flat-folded packing shells (1) for producing the packing containers is arranged.
  • the magazine (2) comprises holding profiles (21 a, b), which come to the outer fold edges (3 a, b) of the packaging shells (1) to the plant.
  • the removal side (7) of the magazine (2) releases the two front packing walls (5 a, b) of the total of four packing walls (5 a, b, 6 a, b) of the respective front packing jacket (1).
  • the on the conveyor line of the filling machine the magazine (2) downstream removal and Auffaltvoriques comprises a suction pad (9) with three pneumatic suckers for detecting the release on the side (7) released packing wall (5 a).
  • the suction gripper (9) is arranged along a straight-line movement path (23) perpendicular to the released packing wall (5 a) slidably.
  • the removal and Auffaltvorraum also has a flat guide surface (24) for the outer bending edge (3 b) the other of the two released packing walls (5 b) of the packing jacket (1).
  • the planar guide surface (24) guides the outer bending edge (3 b) in a sliding manner.
  • the holding element (25) for receiving the diametrically opposite outer bending edge (3 b) is between a in the FIGS. 4 a - c shown starting position and an in FIG. 4d shown end position by means of a linear drive back and forth.
  • Both the stationary holding element (17) and the movable holding element (25) are designed as an angle profile. The two angularly arranged surfaces of the angle profiles enter the in FIG. 4d shown end position on the package walls (5 a, 6 a and 5 b, 6 b) to the plant.
  • the distance between the flat guide surface (24) and the movement path (23) of the suction gripper (9) from the removal side (7) of the magazine (2) in the direction of the holding elements (17, 25) decreases continuously.
  • the suction gripper (9) is provided with an actuator (22) vertically movable up and down.
  • the transport device (26) comprises a about a rotational axis (28 a) rotatable transport wheel (29) with four radially outwardly extending receptacles, each having a first profile (30) and two second profiles (31).
  • the first profile (30) is designed as an angle guide and can be brought to the outer bending edge (3 b) to the plant.
  • the two second profiles (31) are designed as rod profiles and can be brought directly to the plant next to the outer bending edge (3 a).
  • the first and second profiles (30, 31) form cells into which the unfolded packing shells with a rectangular cross-section can be inserted.
  • the axis of rotation (28 a) of the transport wheel (29) lies in a vertical plane transverse to the conveying line (23) of the filling machine.
  • the transport wheel (29) is rotated by a drive, not shown, step by step by 90 ° about the axis of rotation (28a).
  • the unfolded packing shells (1) are transferred to further, not shown in the figures, transport facilities to perform on the packing coats further processing steps.
  • a device (32) for reducing the restoring force is arranged at the transport device.
  • the device (32) for reducing the restoring force comprises a thrust element (33), which is connected via an arm (34) with a movement drive (35).
  • the designed as an angle profile thrust element (33) extends parallel to the outer bending edge (3 a), at which it is temporarily brought into abutment, the buckling edge (3 a) formed on the between the legs of the angle profile on the inside edge (36) is applied.
  • the moving drive (35) is fixed to the frame (20) of the filling machine.
  • the in the FIGS. 6 and 7 partially shown filling machine differs from that in the FIGS. 2 and 3 shown filling machine in that a not yet completely raised to a rectangle or square packing jacket (1) is passed to the vertically downwardly receiving the transport wheel (29). Furthermore, the device (32) for reducing the restoring force is constructed differently. As far as the in the FIGS. 6 and 7 shown filling machine has matching components such as partially in FIGS. 2 and 3 illustrated Filling machine, matching reference numerals are used. In addition, reference is made to the explanations there for the avoidance of repetitions.
  • the transport wheel (29) likewise has four receptacles, each receptacle having a first, radially outwardly extending profile (40) which is arranged stationarily on the transport wheel (29).
  • the first profile (40) is angled at the side edges.
  • the angled profile areas form first holders (41) for receiving the outer buckling edge (3 a) and the inner bending edge (4 a) of the packing jacket (1).
  • a second profile (42) also extends radially outward and is also angled in the edge regions.
  • the angled regions form second holders (43) for receiving the other outer bending edge (3 b) and the other inner bending edge (4 b) of the packing jacket (1).
  • the second profile (42) is designed as a coupling of a linkage with four joints, which converts a straight-line movement of a linkage (44) in a swinging movement of the second profile (42).
  • the coupling mechanism has two rockers (45), which are articulated at one end to in extension of the second profile (42) arranged arms (46) and articulated at the other end to the axle body (28 b) of the transport wheel (29) ,
  • the rockers (45) move parallel to the side walls (6 a, 5 b) of the packing jacket (1).
  • the linkage (44) is made in two parts.
  • the linkage is divided into an angled portion (44 a) and a straight-line portion (44 b).
  • the angled part (44 a) is hinged to the underside of the second profile (42).
  • At the opposite end of the angled portion (44 a) is pivotally connected to the straight part (44 b).
  • the rectilinear portion (44 b) is connected at the gelenkfernen end with a sensing element (47) in the form of a cam roller.
  • the rectilinear section (44 b) is rotatably connected to the Achsêt (28 b) connected guide element (48) forcibly guided in the direction of the axis of rotation (28 a) of the transport wheel (29).
  • the sensing element (47) is part of a cylinder cam gear (49).
  • the cylinder cam gear (49) has coaxially with the axis of rotation (28 a) of the transport wheel (29) a fixedly arranged on the frame (20) cam body (50).
  • a cylinder cam (51) in the form of a groove is inserted, which guides the sensing element (47).
  • a portion (52) of the cylinder cam (51) is part of a in the direction of the axis of rotation (28 a) displaceable segment (53) of the cam body (50).
  • the segment (53) is in a gate (54) of the cam (50) by means of an actuating member (55) reciprocable. The movement takes place with the aid of a drive not shown for clarity.
  • FIG. 8 a shows a plan view of the vertically downwardly facing receiving the transport wheel (29).
  • the packing jacket (1) which is erected only partially to form a parallelogram, is inserted into the receptacle.
  • the packing jacket (1) is erected into a rhombus, which has about 1/3 of the square cross section of the fully erected packing jacket (1).
  • the Tränsportrad (29) is further rotated clockwise (56) by a step angle of 90 °, so that the recording shows horizontally to the left (see. FIG. 6 ).
  • the sensing element (47) is located in the portion (52) of the slidably disposed segment (53) of the cam body (50).
  • the segment (53) is now in the direction of the axis of rotation (28 a) inwardly in the direction of the transport wheel (29) displaced, whereby the second profile (42) in the FIG. 8 a) opposite position after FIG. 8 c) swings.
  • the inner angle (39) is increased to a value of more than 90 °, in the illustrated embodiment of about 130 °.
  • the actuator (55) is retracted until the portion (52) is again flush with the rest of the cylinder cam (51) as shown in FIG. 8 d) is recognizable.
  • the main difference between the filling machine after the FIGS. 9 a) - f) as well as the filling machine after the FIGS. 6 and 7 is that reducing the restoring force exclusively during movement of the erected packing jacket (1) along the transport path of the transport wheel (29), but not during standstill of the transport wheel, as in the embodiments of the filling after the Figures 2 or 6 and 7.
  • the recordings of the transport wheel are consistent as in the embodiment according to FIGS. 6 and 7 designed, so that in this respect reference is made to the statements there.
  • the device (32) for reducing the restoring force differs from that for the filling machine after the FIGS. 6 and 7 in that no portion (52) of the cylinder cam (51) is arranged in a displaceable segment (53) of the cam body (50).
  • a displaceable segment (53) is dispensable, since the movement of the second profile (42) solely by the movement of the sensing element (47) in the continuous cylinder curve (51) during the rotation of the transport wheel (29) is caused.
  • the transport wheel (29) is further rotated by a further step angle of 90 °, wherein the sensing element (47) passes through an outwardly guided portion (58) of the cylinder cam (51).
  • the second profile (42) by means of the linkage (44) in the in FIGS. 10c) .
  • the processed packing jacket (1) can be transferred to a downstream transport device.
  • the rotation between the position with vertically upwardly facing recording in the position with horizontally facing to the right recording takes place without further pivoting of the second profile.
  • FIG. 9 is used in particular when the cardboard boxes processed in the filling machine have a largely constant quality and the magnitude of the oscillation amplitude of the second profile (42) does not have to be changed in order to reduce the restoring force.
  • the device after FIGS. 6, 7 it is used in particular in such filling machines in which packaging coats (1) are processed with different board quality.
  • the stroke of the slidably guided segment (53) By adjusting the stroke of the slidably guided segment (53), the amplitude of the oscillatory movement of the second profile (42) can be adapted to the nature of the carton.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Rückstellkräften von Packungsmänteln in einer Füllmaschine, wobei jeder flach gefaltete Packungsmantel vier durch parallel verlaufende äußere und innere Knickkanten voneinander getrennte Packungswände aufweist und an den äußeren Knickkanten jeweils ein spitzer Innenwinkel zwischen den Packungswänden eingeschlossen ist, umfassend die Verfahrensschritte,
    • Einbringen von flach gefalteten Packungsmänteln in ein Magazin der Füllmaschine,
    • Entnehmen jeweils eines flach gefalteten Packungsmantels aus dem Magazin und Auffalten des flachgefalteten Packungsmäntels zu einem im Querschnitt ein Parallelogramm bildenden aufgerichteten Packungsmantel mit einer Entnahme- und Auffaltvorrichtung und
    • Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels mit Hilfe einer Übergabevorrichtung an eine Transporteinrichtung zum Transportieren des aufgerichteten Packungsmantels entlang eines Transportweges, wobei mindestens ein Bearbeitungsschritt an dem aufgericheten Packungsmantel durchgeführt wird, während sich der aufgerichtete Packungsmantel auf dem Transportweg der Transporteinrichtung befindet.
