EP3626636A1 - Verpackungsmaschine mit greifersystem - Google Patents

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EP3626636A1
EP3626636A1 EP19197155.5A EP19197155A EP3626636A1 EP 3626636 A1 EP3626636 A1 EP 3626636A1 EP 19197155 A EP19197155 A EP 19197155A EP 3626636 A1 EP3626636 A1 EP 3626636A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gripper
packaging
packaging trays
conveyor
work station
Prior art date
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Granted
Application number
EP19197155.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3626636B1 (de
Inventor
Peter Buchberger
Christoph Wagner
Bernd Höpner
Albert Gabler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Original Assignee
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG filed Critical Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Publication of EP3626636A1 publication Critical patent/EP3626636A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3626636B1 publication Critical patent/EP3626636B1/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B43/00Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/42Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation
    • B65B43/46Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation using grippers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B43/00Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/42Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation
    • B65B43/52Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation using roller-ways or endless conveyors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B7/00Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/162Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by feeding web material to securing means

Definitions

  • the present invention relates to a packaging machine with a gripper system and a method for operating such a packaging machine.
  • Another gripper system is from the EP 2 208 672 B1 is known in which two grippers can be moved independently of one another along a transport direction, and the first gripper moves the packaging trays from the feed conveyor into the work station and the second gripper moves the packaging trays out of the work station and onto the discharge conveyor.
  • the object of the present invention is therefore to provide a packaging machine with an improved gripper system.
  • a packaging machine comprises a work station, a feed conveyor, a discharge conveyor, a control system and a gripper system, the gripper system being one comprises first and a second gripper, each movable along a transport direction.
  • Each gripper in turn comprises at least two gripper arms which can move against one another in order to open and close the gripper, and the gripper arms can expediently have fork-like structures to accommodate one or more packaging trays.
  • the first gripper is configured to move one or more packaging trays from the feed conveyor to the work station, and the second gripper is configured to move and place one or more packaging trays from the work station to the removal conveyor.
  • the feed conveyor and the discharge conveyor can be, for example, belt conveyors, on whose conveyor belts the packaging trays are transported.
  • the control system of the packaging machine is configured to move the first gripper independently of the second gripper. This applies, for example, to the direction of movement as well as the speed, the acceleration and the start and end time. Furthermore, the control system is configured to control the movements of the two grippers in such a way that a collision of the grippers is prevented. This collision prevention applies both to the case that both grippers are moved at the same time and to the case that only one gripper is moved.
  • the loading and unloading of the work station can thus take place at the best possible cycle times, the two processes advantageously being able to take place in parallel and, at the same time, the movements of the grippers being able to be adapted to the settings of the feed and discharge conveyors.
  • the control system is preferably configured to control the second gripper in such a way that the packaging trays are placed on the continuously or clocked moving conveyor in such a way that an equidistant flow of packaging trays is generated thereon.
  • the conveyor therefore moves in cycles or always at the same speed, and the packaging trays transported by it are all at the same distance from one another. This applies both to packaging trays within a group, which are processed simultaneously in the work station and moved by the gripper, and to the two neighboring packaging trays of a first group and the following group.
  • Such a homogeneous, equidistant flow of packaging trays is particularly advantageous for further processing in subsequent work stations. It is now possible to run the conveyor belt at a constant speed, the speed being set so that exactly the required space is made available on the conveyor while the packaging tray or a group of packaging trays is moving into the work station and is moved out of the work station again.
  • control system is configured to control the gripper system in such a way that when the packaging trays are gripped on the feed conveyor, the first gripper executes a movement that is synchronous with its conveying movement.
  • control system is configured to control the gripper system in such a way that when the packaging trays are placed on the conveyor, the second gripper executes a movement that is synchronous with its conveying movement.
  • the gripper moves at the same speed as the conveyor when opening and setting down the packaging trays. This prevents the packaging trays from twisting and slipping on the conveyor and thus prevents corresponding impairments in subsequent work stations.
  • the control system is preferably configured to control the gripper system such that the first gripper is stationary in the transport direction when the packaging trays are deposited in the work station.