  • Füllmaschinen zur Abfüllung von Produkten, insbesondere flüssiger Lebensmittel, in aus Kartonverbundmaterial bestehende Packungsbehälter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Aufbau bekannter Füllmaschinen wird beispielsweise auf die EP 0 936 992 B1 und die DE 41 42 167 C2 hingewiesen.
  • Die üblicherweise quaderförmigen Packungsbehälter werden aufgrund der besseren Transportfähigkeit aus mit Knickkanten versehenen und zu Packungsmänteln zusammengeschweißten Packungszuschnitten erst in der Füllmaschine hergestellt. Jeder flach gefaltete Packungsmantel weist vier durch parallel verlaufende äußere und innere Knickkanten voneinander getrennte Packungswände auf. An den äußeren Knickkanten des flach gefalteten Packungsmantels ist jeweils ein spitzer Innenwinkel zwischen den Packungswänden eingeschlossen. Die inneren Knickkanten des flach gefalteten Packungsmantels sind zwischen den äußeren Knickkanten angeordnet. An den inneren Knickkanten des flach gefalteten Packungsmantels ist jeweils ein stumpfer Innenwinkel zwischen den Packungswänden eingeschlossen. Sofern die Packungswände übereinstimmende Abmessungen aufweisen teilen die inneren Knickkanten die Strecke zwischen den äußeren Knickkanten auf der Mitte.
  • Der mindestens einen Förderlinie der Füllmaschine werden die flach gefalteten Packungsmäntel aus einem Magazin zugeführt. In dem Magazin sind die Packungsmäntel als Stapel, üblicherweise aufrecht stehend, hintereinander angeordnet. An einer in Richtung der Förderlinie weisenden Entnahmeseite des Magazins liegen zwei der vier Packungswände des jeweils vorderen Packungsmantels frei. Der Stapel wird an seiner Rückseite in Richtung der Entnahmeseite mit einer Kraft, beispielsweise der einer Feder oder eines Linearantriebs, beaufschlagt, um die Packungsmäntel des Stapels zur Entnahmeseite hin zu verschieben.
  • Eine Entnahme- und Auffaltvorrichtung umfasst einen Greifer zum Erfassen einer der beiden an der Entnahmeseite des Magazins freigegebenen Packungswände, eine Führung für die andere der beiden freigegebenen Packungswände sowie in Bewegungsrichtung hinter der Führung angeordnete Halteelemente zur Aufnahme der äußeren Knickkanten des aufgefalteten Packungsmantels.
  • Die Entnahme- und Auffältvörrichtung faltet den zunächst flach gefalteten Packungsmantel zu einem im Querschnitt ein Rechteck bildenden Packungsmantel auf. Der aufgefaltete Packungsmantel wird von einer Transporteinrichtung übernommen. Entlang der Förderlinie der Füllmaschine werden die aus den Packungsmänteln hergestellten Packungsbehälter sterilisiert, befüllt und anschließend verschlossen. Die Herstellung des Packungsbodens erfolgt üblicherweise unmittelbar vor dem Befüllen. Anschließend wird üblicherweise der Packungskopf hergestellt.
  • Als Transporteinrichtung kommen insbesondere Transporträder oder umlaufende Förderbänder mit taschenförmigen Aufnahmen für die aufgefalteten Packungsmäntel bzw. Packungsbehälter zum Einsatz. Die sich schrittweise drehenden Transporträder weisen mehrere sich radial nach außen erstreckende, parallele Aufnahmen auf. Die Aufnahmen sind üblicherweise als Dorne ausgebildet, auf die die aufgefalteten Packungsmäntel bzw. Packungsbehälter aufgeschoben werden; man spricht dann auch von einem Dornrad. In einer anderen Ausgestaltung eines derartigen Transportrades umfasst jede Aufnahme mehrere Arme bzw. Profile, die an der Außenseite, insbesondere unmittelbar neben den Knickkanten des aufgefalteten Packungsmantels bzw. des Packungsbehälters zur Anlage gelangen. In diesem Fall bilden die Aufnahmen Zellen aus, in die die aufgefalteten Packungsmäntel bzw. Packungsbehälter einschiebbar sind; man spricht dann auch von einem Zellenrad.
  • Nachfolgend wird eine zum Stand der Technik gehörige Füllmaschine mit Entnahme- und Auffaltvorrichtung der Firma SIG Combibloc GmbH in D-52441 Linnich an Hand der Figur 1 a) - d) näher erläutert:
    • Die flach gefalteten Packungsmäntel (1) sind aufrecht stehend in dem Magazin (2) der Füllmaschine bevorratet. Jeder flach gefaltete Packungsmantel (1) weist vier durch parallel verlaufende äußere Knickkanten (3a, 3b) und innere Knickkanten (4a, 4b) voneinander getrennte Packungswände (5a, 5b, 6a, 6b) auf.
  • Eine Entnahmeseite (7) des Magazins (2) gibt die beiden nach vorne zeigenden Packungswände (5a, 5b) des jeweils vorderen Packungsmantels (1) frei. Damit die Packungsmäntel (1) an der Entnahmeseite (7) nicht aus dem Magazin herausfallen, sind an der Entnahmeseite (7) Rückhalteelemente (8a, 8b) angeordnet, die sich entlang der äußeren Knickkanten (3a, 3b) des vorderen Packungsmantels (1) erstrecken. Der jeweils vordere Packungsmantel (1) wird nicht in der vollen Breite der beiden Packungswände (5a, 5b) entnommen. Vielmehr wird der Packüngsmantel (1) lediglich an einer der beiden freigegebenen Packungswände (5a) des Packungsmantels (1) an der Entnahmeseite (7) des Magazins (2) erfasst (vgl. Figur 1 a)). Zum Erfassen der Packungswand (5a) dient ein Sauggreifer (9), der an einem um eine senkrechte Achse (10) schwenkbar angeordneten Schwenkarm (11) befestigt ist. Durch eine um die Achse (10) ausgeführte Schwenkbewegung des Sauggreifers (9) löst sich zunächst die äußere Knickkante (3a) von dem Rückhalteelement (8a), wobei sich bei der weiteren Schwenkbewegung des Sauggreifers (9) um die gegenüberliegende äußere Knickkante (3b), die noch von dem Rückhalteelement (8b) gehalten wird, ein flaches Parallelogramm, wie dies insbesondere aus Figur 1a) erkennbar ist, bildet. Im Laufe der weiteren Schwenkbewegung kommt zunächst die äußere Knickkante (3b) von dem Rückhalteelement (8b) frei. Anschließend wird der Packungsmantel (1) mit der anderen der beiden freigegebenen Packungswände (5b) gleitend entlang einer gekrümmten Führungsfläche (12) eines Führungselementes (13) geführt. Die Führungsfläche (12) bewirkt bei der Bewegung des Packungsmantels (1) entlang des Bewegungswegs (14) eine Vergrößerung der spitzen Innenwinkel (15a, 15b), wobei der Innenwinkel (15a) zwischen den Packungswänden (5b, 6b) und der Innenwinkel (15b) zwischen den Packungswänden (5a, 6a) eingeschlossen sind. In Richtung des Bewegungswegs (14) befindet sich am Ende der gekrümmten Führungsfläche (12) ein Halteelement (16), das in Form einer nutförmigen Vertiefung in das Führungselement (13) eingebracht ist. Das Halteelement (16) dient der Aufnahme der äußeren Knickkante (3b) des aufgefalteten Packungsmantels (1). Ebenfalls in Richtung des Bewegungswegs (14) hinter der Führungsfläche (12) befindet sich ein weiteres, ortsfestes Halteelement (17) in Form einer Halteleiste (17) zur Aufnahme der diametral gegenüberliegenden äußeren Knickkante (3a). Der Abstand und die Ausrichtung der Halteelemente (16, 17) erfolgt derart, dass der von den Halteelementen (16, 17) aufgenommene Packungsmantel im Querschnitt ein Rechteck bildet. Diese Ausrichtung ist zur Übergabe des vollständig aufgefalteten Packungsmantels an die der Entnahme- und Auffaltvorrichtung nachgeordnete Transporteinrichtung, wie insbesondere die eingangs erwähnten Transporträder, erforderlich.
  • Weil die Packungsmäntel (1) vor dem Einbringen in das Magazin (2) lange im flach gefalteten Zustand gelagert bzw. transportiert wurden, verursachen die Knickkanten (3a, 3b, 4a, 4b) des Packungsmantels (1) Rückstellkräfte, die dem Auffalten des Packungsmantels (1) entgegenwirken. Mit dem Auffalten des zunächst flach gefalteten Packungsmantels (1) zu einem im Querschnitt ein Parallelogramm, insbesondere ein Rechteck bildenden Packungsmantel nehmen die Rückstellkräfte zu.
  • Um die Rückstellkräfte zu reduzieren, werden die Packungsmäntel (1) mit Hilfe der Sauger am Ende der gekrümmten Führungsfläche (12) etwas über den rechteckigen Querschnitt hinaus bewegt, so dass der zunächst spitze Innenwinkel (15a, 15b) des Packungsmantels kurzzeitig geringfügig mehr als 90° beträgt, wie dies aus Figur 1 c) erkennbar ist.
  • Man möchte den Packungsmantel (1) dadurch in den ungeknickten Knickkanten (3a, 3b) überdehnen, damit der Packungsmantel (1) nach dem Aufrichten möglichst genau den gewünschten rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt (Figur 1 d)) einnimmt und beibehält.
  • Das Überdehnen der Knickkanten ist jedoch nur bedingt erfolgreich, weil man je nach Kartonbeschaffenheit den Packungsmäntel mal mehr oder mal weniger überdehnen müsste. Eine individuelle Überdehnung ist jedoch aufgrund des konstanten Bewegungswegs (14) des Sauggreifers (9) nicht möglich. Hinzu kommt, dass die zusätzliche Bewegung des Sauggreifers (9) für die Überdehnung Zeit in Anspruch nimmt, wodurch der Entnahme- und Auffaltzyklus verlängert wird. Diese Zyklusverlängerung reduziert die Arbeitsgeschwindigkeit der gesamten Füllmaschine.
  • Um trotz des Überdehnens die Geschwindigkeit der Füllmaschine nicht zu stark zu begrenzen, werden die Packungsmäntel mit möglichst hoher Geschwindigkeit entnommen und aufgefaltet. Hierdurch kommt es beim Einschnappen der Knickkanten (3 a, 3 b) in die Halteelemente (16, 17) zu einer hohen Geräuschentwicklung.
  • Die EP 0 978 453 A offenbart eine Entnahme- und Auffaltvorrichtung zum Entnehmen eines flach gefalteten Packungsmantels aus einem Magazin und zum Auffalten des entnommenen Packungsmantels, die den teilweise, im Querschnitt zu einem Parallelogramm aufgerichteten Packungsmantel, an eine Transporteinrichtung umfassend zwei umlaufende Bänder zum Transportieren des aufgerichteten Packungsmantels entlang eines Transportweges übergibt. Der Packungsmantel wird bei der Übergabe an die Transporteinerichtung mittels eines Faltmittels kurzfristig überdehnt, das schwenkbeweglich an der Entnahme- und Auffaltvorrichtung angeordnet ist. Durch das Überdehnen werden die die Rückstellkräfte reduziert.
  • Die EP 0 356 824 A1 offenbart ein Verfahren zum Auffalten eines flach gefalteten Packungsmantels mit Hilfe einer Aufrichtvorrichtung, bei der über einen Hubförderer die flach gefalteten Packungsmäntel zwischen Austragswalzen eingeführt und schräg aufwärts befördert werden. Mit Hilfe einer Schubeinrichtung sowie Stützen wird der flach gefaltete Packungsmantel in der Aufrichtvorrichtung aufgefaltet, wobei die Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf nahezu 180° vergrößert werden. Hierbei kommt es zu einer Reduktion der Rückstellkräfte. Danach bewegt sich die Schubeinrichtung von der Seite der Austragswalzen weg, wobei die Schubeinrichtung eine mittlere Position einnimmt, so dass sich der Packungsmantel zu einem quadratischen Querschnitt entspannt und diesen beibehält. Anschließend schiebt ein Entladefördergerät den zu einem quadratischen Querschnitt aufgerichteten Packungsmantel auf ein Dornrad.
  • Die EP 0339 116 A2 offenbart ein Verfahren zum Reduzieren von Rückstellkräften von Packungsmänteln in einer Kartonaufstellungsvorrichtung, wobei die flach gefalteten Packungsmäntel aus dem Magazin mittels eines umlaufenden Förderers mit Saugnäpfen einzeln entnommen und mit Hilfe von Führungselementen zu einem im Querschnitt ein Rechteck bildenden Packungsmantel aufgerichtet werden. Der Förderer übergibt den aufgerichteten Packungsmantel unmittelbar an Mittel zum Reduzieren der Rückstellkraft, die zwei umlaufende obere Förderbänder und zwei umlaufende untere Förderbänder mit daran angeordneten Vorsprüngen umfassen. Die beiden oberen Förderbänder bilden einlaufseitig einen sich verjüngenden Schacht, der bewirkt, dass die Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf 180° vergrößert werden, während der Packungsmantel den Schacht durchläuft. Der derart flach gefaltete Packungsmantel gelangt anschließend in eine Station zum Wiederaufrichten des flach gefalteten Packungsmantels. Nach dem Wiederaufrichten des flach gefalteten Packungsmantels gelangt dieser auf einen Entladungsförderer, der den aufgerichteten Packungsmantel zu einer Füllmaschine fördert.
  • Die DE 933 918 B offenbart eine Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft eines aufgerichteten Packungsmantels in einer Füllmaschine, bei der die flach gefalteten Packungsmäntel mithilfe eines Entnahmeschwertes von unten aus einem Magazin entnommen und zu einem im Querschnitt ein Rechteck bildenden Packungsmantel aufgerichtet werden. Um die Rückstellkraft zu reduzieren, legt sich auf die Oberfläche des aufgerichteten Packungsmantels ein Entspannungslineal, das eine Schwingbewegung um die untere Faltschachtelkante ausführt. Während der Reduktion der Rückstellkraft hält das Entnahmeschwert den aufgerichteten Packungsmantel auf einer Unterlage fest, und zwar bis der Packungsmantel durch das Entspannungslineal vollständig flachgefaltet wurde. Anschließend wird der Packungsmantel mit Hilfe eines Fördermittels weitertransportiert.
  • Die US 5 007 889 A offenbart eine Vorrichtung zum Entnehmen und Auffalten eines flach gefalteten Packungsmantels aus einem Magazin, wobei das Auffalten des Packungsmantels mit einem Auffaltarm erfolgt. Während der Entnahme des Packungsmantels mit an einem Schwenkarm angeordneten Sauggreifern wird zugleich die Rückstellkraft des Packungsmantels reduziert, indem der Innenwinkel ⊖ mit Hilfe des Auffaltarms zeitweilig auf mehr als 90° vergrößert wird.
  • Die DE 559 508 C offenbart eine Zuführvorrichtung von Packungsmänteln zur Füllstelle einer Füllmaschine umfassend einen Stapel mit flach gefalteten Packungsmänteln zur Herstellung der Packungsbehälter, einen hin- und her sowie auf und ab beweglichen Greifer zum Entnehmen jeweils eines flach gefalteten Packungsmantels aus dem Stapel, zum Aufrichten des flachgefalteten Packungsmantels sowie zum Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels an einen als Förderrinne ausgebildeten Förderer. Um eine Entspannung der Längsbiegekanten des Packungsmantels vornehmen zu können, wird der aufgerichtete Packungsmantel in dem Förderer in eine zu der vorherigen Flachlage im Stapel umgekehrte flache Lage umgelegt und anschließend wieder aufgerichtet. Dies erfolgt dadurch, dass ein Mitnehmer des Förderers den aufgerichteten Packungsmantel unter Führungen hindurchbewegt und in der umgekehrten Flachlage unter einer Andrückwalze hindurchführt. Das anschließende Wideraufrichten erfolgt durch eine Leitfläche.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Gründe, ein Verfahren zu schaffen, dass eine an das jeweilige Material des Packungsmantels angepasste Reduktion der Rückstellkraft ermöglicht, ohne die Zykluszeit für das Entnehmen und Auffalten des flach gefalteten Packungsmäntels zu vergrößern und welches ein einwandfreies Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels an die Transporteinrichtung ermöglicht. Des Weiteren soll eine Füllmaschine zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.
  • Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die Reduktion der Rückstellkräfte des Packungsmantels von dem Entnahme- und Auffaltvorgang zu entkoppeln. Im Einzelnen wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die folgenden Merkmale gelöst:
    • Übergabe des aufgerichteten Packungsmantels an eine Transporteinrichtung, die ein Transportrad mit mehreren sich radial nach außen erstreckenden Aufnahmen für jeweils einen Packungsmantel aufweist, wobei jede Aufnahme mehrere Profile aufweist, die an und/oder neben den Knickkanten des Packungsmantels zur Anlage bringbar sind, und wobei die Transporteinrichtung einen Antrieb zum Drehen des Transportrades um eine Drehachse aufweist,
    • Reduzieren der Rückstellkraft durch zeitweiliges Vergrößern der Innenwinkels zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° während sich der aufgerichtete Packungsmantels auf dem Transportweg der Transporteinrichtung befindet,
    • wobei die Transporteinrichtung schrittweise betrieben wird und das Reduzieren der Rückstellkraft während eines Stillstandes des aufgerichteten Packungsmantels auf dem Transportweg oder während einer Bewegung des aufgerichteten Packungsmantels entlang des Transportwegs erfolgt.
  • Die Reduktion der Rückstellkraft erfolgt mit Hilfe einer an der Transporteinrichtung angeordneten, von der Entnahme- und Aufffaltvorrichtung unabhängigen Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft.