  • the movement of the gripper is therefore braked to a standstill so that the packaging can be placed smoothly at a defined point.
  • the gripper is braked in a well-controlled manner so that the product in the packaging tray does not spill or splash out. This will affect the filling quantity and quality of the product and contamination of the workstation.
  • the packaging tray can be sealed with a constant quality, since it is ensured that the packaging trays are not displaced.
  • control system is configured to control the gripper system such that the second gripper is stationary in the transport direction when the packaging trays are gripped in the work station. This also ensures that there is no relative movement of the gripper and packaging trays, so that the contents of the packaging trays are not impaired or are held at an angle in the gripper.
  • the gripper system has a separate, separately controllable drive for each of the grippers. Since the drives available today, for example servo or stepper motors, are cheap, low-maintenance and precise to control, a separate drive per gripper is preferable to a clutch mechanism, although this would also be conceivable. In addition, such a concept enables the gripper system to be adapted to different requirements, for example packaging sizes or cycle speeds, for which purpose only adjustments to the control system, that is to say in particular the control software, are necessary. Apart from replacing the gripper arms, no further change to a clutch or transmission linkage or gearbox is necessary.
  • the gripper system has a first transport carriage, to which the first gripper is connected, and a second transport carriage, to which the second gripper is connected, and the grippers can be moved by means of the transport carriage.
  • a system is particularly advantageous for power transmission and thus for driving the grippers, wherein the transport slides can be slidably mounted, for example, on two guide rods. There are only slight frictional forces during the movement of the slide and the power transmission of the respective drive to the slide can take place efficiently, also through a mechanically simple structure.
  • the transport slides provide a basis for attaching the grippers or the gripper arms, which makes them particularly easy to replace and the packaging machine can thus be adapted to different packaging trays. Since the attachment or attachment of the grippers is thus standardized, the control system can be programmed particularly easily depending on the dimensions of the grippers used in each case.
  • control system is configured to collision-free the first transport slide with the first gripper and at least in phases simultaneously with the to move the second carriage with the second gripper. Because of the quasi-standardized structure of the gripper system described above, the control system can be programmed particularly easily depending on the dimensions of the interchangeable grippers. Accordingly, the movements of the transport slides are also the basis for the movement profiles of the grippers. The control system ensures that neither the transport slides nor the grippers collide with each other.
  • the work station comprises a lower tool part and an upper tool part, one or both of which can be moved to open and close the work station, and the control system is configured to ensure that the first gripper and / or the second gripper are collision-free and at least in phases at the same time to move with the lower tool part and / or the upper tool part.
  • the control system can be programmed such that the grippers initially move outside the work station during opening or closing, for example in order to approach the packaging trays to be picked up by the feeder, or to still place packaging trays on the discharge conveyor.
  • the discharge conveyor can either perform a clocked or - preferably - a continuous conveying movement.
  • FIG 1 shows a schematic view of a packaging machine 1 in the form of a tray sealing machine with a work station 3, a feed conveyor 5 and a discharge conveyor 7.
  • a gripper system 9 comprises a first gripper 11 and a second gripper 13.
  • the gripper 11 is arranged to move the packaging trays 15 from the feed conveyor 5 into the work station 3 and the second gripper 13 is arranged to move the packaging trays 15 out of the work station 3 and place them on the discharge conveyor 7.
  • the first gripper 11 is slidably mounted on a guide linkage 19 by means of a first transport carriage 17 and the second gripper 13 is displaceably supported by means of a second transport carriage 18.
  • the linear movement of the transport slides 17, 18 and thus the grippers 11, 13 is each caused by a drive 21, for example an electric motor, various possibilities for power transmission being conceivable, for example, as shown, a drivable shaft 23 or a gear rail Mechanism or other mechanisms.
  • the gripping movements of the grippers are initiated via coupling mechanisms or separate drives (not shown).
  • the work station 3 can comprise a lower tool part 25 and an upper tool part 27, one or both of which can be movable in order to open and close the work station 3. If the work station is a sealing tool, for example, the lower sealing tool part 25 can be raised up to the contact with the upper sealing tool part 27 in order to close the sealing tool 3.