  • Die Erfindung nutzt freie Zeitfenster auf dem Transportweg, der der Entnahme- und Auffaltvorrichtung nachgeordneten Transporteinrichtung für die Reduktion der Rückstellkraft. Hierdurch ist es möglich, bei kürzeren Zykluszeiten für den Auffalt- und Entnahmevorgang eine angepasste Überdehnung durchzuführen. Die verkürzten Zykluszeiten erlauben eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit der gesamten Füllmaschine. Die freien Zeitfenster bei den schrittweise angetriebenen, nachgeordneten Transporteinrichtungen entstehen durch ungenutzte Stillstandspositioneri und/oder Bewegungsphasen des Packungsmantels entlang des Transportwegs. Der mindestens eine Bearbeitsschritt, insbesondere die Bildung des Packungsbodens, wird während eines Stillstandsintervalls an einer Bearbeitungsstation entlang des Transportweges durchgeführt. An Stillstandspositionen des Packunsmantels, beispielsweise zwischen einer Übergabeposition der Transporteinrichtung und der Bearbeitungsstation wurde das Stillstandsintervall bisher nicht genutzt. Auch die Bewegungsphase zwischen der Übergabeposition und der Bearbeitungsstation wurde bisher nicht genutzt, um auf den Packungsmantel einzuwirken.
  • Durch das angepasste Überdehnen und Reduzieren der Rückstellkraft wird die Reibung der Packungsmäntel beim Einschieben bzw. Abziehen von der Aufnahme eines Transportrades reduziert; außerdem wird verhindert, dass der vollständig aufgerichtete Packungsmantel in sich verdreht ist.
  • Eine Füllmaschine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch eine an der Transporteinrichtung angeordnete, von der Entnahme- und Auffaltvorrichtung unabhängige Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft in dem aufgerichteten Packungsmantel durch zeitweiliges Vergrößern des Innenwinkels zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° aus. Die Entnahme- und Auffaltvorrichtung faltet den zunächst flach gefalteten Packungsmantel zu einem im Querschnitt ein Parallelogramm bildenden aufgerichteten Packungsmantel auf. Der Packunsgmantel nimmt beim Auffalten zu einem aufgerichteten Packungsmantel maximal einen rechteckigen Querschnitt ein. Die Entnahme- und Auffaltvorrichtung bewirkt insbesondere keine Reduktion der Rückstellkraft, indem der Packungsmantel über den rechteckigen Querschnitt hinaus aufgefaltet und dadurch der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert wird.
  • Die nachgeordnete Transporteinrichtung wird schrittweise betrieben, um ein einwandfreies Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels an die Transporteinrichtung zu ermöglichen und um an dem aufgerichteten Packungsmantel den mindestens einen Bearbeitungsschritt auszuführen, wie insbesondere die Bildung des Bodens des Packungsbehälters.
  • Die durch den schrittweisen Betrieb der Transporteinrichtung entstehenden Stillstandszeiten werden vorzugsweise nicht nur zur Durchführung des mindestens einen Arbeitsschritts, sondern auch zur Reduktion der Rückstellkraft genutzt. Alternativ kann die Rückstellkraft jedoch auch während einer Bewegung des aufgerichteten Packungsmantels entlang des Transportweges reduziert werden.
  • Ein bevorzugt während des Stillstandes der schrittweise betriebenen Transporteinrichtung zum Einsatz gelangendes Verfahren zur Reduktion der Rückstellkraft besteht darin, die äußeren Knickkanten in Richtung der Querschnittsdiagonalen zwischen den äußeren Knickkanten des aufgerichteten Packungsmantels aufeinander zu zu bewegen, so dass sich der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert. Über die Bewegungslänge kann die erforderliche Überdehnung an die Höhe der materialabhängigen Rückstellkräfte angepasst werden.
  • Ein Verfahren zur Reduzierung der Rückstellkraft, insbesondere während einer Bewegung des aufgerichteten Packungsmantels entlang des Transportweges einer schrittweise betriebenen Transporteinrichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert wird, in dem zwei sich gegenüberliegende Packungswände parallel zueinander jeweils um eine der beiden äußeren Knickkanten geschwenkt werden. Durch die Größe des Schwenkwinkels dieser parallelen Schwenkbewegung wird die Höhe der Reduktion der Rückstellkraft eingestellt.
  • Für die zur Herstellung der Packungsbehälter zum Einsatz gelangenden üblichen Verbundmaterialien hat sich herausgestellt, dass zur Reduktion der Rückstellkraft der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten vorzugsweise auf einen Winkel im Bereich zwischen 120° bis 180° vergrößert wird. Eine derartige Vergrößerung war im Interesse vertretbarer Zykluszeiten für den Entnahme- und Auffaltvorgang bei moderernen Füllmaschinen nicht mehr vertretbar. Gemäß der Erfindung ist es aufgrund der nunmehr zur Verfügung stehenden Zeitfenster auf dem Transportweg der nachgeordneten Transporteinrichtung sogar möglich, wiederholt den Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten zeitweilig auf mehr als 90°, insbesondere mindestens 120° zu vergrößern.
  • Aufgrund ihrer kompakten Bauform sowie Eignung für einen schrittweisen Betrieb, ist die der Entnahme- und Auffaltvorrichtung nachgeordnete Transporteinrichtung als Transportrad ausgestaltet, das mehrere sich radial nach außen erstreckende Aufnahmen für jeweils einen Packungsmantel, aufweist, jede Aufnahme mehrere Profile aufweist, die an und/oder neben den Knickkanten des Packungsmantels zur Anlage bringbar sind und die Transporteinrichtung einen Antrieb zum Drehen des Transportrades um eine Drehachse aufweist. Gängige Transporträder in Füllmaschinen weisen vier gleichmäßig über den Umfang der Drehachse angeordnete Aufnahmen auf. Der Antrieb des Transportrades ist als Schrittantrieb ausgestaltet, mit dem die Aufnahmen für die Packungsmäntel nach dem Drehen des Transportrades um einen Schrittwinkel, insbesondere von 90°, in eine Stillstandsposition bringbar sind. Nach dem Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels in einer Übergabeposition an das nachgeordnete Transportrad, dreht das Transportrad um den Schrittwinkel weiter, so dass eine weitere Aufnahme des Transportrades in eine mit den Halteelementen der Entnahme- und Auffaltvorrichtung fluchtende Position dreht. In diese weitere Aufnahme wird unmittelbar im Anschluss an die Drehbewegung ein weiterer Packungsmantel eingeschoben. Durch das Drehen des Transportrades kommt die zuvor mit einem Packungsmantel beladene Aufnahme in eine, insbesondere waagerechte, Stillstandsposition.
  • Entweder wird die Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft während des Stillstandes des Transportrades aktiviert oder während des Drehens des Transportrades um den vorgenannten Schrittwinkel.
  • Eine Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft während des Stillstandes des Transportrades lässt sich besonders günstig in die Füllmaschine integrieren, wenn jede Aufnahme mindestens ein erstes Profil aufweist, das an oder neben einer der beiden äußeren Knickkanten des Packungsmantels zur Anlage bringbar ist und die Aufnahme mindestens zwei zweite Profile aufweist, die neben der anderen der beiden äußeren Knickkanten des Packungsmantels zur Anlage bringbar sind.
  • Die Rückstellkraft des im Querschnitt ein Rechteck bildenden aufgerichteten Packungsmantels bewirkt, dass der Packungsmantel sicher in der mindestens drei Profile aufweisenden Aufnahme gehalten wird. Sofern die Aufnahme lediglich ein erstes Profil aufweist, ist dieses vorzugsweise als Winkelprofil ausgeführt, das an der Knickkante zur Anlage bringbar ist. Die beiden zweiten Profile, die an der gegenüberliegenden äußeren Knickkante zur Anlage bringbar sind, sind vorzugsweise als Stäbe ausgeführt.
  • In einem mit derartigen ersten und zweiten Profilen ausgestaltetem Transportrad wird als Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft während des Stillstandes des Transportrades vorzugsweise ein an mindestens einer der beiden äußeren Knickkanten zeitweilig zur Anlage bringbares Schubelement vorgesehen, das derart eingerichtet ist, dass es in Richtung einer zwischen den äußeren Knickkanten des aufgerichteten Packungsmantels verlaufenden Querschnittsdiagonale bewegbar ist. Der Abstand der zweiten Profile von der äußeren Knickkante wird vorzugsweise so bestimmt, dass das Schubelement durch die Stäbe hindurch in Richtung der äußeren Knickkante bewegbar ist. Während des Stillstandes des Transportrades drückt das ortsfest gelagerte Schubelement den Packungsmantel entlang der Querschnittsdiagonalen zusammen, wodurch der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert wird. Der Verfahrweg des Schubelementes in Richtung der Querschnittsdiagonale wird so bestimmt, bis die Rückstellkraft gebrochen ist. Dabei stützt sich der Packungsmantel an dem ersten Profil der Aufnahme ab. Nach dem Zurückziehen des Schubelementes richtet sich der Packungsmantel wieder so weit auf, bis er wieder an den beiden zweiten Profilen zur Anlage gelangt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch denkbar, dass die Aufnahme ein erstes und ein zweites, jeweils als Winkelprofil ausgestaltetes Profil aufweist, die an den äußeren Knickkanten zur Anlage bringbar sind. Eines der beiden Winkelprofile weist einen als Schubelement ausgestalteten Abschnitt auf, der zeitweilig in Richtung der zwischen den äußeren Knickkanten des aufgerichteten Packungsmantels verlaufenden Querschnittsdiagonale bewegbar ist.
  • Eine nahezu vollständige Integration der Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft in das Transportrad wird dadurch erreicht, dass jede Aufnahme zwei erste Halterungen aufweist, wobei die beiden ersten Halterungen eine der beiden äußeren Knickkanten und eine der beiden inneren Knickkanten des Packungsmantels aufnehmen, jede Aufnahme zwei zweite Halterungen aufweist, wobei die beiden zweiten Halterungen die andere der beiden äußeren Knickkanten und die andere der beiden inneren Knickkanten des Packungsmantels aufnehmen, dass die zwei ersten Halterungen ortsfest an dem Transportrad angeordnet sind und die zweiten Halterungen derart schwenkbeweglich an dem Transportrad angeordnet sind, so dass durch die Schwenkbewegung der beiden zweiten Halterungen zwei gegenüberliegende Packungswände parallel zueinander jeweils um eine der beiden äußeren Knickkanten schwenkbar sind. Durch Verschwenken der beiden zweiten Halterungen während des Stillstandes oder des Drehens des Transportrades wird zeitweilig der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert und dadurch die Rückstellkraft gebrochen.
  • Ein weiterer Vorteil einer Füllmaschine mit schwenkbeweglich angeordneten Halterungen besteht darin, dass die Übergabe des aufgerichteten Packungsmantels an die nachgeordnete Transporteinrichtung bereits dann erfolgen kann, wenn der flach gefaltete Packungsmantel im Querschnitt zu einem Parallelogramm aufgerichtet ist, dessen Querschnitt lediglich etwa 1/3 des rechteckigen Querschnitts des vollständig aufgerichteten Packungsmantels beträgt. Der derart lediglich teilweise aufgerichtete Packungsmantel wird in die Aufnahme des Transportrades geschoben, die aufgrund der schwenkbeweglich gelagerten zweiten Halterungen in der Lage ist, den teilweise aufgerichteten Packungsmantel sicher aufzunehmen. Hierdurch lässt sich das vollständige Aufrichten des flach gefalteten Packungsmantels teilweise in die nachgeordnete Transporteinrichtung verlagern.
  • Die beiden zweiten Halterungen jeder Aufnahme sind vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden und bilden die Koppel eines Koppelgetriebes, das an dem Transportrad angeordnet ist. In gleicher Weise können die beiden ersten Halterungen zu einem einzigen Profil miteinander verbunden sein. Die Schwenkbewegung der beiden zweiten Halterungen bewirkt zunächst die vollständige Aufrichtung des Packungsmantels bis er einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt aufweist. Im Verlauf der weiteren Schwenkbewegung wird die Rückstellkraft reduziert. Die Füllmaschine weist eine Vorrichtung zum Verschwenken der beiden zweiten Halterungen und damit auch zum Reduzieren der Rückstellkraft auf.
  • Die Vorrichtung umfasst ein Zylinderkurvengetriebe mit einem zylindrischen, ortsfesten Kurvenkörper, der koaxial zur Drehachse des Transportrads angeordnet ist, eine in dem Kurvenkörper angeordnete Zylinderkurve, ein in der Zylinderkurve geführtes Abtastelement und ein Gestänge, das an einer Seite mit dem Abtastelement und an der anderen Seite mit den zweiten Halterungen verbunden ist. Die Zylinderkurve in dem Kurvenkörper ist derart gestaltet, dass zunächst das zweite Halterungspaar den Packungsmantel zu einem Rechteck bzw. Quadrat aufrichtet. Der weitere Verlauf der Zylinderkurve bewirkt eine Fortsetzung der Schwenkbewegung, wodurch der Innenwinkel zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert wird. Durch eine derartige Gestaltung der Zylinderkurve wird bewirkt, dass die Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft während des Drehens des Transportrades aktiv ist.
  • Sofern die zuvor beschriebene Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft während des Stillstandes des schrittweise betreibbaren Transportrades aktivierbar sein soll, ist zumindest ein Abschnitt der Zylinderkurve in einem in Richtung der Drehachse des Transportrades verschieblichen Segment des Kurvenkörpers angeordnet. Das Abtastelement erreicht diesen Abschnitt der Zylinderkurve zu dem Zeitpunkt, wenn der Packungsmantel zu einem Rechteck bzw. Quadrat aufgerichtet ist. Sodann wird der Abschnitt der Zylinderkurve, beispielsweise mit einem mechanisch betätigten Stößel, aus einer Ausgangsstellung in Richtung der Drehachse des Transportrades verschoben, wodurch die Schwenkbewegung der zweiten Halterungen trotz Stillstandes des Transportrades fortgesetzt wird. Nach dem Verschwenken der zweiten Halterung zum Zweck der Reduktion der Rückstellkraft wird das verschieblich geführte Segment des Kurvenkörpers in seine Ausgangsstellung zurückgezogen, so dass der Abschnitt der Zylinderkurve in dem verschieblichen Segment wieder mit der übrigen, in dem ortsfesten Kurvenkörper angeordneten Zylinderkurve fluchtet. Im weiteren Verlauf ist die Zylinderkurve ringförmig ausgebildet, so dass die zweiten Halterungen über das Gestänge während der folgenden Drehung des Transportsrades um einen Schrittwinkel nicht mehr bewegt werden, bis sie während der Drehung um den letzten Schrittwinkel vor Erreichen der Übergabestellung des Transportrades so verschwenkt werden, dass der lediglich teilweise aufgerichtete Packungsmantel in die Aufnahme einschiebbar ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 2
    eine schematische perspektivische Teilansicht einer Füllmaschine vor der Aktivierung einer Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft,
    Figur 3
    eine Teilansicht der Füllmaschine nach Figur 2, während der Aktivierung der Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft,
    Figuren 4 a - d
    eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Entnehmens und Auffaltens von Packungsmänteln aus einem Magazin einer Füllmaschine nach den Figuren 2 und 3,
    Figuren 5 a - b
    eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Reduzierens der Rückstellkraft in einer Füllmaschine nach den Figuren 2 und 3,
    Figur 6
    eine schematische perspektivische Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Füllmaschine während des Reduzierens der Rückstellkraft an einem Packungsmantel und gleichzeitiger Übergabe eines weiteren Packungsmantels an eine Transporteinrichtung,
    Figur 7
    eine Teilansicht der Füllmaschine nach Figur 6, während der Drehung des Transportrades,
    Figuren 8 a - d
    eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Reduzierens der Rückstellkraft in einer Füllmaschine nach den Figuren 6 und 7,
    Figuren 9 a - f
    schematische perspektivische Teilansichten eines dritten Ausführungsbeispiels einer Füllmaschine, bei der das Reduzieren der Rückstellkraft während einer Drehung des Transportrades erfolgt und
    Figur 10 a - c
    eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Reduzierens der Rückstellkraft in einer Füllmaschine nach den Figuren 9 a - f.
  • Soweit die in den Figuren 2 - 10 teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Füllmaschinen zur Abfüllung flüssiger Lebensmittel in Packungsbehälter übereinstimmende Bestandteile umfassen, wie die teilweise in Figur 1 dargestellte Füllmaschine nach dem Stand der Technik, werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Außerdem wird ergänzend auf die Erläuterungen zu der in Figur 1 dargestellten Füllmaschine Bezug genommen.
  • An einem Rahmen (20) der Füllmaschine nach Figuren 2 - 5 ist eingangs der Förderlinie das Magazin (2) zur Aufnahme der flach gefalteten Packungsmäntel (1) zur Herstellung der Packungsbehälter angeordnet. Das Magazin (2) umfasst Halteprofile (21 a, b), die an den äußeren Knickkanten (3 a, b) der Packungsmäntel (1) zur Anlage gelangen. Die Entnahmeseite (7) des Magazins (2) gibt die beiden vorderen Packungswände (5 a, b) der insgesamt vier Packungswände (5 a, b, 6 a, b) des jeweils vorderen Packungsmantels (1) frei. Die auf der Förderlinie der Füllmaschine dem Magazin (2) nachgeordnete Entnahme- und Auffaltvorrichtung umfasst einen Sauggreifer (9) mit drei pneumatischen Saugern zum Erfassen der an der Entnahmeseite (7) freigegebenen Packungswand (5 a). Der Sauggreifer (9) ist entlang eines gradlinigen Bewegungsweges (23) senkrecht zu der freigegebenen Packungswand (5 a) verschieblich angeordnet ist.
  • Die Entnahme- und Auffaltvorrichtung weist darüber hinaus eine ebene Führungsfläche (24) für die äußere Knickkante (3 b) der anderen der beiden freigegebenen Packungswände (5 b) des Packungsmantels (1) auf. Die ebene Führungsfläche (24) führt die äußere Knickkante (3 b) gleitend.
  • In Richtung des Bewegungswegs (23) hinter der ebenen Führungsfläche (24) befindet sich ein ortsfestes Halteelement (17) zur Aufnahme der äußeren Knickkante (3 a). Das Halteelement (25) zur Aufnahme der diametral gegenüberliegenden äußeren Knickkante (3 b) ist zwischen einer in den Figuren 4 a - c dargestellten Ausgangsstellung und einer in Figur 4d dargestellten Endstellung mittels eines Linearantriebs hin- und herbeweglich. Sowohl das ortsfeste Halteelement (17) als auch das bewegliche Halteelement (25) sind als Winkelprofil ausgestaltet. Die beiden winklig zueinander angeordneten Flächen der Winkelprofile gelangen in der in Figur 4d dargestellten Endstellung an den Packungswänden (5 a, 6 a bzw. 5 b, 6 b) zur Anlage.