  • An upper film 29 is used to seal the packaging trays 15.
  • the feed conveyor 5 and the discharge conveyor 7 can each be a belt conveyor, on the top of which the packaging trays 15 rest and are thus transported.
  • the grippers 11, 13 the packaging trays 15 are conveyed into and out of the work station 3 in the transport direction T, two packaging trays 15 being shown in the work station 3 here.
  • a control system 31 is connected to all drives 21 in order to control them electronically, a line connection 33 with the drive 21 of the second gripper 13 being shown here only as an example.
  • the control system 31 can also control a drive of the sealing tool lower part 25 and other functions of the packaging machine 1, such as drives for the feed and discharge conveyors 5, 7, sealing heating and other, in accordance with a previous programming.
  • Figure 2 shows a schematic plan view of a packaging machine 1.
  • the grippers 11, 13 are shown in an open state, ie the gripper arms 35 are moved into an outer position perpendicular to the transport direction T.
  • the gripper arms 35 can move inwards from there in order to grip the packaging trays 15 with projections 37.
  • the packaging trays 15 can rest on the projections 37, for example, with their side surfaces widening upward or with laterally projecting upper horizontal edges.
  • the process step following this illustration would be gripping and moving the packaging trays 15 located on the feed conveyor 5 into the work station 3 by the first gripper 11 and gripping and moving the packaging trays 15 located in the work station 3 through the second gripper 13, with the the conveyor 7 drawn packaging trays 15 are moved further to the left.
  • the packaging trays 15 can ideally be placed on the conveyor 7 in such a way that all packaging trays 15, that is to say in particular also the adjacent packaging trays 15 of two successive process cycles, are at an equal distance d from one another. This takes place synchronized with the conveying speed of the discharge conveyor 7, so that an equidistant flow S of packaging trays 15 is formed on the discharge conveyor 7.
  • One or more packaging trays 15 are gripped on a feed conveyor 5 by means of a first gripper 11.
  • a second gripper 13 By means of a second gripper 13, one or more packaging trays 15 are gripped in a work station 3, these packaging trays 15 being sealed, for example, if the work station 3 is a sealing station.
  • the first gripper 11 then moves with the packaging trays 15 that are still unsealed into the work station 3 and moving the second gripper 13 with the sealed packaging trays 15 to a discharge conveyor 7.
  • the packaging trays 15 of the first gripper 11 are put down in the work station 3, and the packaging trays 15 of the second gripper 13 are put down on the discharge conveyor 7.
  • the movements of the first and second grippers 11, 13 take place independently of one another and a control system 31 controls the movements such that collisions of the two grippers 11, 13 are prevented.
  • the discharge conveyor 7 carries out a continuous conveying movement, i.e. it is operated at a constant conveying speed during the entire operation of the packaging machine 1.
  • the second gripper 13 places the packaging trays 15 on the conveyor 7 in order to generate an equidistant flow S of packaging trays 15 thereon. All the packaging trays 15 on the conveyor 7 are therefore at the same distance from one another, in particular also those which have been deposited next to one another by two different process cycles.
  • the duration of a process cycle that is to say the movement of the packaging trays 15 by the grippers 11, 13, is coordinated with the conveying speed of the discharge conveyor 7.
  • the first gripper 11 executes a movement that is synchronous in speed with the conveying movement of the feed conveyor 5.
  • the second gripper 13 executes a movement that is synchronized in speed with the conveying movement of the conveyor 7.
  • the gripping and / or moving of the first and / or second gripper 11, 13 preferably takes place at least in phases at the same time as the work station 3 is opened and / or closed.
  • the first gripper 11 is preferably moved by means of a first transport carriage 17 and the second gripper 13 is moved by means of a second transport carriage 18, the movement of the first gripper 11 and the first transport carriage 17 collision-free and at least in phases simultaneously with the movement of the second gripper 13 and the second Transport carriage 18 takes place.
  • first and second grippers 11, 13 can be moved independently of one another, they can e.g. It may be useful, for example, to coordinate the movements with one another by means of the control system 31 in such a way that the available movement spaces are used in the best possible way without collisions and thus the process time is minimized.