  • Wie insbesondere aus den Figuren 4 a - d erkennbar verringert sich der Abstand der ebenen Führungsfläche (24) und dem Bewegungsweg (23) des Sauggreifers (9) von der Entnahmeseite (7) des Magazins (2) in Richtung der Halteelemente (17, 25) kontinuierlich.
  • Um den von den Halteelementen (17, 25) vollständig im aufgerichteten, im Querschnitt ein Quadrat bildenden Packungsmantel (1) an eine der Entnahme-.und Auffaltvorrichtung nachgeordnete Transporteinrichtung (26) der Füllmaschine zu übergeben, ist der Sauggreifer (9) mit einem Aktor (22) vertikal auf- und abbewegbar.
  • Die Transporteinrichtung (26) umfasst ein um eine Drehachse (28 a) drehbares Transportrad (29) mit vier sich radial nach außen erstreckenden Aufnahmen, die jeweils ein erstes Profil (30) und zwei zweite Profile (31) aufweisen. Das erste Profil (30) ist als Winkelführung ausgeführt und ist an der äußeren Knickkante (3 b) zur Anlage bringbar. Die beiden zweiten Profile (31) sind als Stabprofile ausgeführt und sind unmittelbar neben der äußeren Knickkante (3 a) zur Anlage bringbar. Die ersten und zweiten Profile (30, 31) bilden Zellen aus, in die die aufgefalteten Packungsmäntel mit rechteckigem Querschnitt einschiebbar sind. Die Drehachse (28 a) des Transportrades (29) liegt in einer senkrechten Ebene quer zur Förderlinie (23) der Füllmaschine. Das Transportrad (29) wird von einem nicht dargestellten Antrieb schrittweise um jeweils 90° um die Drehachse (28a) gedreht. Von dem dargestellten Transportrad (29) werden die aufgefalteten Packungsmäntel (1) an weitere, in den Figuren nicht dargestellte, Transporteinrichtungen übergeben, um an den Packungsmäntel weitere Bearbeitungsschritte durchzuführen.
  • An der Transporteinrichtung ist eine Vorrichtung (32) zum Reduzieren der Rückstellkraft angeordnet. Die Vorrichtung (32) zum Reduzieren der Rückstellkraft umfasst ein Schubelement (33), das über einen Arm (34) mit einem Bewegungsantrieb (35) verbunden ist. Das als Winkelprofil ausgeführte Schubelement (33) erstreckt sich parallel zur äußeren Knickkante (3 a), an der es zeitweilig zur Anlage bringbar ist, wobei die Knickkante (3 a) an der zwischen den Schenkeln des Winkelprofils an dessen Innenseite gebildeten Kante (36) anliegt. Der Bewegungsantrieb (35) ist an dem Rahmen (20) der Füllmaschine befestigt.
  • Die Füllmaschine nach den Figuren 2, 3 arbeitet wie folgt:
    • Nach dem Entnehmen und Auffalten des Packungsmantels (1) wird dieser in die senkrecht nach unten weisende Aufnahme des Transportrades (29) eingeschoben. Anschließend wird das Transportrad (29) im Gegenuhrzeigersinn (37) um einen Schrittwinkel von 90° mit Hilfe des nicht dargestellten Antriebs gedreht, so dass die zuvor beladene Aufnahme in eine horizontale, nach rechts weisende Stillstandsposition gelangt. In dieser Stillstandsposition des Transportrades (29) wird der Bewegungsantrieb (35) der Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft aktiviert, so dass das Schubelement (33) an der äußeren Knickkante (3 a) zur Anlage gelangt. Im Zuge der weiteren Bewegung des Schubelementes (33) lösen sich die Packungswände (5 a, 6 a) von den stabförmigen zweiten Profilen (31), während sich die äußeren Knickkanten (3 a, b) in Richtung der Querschnittsdiagonalen (38) aufeinander zu bewegen. Dabei wird der Innenwinkel (39) zwischen den Packungswäriden (5 a, 6 a bzw. 5 b, 6 b) an den äußeren Knickkanten (3 a, b) auf mehr als 90° vergrößert, wie dies deutlich aus Figur 5b erkennbar ist. Diese Vergrößerung des Innenwinkels (39) bricht die Vorspannkraft in den Knickkanten (3 a, b) sowie den inneren Knickkanten (4 a, b). Anschließend wird das Schubelement (33) mit Hilfe des Bewegungsantriebs (35) in die Ausgangslage zurückgezogen, so dass der Packungsmantel (1) wieder einen rechteckigen Querschnitt, jedoch mit reduzierter Rückstellkraft einnimmt. Schließlich wird das Transportrad (29) um einen Schrittwinkel von 90° weitergedreht, wodurch der nächste, von der senkrecht nach unten weisenden Aufnahme zuvor aufgenommene Packungsmantel (1) in die horizontal nach rechts weisende Stillstandsposition gelangt und eine Reduzierung der Rückstellkraft erfolgt.
  • Die in den Figuren 6 und 7 teilweise dargestellte Füllmaschine unterscheidet sich von der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Füllmaschine dadurch, dass ein noch nicht vollständig zu einem Rechteck bzw. Quadrat aufgerichteter Packungsmantel (1) an die senkrecht nach unten weisende Aufnahme des Transportrades (29) übergeben wird. Des Weiteren ist die Vorrichtung (32) zum Reduzieren der Rückstellkraft anders aufgebaut. Soweit die in den Figuren 6 und 7 dargestellte Füllmaschine übereinstimmende Bestandteile aufweist wie die teilweise in Figuren 2 und 3 dargestellte Füllmaschine, werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Außerdem wird auf die dortigen Erläuterungen zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen.
  • Das Transportrad (29) weist ebenfalls vier Aufnahmen auf, wobei jede Aufnahme ein erstes, sich radial nach außen erstreckendes Profil (40) aufweist, das ortsfest an dem Transportrad (29) angeordnet ist. Das erste Profil (40) ist an den Seitenränder abgewinkelt. Die abgewinkelten Profilbereiche bilden erste Halterungen (41) zur Aufnahme der äußeren Knickkante (3 a) sowie der inneren Knickkante (4 a) des Packungsmantels (1). Ein zweites Profil (42) erstreckt sich ebenfalls radial nach außen und ist in den Randbereichen ebenfalls abgewinkelt. Die abgewinkelten Bereiche bilden zweite Halterungen (43) zur Aufnahme der anderen äußeren Knickkante (3 b) und der anderen inneren Knickkante (4 b) des Packungsmantels (1). Das zweite Profil (42) ist als Koppel eines Koppelgetriebes mit vier Gelenken ausgeführt, das eine gradlinige Bewegung eines Gestänges (44) in eine schwingende Bewegung des zweiten Profils (42) wandelt. Das Koppelgetriebe weist zwei Schwingen (45) auf, die an einem Ende an in Verlängerung des zweiten Profils (42) angeordneten Auslegern (46) angelenkt sind und die am anderen Ende gelenkig an dem Achskörper (28 b) des Transportrades (29) angelenkt sind. Die Schwingen (45) bewegen sich parallel zu den Seitenwänden (6 a, 5 b) des Packungsmantels (1).
  • Das Gestänge (44) ist zweiteilig ausgeführt. Das Gestänge unterteilt sich in ein abgewinkeltes Teil (44 a) und ein gradliniges Teil (44 b). Der abgewinkelte Teil (44 a) ist an der Unterseite des zweiten Profils (42) angelenkt. An dem gegenüberliegenden Ende ist das abgewinkelte Teil (44 a) gelenkig mit dem gradlinigen Teil (44 b) verbunden. Der gradlinige Teil (44 b) ist an dem gelenkfernen Ende mit einem Abtastelement (47) in Form einer Kurvenrolle verbunden. Der gradlinige Abschnitt (44 b) wird von einem drehfest mit dem Achskörper (28 b) verbundenen Führungselement (48) in Richtung der Drehachse (28 a) des Transportrades (29) zwangsgeführt. Das Abtastelement (47) ist Bestandteil eines Zylinderkurvengetriebes (49). Das Zylinderkurvengetriebe (49) weist koaxial zur Drehachse (28 a) des Transportrades (29) einen ortsfest an dem Rahmen (20) angeordneten Kurvenkörper (50) auf. In dem Kurvenkörper (50) ist eine Zylinderkurve (51) in Form einer Nut eingebracht, die das Abtastelement (47) führt. Ein Abschnitt (52) der Zylinderkurve (51) ist Bestandteil eines in Richtung der Drehachse (28 a) verschieblichen Segmentes (53) des Kurvenkörpers (50). Das Segment (53) ist in einer Kulisse (54) des Kurvenkörpers (50) mittels eines Betätigungsorgans (55) hin- und herbeweglich. Die Bewegung erfolgt mit Hilfe eines der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Antriebs.
  • Nachfolgend wird das Verfahren zum Reduzieren von Rückstellkräften in Packungsmänteln (1) in einer Füllmaschine nach den Figuren 6 und 7 anhand der Figuren 8 a - d näher erläutert.
  • Figur 8 a zeigt eine Aufsicht auf die senkrecht nach unten weisende Aufnahme des Transportrades (29). In dieser Position der Aufnahme wird der lediglich teilweise zu einem Parallelogramm aufgerichtete Packungsmantel (1) in die Aufnahme eingeschoben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Packungsmantel (1) zu einer Raute aufgerichtet, die etwa 1/3 des quadratischen Querschnitts des vollständig aufgerichteten Packungsmantels (1) aufweist. Anschließend wird das Tränsportrad (29) im Uhrzeigersinn (56) um einen Schrittwinkel von 90° weitergedreht, so dass die Aufnahme waagerecht nach links zeigt (vgl. Figur 6). Während dieser Drehung um 90 ° wird das Abtastelement (47) in der Zylinderkurve (51) einwärts in Richtung des Transportrades (29) geführt, wodurch das Gestänge (44) das zweite Profil (42) in die in Figur 8b dargestellte Stillstandsposition verschwenkt. In der in Figur 8b dargestellten Stillstandsposition der Aufnahme, in der diese waagerecht nach links zeigt, ist der Packungsmantel (1) im Querschnitt zu einem Quadrat aufgerichtet. Um nun die von den Knickkanten (3a, b, 4a, b) verursachten Rückstellkräfte in dem Packungsmantel (1) zu reduzieren, wird der Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden (5 a, 6 a bzw. 5 b, 6 b) an den äußeren Knickkanten (3 a bzw. 3 b) auf mehr als 90° vergrößert. In der in Figuren 8b, c dargstellten waagerechten nach links zeigenden Position der Aufnahme befindet sich das Abtastelement (47) in dem Abschnitt (52) des verschieblich angeordneten Segmentes (53) des Kurvenkörpers (50). Mit Hilfe des Betätigungsorgans (55) wird das Segment (53) nunmehr in Richtung der Drehachse (28 a) einwärts in Richtung des Transportrades (29) verschoben, wodurch das zweite Profil (42) in die zur Figur 8 a) entgegengesetzte Position nach Figur 8 c) schwingt. Hierdurch wird der Innenwinkel (39) auf einen Wert von mehr als 90°, im dargestellten Ausführungsbeispiel von etwa 130° vergrößert. Anschließend wird während des Stillstandes in der senkrecht nach links weisenden Position der Aufnahme das Betätigungsorgan (55) zurückgezogen, bis der Abschnitt (52) wieder mit dem Rest der Zylinderkurve (51) fluchtet, wie dies in Figur 8 d) erkennbar ist.
  • Nunmehr erfolgen zwei weitere Drehungen des Transportrades (29) um einen Schrittwinkel von jeweils 90°, wobei der vollständig aufgerichtete und in den Knickkanten überdehnte Packungsmantel (1) seinen quadratischen Querschnitt beibehält. Dies wird dadurch erreicht, dass das Abtastelement (47) während der nachfolgenden beiden Drehungen um Schrittwinkel von jeweils 90° in einem ringförmigen Abschnitt (57) der Zylinderkurve (51) geführt wird. Sobald die Aufnahme horizontal nach rechts weist, wird der aufgerichtete Packungsmantel mit reduzierter Rückstellkraft an eine nachfolgende, der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Transporteinrichtung übergeben. Während der anschließenden Drehung der Aufnahme aus dieser Übergabeposition um 90 ° in die senkrecht nach unten weisende Übernahmeposition (Figur 8 a) wird das Abtastelement (47) in dem nach außen geführten Abschnitt (58) der Zylinderkurve (51) geführt, wodurch das schwenkbewegliche zweite Profil (42) wieder in die in Figur 8 a dargestellte Position zur Übernahme eines weiteren teilaufgerichteten Packungsmantels (1) gelangt.
  • Die in Figuren 9 a - f teilweise dargestellte erfindungsgemäße Füllmaschine entspricht weitgehend der Füllmaschine nach den Figuren 6 und 7. Soweit die Füllmaschine übereinstimmende Bestandteile aufweist, werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Außerdem wird ergänzend auf die Erläuterungen zu der Füllmaschine nach den Figuren 6, 7 Bezug genommen.
  • Der wesentliche Unterschied zwischen der Füllmaschine nach den Figuren 9 a) - f) sowie der Füllmaschine nach den Figuren 6 und 7 besteht darin, dass das Reduzieren der Rückstellkraft ausschließlich während einer Bewegung des aufgerichteten Packungsmantels (1) entlang des Transportweges des Transportrades (29) erfolgt, nicht jedoch während des Stillstands des Transportrades, wie bei den Ausführungsbeispielen der Füllmaschine nach den Figuren 2 bzw. 6 und 7. Die Aufnahmen des Transportrades sind übereinstimmend wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figuren 6 und 7 gestaltet, so dass insoweit auf die dortigen Ausführungen Bezug genommen wird. Die Vorrichtung (32) zum Reduzieren der Rückstellkraft unterscheidet sich von derjenigen für die Füllmaschine nach den Figuren 6 und 7 dadurch, dass kein Abschnitt (52) der Zylinderkurve (51) in einem verschieblichen Segment (53) des Kurvenkörpers (50) angeordnet ist. Ein verschiebliches Segment (53) ist entbehrlich, da die Bewegung des zweiten Profils (42) ausschließlich durch die Bewegung des Abtastelements (47) in der durchgehenden Zylinderkurve (51) während der Drehung des Transportrades (29) hervorgerufen wird.
  • Nachfolgend werden die vollständige Aufrichtung des Packungsmantels und die anschließende Überdehnung der Packungskanten (3 a, b, 4 a, b) näher erläutert:
    • Figuren 9 a), 10 a) zeigen das Transportrad (29) mit senkrecht nach unten zeigender Aufnahme, in der die Übernahme des im Querschnitt zu einem nicht quadratischen Parallelogramm aufgerichteten Packungsmantels (1) erfolgt. Das Abtastelement (47) befindet sich in der Zylinderkurve (51) in maximal möglichem Abstand zu dem Transportrad (29). Während der anschließenden Verdrehung des Transportrades im Uhrzeigersinn (56) um einen Schrittwinkel von 90° wird das Abtastelement (47) auf einem nach innen geführten Abschnitt (59) der Zylinderkurve (51) in Richtung des Transportrades (29) geführt, wodurch das Gestänge (44) das zweite Profil (42) in die in Figuren 9 c), 10 b) dargestellte Position verschwenkt. In dieser Position sind die beiden Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden an den äußeren Knickkanten (3 a, b) auf einen Winkel von mehr als 90°, im dargestellten Ausführungsbeispiel von etwa 140°, vergrößert und dadurch die von den Knickkanten (3 a, b, 4 a, b) ausgehenden Rückstellkräfte reduziert.
  • Sodann wird das Transportrad (29) um einen weiteren Schrittwinkel von 90° weitergedreht, wobei das Abtastelement (47) einen nach außen geführten Abschnitt (58) der Zylinderkurve (51) durchläuft. Dabei wird das zweite Profil (42) mittels des Gestänges (44) in die in Figuren 10 c), 9 e) dargestellte Position geschwenkt, in der der Packungsmantel (1) den gewünschten quadratischen Querschnitt mit reduzierten Rückstellkräften aufweist. Die Aufnahme weist senkrecht nach oben. In dieser Position kann an dem vollständig aufgerichteten Packungsmantel ein Bearbeitungsschritt durchgeführt werden, wie beispielsweise die Ausbildung des Packungsbodens.
  • In der um einen Schrittwinkel von 90° im Uhrzeigersinn (56) weiter gedrehten Position, in der die Aufnahme waagerecht nach rechts zeigt, kann der bearbeitete Packungsmantel (1) an eine nachgeschaltete Transporteinrichtung übergeben werden. Die Drehbewegung zwischen der Position mit senkrecht nach oben weisender Aufnahme in die Position mit waagerecht nach rechts weisender Aufnahme erfolgt ohne weiteres Verschwenken des zweiten Profils. Hierzu wird das Abtastelement (47) in einem ringförmigen, aus Figur 10 c) ersichtlichen Abschnitt (57) der Zylinderkurve (51) geführt.
  • Die vorstehend beschriebene Vorrichtung nach Figur 9 kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die in der Füllmaschine verarbeiteten Kartonagen eine weitgehend gleichbleibende Beschaffenheit haben und für die Reduktion der Rückstellkraft die Größe der Schwingungsamplitude des zweiten Profils (42) nicht verändert werden muss. Die Vorrichtung nach Figuren 6, 7 kommt indes insbesondere in solchen Füllmaschinen zum Einsatz, in denen Packungsmäntel (1) mit unterschiedlicher Kartonbeschaffenheit verarbeitet werden. Über die Einstellung des Hubs des verschieblich geführten Segmentes (53) kann die Amplitude der Schwingbewegung des zweiten Profils (42) an die Beschaffenheit des Kartons angepasst werden. Bezugszeichenliste
    Nr. Bezeichnung Nr. Bezeichnung
    1 Packungsmantel 31 Zweites Profil (Stabprofile)
    2 Magazin 32 Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft
    3 a, b äußere Knickkanten 33 Schubelement
    4 a, b innere Knickkanten 34 Arm
    5 a, b Packungswände 35 Bewegungsantrieb
    6 a, b Packungswände 36 Kante (Winkelprofil)
    7 Entnahmeseite 37 Gegenuhrzeigersinn
    8 Rückhalteelemente 38 Querschnittsdiagonale
    9 Sauggreifer 39 Innenwinkel
    10 Achse 40 erstes Profil
    11 Schwenkarm 41 erste Halterung
    12 Führungsfläche 42 zweites Profil
    13 Führungselemente 43 zweite Halterung
    14 Bewegungsweg 44 Gestänge
    15 a, b Innenwinkel 45 Schwingen
    16 Halteelemente 46 Auslegern
    17 Halteelemente 47 Abtastelement (Kurvenrolle)
    18 -- 48 Führungselement
    19 -- 49 Zylinderkurvengetriebe
    20 Rahmen 50 Kurvenkörper
    21 a, b Halteprofile 51 Zylinderkurve
    22 Aktor 52 Abschnitt
    23 Bewegungsweg 53 Segment
    24 Führungsfläche 54 Kulisse
    25 Halteelement 55 Betätigungsorgan
    26 Transporteinrichtu ng 56 Uhrzeigersinn
    27 Mantelschieber 57 ringförmiger Abschnitt
    28 a Drehachse 58 nach außen geführter Abschn.
    28 b Achskörper 59 nach innen geführter Abschn.
    29 Transportrad
    30 erstes Profil (Winkelprofil)

Claims (12)

  1. Verfahren zum Reduzieren von Rückstellkräften von Packungsmänteln (1) in einer Füllmaschine, wobei jeder flach gefaltete Packungsmantel (1) vier durch parallel verlaufende äußere (3a, b) und innere (4a, b) Knickkanten voneinander getrennte Packungswände (5a, b, 6a, b) aufweist und an den äußeren Knickkanten (3a, b) jeweils ein spitzer Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden(5a, b, 6a, b) eingeschlossen ist, umfassend die Verfahrensschritte,
    - Einbringen von flach gefalteten Packungsmänteln (1) in ein Magazin (2) der Füllmaschine,
    - Entnehmen jeweils eines flach gefalteten Packungsmantels (1) aus dem Magazin (2) und Auffalten des flachgefalteten Packungsmantels (1) zu einem im Querschnitt ein Parallelogramm bildenden aufgerichteten Packungsmantel (1) mit einer Entnahme- und Auffaltvorrichtung und
    - Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels (1) mit Hilfe einer Übergabevorrichtung an eine der Entnahme- und Auffaltvorrichtung nachgeordnete Transporteinrichtung (26) zum Transportieren des aufgerichteten Packungsmantels (1) entlang eines Transportweges, wobei mindestens ein Bearbeitungsschritt an dem aufgericheten Packungsmantel durchgeführt wird, während sich der aufgerichtete Packungsmantel (1) auf dem Transportweg der Transporteinrichtung (26) befindet
    gekennzeichnet durch
    - die Übergabe des aufgerichteten Packungsmantels (1) an eine Transporteinrichtung (26), die ein Transportrad (29) mit mehreren sich radial nach außen erstreckenden Aufnahmen für jeweils einen Packungsmantel (1) aufweist, wobei jede Aufnahme mehrere Profile (30, 31, 40, 42) aufweist, die an und/oder neben den Knickkanten (3a, b) des Packungsmantels (1) zur Anlage bringbar sind, und wobei die Transporteinrichtung (26) einen Antrieb zum Drehen des Transportrades (29) um eine Drehachse aufweist,
    - Reduzieren der Rückstellkraft durch zeitweiliges Vergrößern der Innenwinkels (39) zwischen den Packungswänden (5a, b, 6a, b) an den äußeren Knickkanten (3a, b) auf mehr als 90° während sich der aufgerichtete Packungsmantels (1) auf dem Transportweg der Transporteinrichtung (26) befindet,
    - wobei die Transporteinrichtung (26) schrittweise betrieben wird und das Reduzieren der Rückstellkraft während eines Stillstandes des aufgerichteten Packungsmantels (1) auf dem Transportweg oder während einer Bewegung des aufgerichteten Packungsmantels (1) entlang des Transportwegs erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden (5a, b, 6a, b) an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert werden, indem die äußeren Knickkanten (3a, b) in Richtung einer Querschnittsdiagonale zwischen den äußeren Knickkanten (3a, b) des aufgerichteten Packungsmantels (1) aufeinander zu bewegt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden (5a, b, 6a, b) an den äußeren Knickkanten auf mehr als 90° vergrößert werden, in dem zwei sich gegenüberliegende Packungswände (6a, 5b) parallel zueinander jeweils um eine der beiden äußeren Knickkanten (3a, b) geschwenkt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden (5a, b, 6a, b) an den äußeren Knickkanten auf einen Winkel im Bereich zwischen 120° bis 180° vergrößert wird.
  5. Füllmaschine zum Abfüllen von Produkten in Packungsbehälter umfassend
    - ein Magazin (2) zur Aufnahme von flach gefalteten Packungsmänteln (1) zur Herstellung der Packungsbehälter, wobei jeder flach gefaltete Packungsmantel (1) vier durch parallel verlaufende äußere (3a, b) und innere Knickkanten (4a, b) voneinander getrennte Packungswände (5a, b, 6a, b) aufweist und an den äußeren Knickkanten (3a, b) jeweils ein spitzer Innenwinkel (39) zwischen den Packungswänden (5a, b, 6a, b) eingeschlossen ist,
    - eine Entnahme -und Auffaltvorrichtung zum Entnehmen jeweils eines flach gefalteten Packungsmantels (1) aus dem Magazin (2) und zum Auffalten des flachgefalteten Packungsmantels (1) zu einem im Querschnitt ein Parallelogramm bildenden aufgerichteten Packungsmantel (1),
    - eine Übergabevorrichtung zum Übergeben des aufgerichteten Packungsmantels an eine nachgeordnete Transporteinrichtung (26) zum Transportieren des aufgerichteten Packungsmantels (1) entlang eines Transportweges, gekennzeichnet durch
    - eine an der Transporteinrichtung (26) angeordnete Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft (32) des aufgerichteten Packungsmantels (1) durch zeitweiliges Vergrößern des Innenwinkels (39) zwischen den Packungswänden (5a, b, 6a, b) an den äußeren Knickkanten (3a, b) auf mehr als 90 °,
    - wobei die Transporteinrichtung (26) ein Transportrad (29) mit mehreren sich radial nach außen erstreckenden Aufnahmen für jeweils einen Packungsmantel (1) aufweist,
    - jede Aufnahme mehrere Profile (30, 31, 40, 42) aufweist, die an und/oder neben den Knickkanten (3a, b) des Packungsmantels (1) zur Anlage bringbar sind und
    - wobei die Transporteinrichtung (26) einen Antrieb zum Drehen des Transportrades (29) um eine Drehachse aufweist.
  6. Füllmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Schrittantrieb ausgestaltet ist, mit dem die Aufnahmen für die Packungsmäntel (1) nach dem Drehen des Transportrades (29) um einen Schrittwinkel in eine Stillstandposition bringbar sind und die Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft (32) während des Stillstandes des Transportrades aktivierbar ist.
  7. Füllmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Schrittantrieb ist, mit dem die Aufnahmen für die Packungsmäntel (1) nach dem Drehen des Transportrades (29) um einen Schrittwinkel in eine Stillstandposition bringbar sind und die Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft (32) während des Drehens des Transportrades (29) aktivierbar ist.
  8. Füllmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Aufnahme mindestens ein erstes Profil (30) aufweist, das an einer der beiden äußeren Knickkanten (3b) des Pa-ckungsmantels (1) zur Anlage bringbar ist und
    - die Aufnahme mindestens zwei zweite Profile (31) aufweist, die neben der anderen der beiden äußeren Knickkanten (3a) des Packungsmantels (1) zur Anlage bringbar sind.
  9. Füllmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Aufnahme zwei erste Halterungen (41) aufweist, die eine der beiden äußeren Knickkanten (3a) und eine der beiden inneren Knickkanten (4a) des Packungsmantels (1) aufnehmen,
    - die Aufnahme zwei zweite Halterungen (43) aufweist, die die andere der beiden äußeren Knickkanten (3b) und die andere der beiden inneren Knickkanten (4b) des Packungsmantels (1) aufnehmen,
    - das zwei ersten Halterungen (41) ortsfest an dem Transportrad (29) angeordnet sind und
    - die zweiten Halterungen (43) schwenkbeweglich an dem Transportrad (29) angeordnet sind, so dass durch die Schwenkbewegung der zweiten Halterungen (29) zwei sich gegenüberliegende Packungswände(6a, 5b) parallel zueinander jeweils um eine der beiden äußeren Knickkanten (3a, b) schwenkbar sind.
  10. Füllmaschine nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft (32) ein an mindestens einer der beiden äußeren Knickkanten (3a, b) zeitweilig angreifendes Schubelement (33) umfasst, das in Richtung der zwischen den äußeren Knickkanten (3a,b) des aufgerichteten Packungsmantels (1) verlaufenden Querschnittsdiagonale bewegbar ist.
  11. Füllmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Reduzieren der Rückstellkraft (32)
    - ein Zylinderkurvengetriebe (49) mit einem zylindrischen ortsfesten Kurvenkörper (50), der koaxial zur Drehachse (28 a) des Transportrades (29) angeordnet ist,
    - eine in dem Kurvenkörper (50) angeordnete Zylinderkurve (51),
    - ein in der Zylinderkurve (51) geführtes Abtastelement (47) und
    - ein Gestänge (44), das an einer Seite mit dem Abtastelement (47) und an der anderen Seite mit den zweiten, schwenkbaren Halterungen (43) verbunden ist,
    aufweist.
  12. Vorrichtung-nach Anspruch 6 und 11, dadurch
    gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt (52) der Zylinderkurve (51) in einem in Richtung der Drehachse (28 a) verschieblichen Segment (53) des Kurvenkörpers (50) angeordnet ist.
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