Abstract

Verpackungsmaschine (1) mit einer Arbeitsstation (3), einem Zuförderer (5), einem Abförderer (7), einem Steuerungssystem (31) und einem Greifersystem (9), wobei das Greifersystem (9) einen ersten und einen zweiten jeweils in einer Transportrichtung (T) verschiebbaren Greifer (11, 13) umfasst. Der erste Greifer (11) ist dazu konfiguriert, eine oder mehrere Verpackungsschalen (15) von dem Zuförderer (5) in die Arbeitsstation (3) zu bewegen, und der zweite Greifer (13) ist dazu konfiguriert, eine oder mehrere Verpackungsschalen (15) aus der Arbeitsstation (3) zu dem Abförderer (7) zu bewegen. Das Steuerungssystem (31) ist dazu konfiguriert, den ersten Greifer (11) unabhängig von dem zweiten Greifer (13) zu bewegen, und ist des Weiteren dazu konfiguriert, die Bewegungen der beiden Greifer (11, 13) derart zu steuern, dass eine Kollision der Greifer (11, 13) verhindert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine mit einem Greifersystem sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Verpackungsmaschine.
  • Bei Verpackungsmaschinen mit einer Arbeitsstation, beispielsweise einer Schalenverschließmaschine, einer Siegelstation oder einem Traysealer, ist es bekannt, Greifersysteme zu verwenden, um Verpackungsschalen von einem Zuförderer in die Arbeitsstation hinein und anschließend wieder aus der Arbeitsstation heraus auf einen Abförderer zu bewegen. So beschreibt die EP 0 680 880 B1 einen Greifer mit zwei gegenüberliegenden Greiferarmen, die sich öffnen und schließen, um mehrere entlang einer Transportspur hintereinander angeordnete Verpackungen gleichzeitig aufzunehmen und zu bewegen. Der Greifer ist dabei an parallel zur Transportrichtung angeordneten Schienen gelagert und bewegt sich in beide Richtungen entlang der Transportspur, angetrieben durch einen Elektromotor. Beim Greifen und Aufnehmen der Verpackungen von dem Zuförderer kann der Greifer so gesteuert werden, dass er sich mit derselben Geschwindigkeit wie der Zuförderer und damit wie die Verpackungsschalen bewegt. Da der Greifer jedoch im selben Moment die in der Arbeitsstation befindlichen, beispielsweise bereits versiegelten, Verpackungsschalen greift, um diese auf den Abförderer zu bewegen, vollzieht er eine Relativbewegung gegenüber diesen, ruhenden Verpackungsschalen.
  • Ein weiteres Greifersystem ist aus der EP 2 208 672 B1 bekannt, bei welchem zwei Greifer unabhängig voneinander entlang einer Transportrichtung bewegbar sind, und der erste Greifer die Verpackungsschalen von dem Zuförderer in die Arbeitsstation hinein bewegt und der zweite Greifer die Verpackungsschalen aus der Arbeitsstation hinaus und auf den Abförderer bewegt.
  • Die bislang verwendeten Greifersysteme weisen Nachteile bezüglich der Taktung sowie der Handhabung der Verpackungen auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Verpackungsmaschine mit einem verbesserten Greifersystem bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine umfasst eine Arbeitsstation, einen Zuförderer, einen Abförderer, ein Steuerungssystem und ein Greifersystem, wobei das Greifersystem einen ersten und einen zweiten jeweils entlang einer Transportrichtung verschiebbaren Greifer umfasst. Jeder Greifer wiederum umfasst zumindest zwei Greiferarme, welche sich gegeneinander bewegen können, um den Greifer zu öffnen und zu schließen, und wobei die Greiferarme zweckmäßig gabelartige Strukturen aufweisen können, um eine oder mehrere Verpackungsschalen aufzunehmen. Dabei ist der erste Greifer dazu konfiguriert, eine oder mehrere Verpackungsschalen von dem Zuförderer in die Arbeitsstation zu bewegen, und der zweite Greifer ist dazu konfiguriert, eine oder mehrere Verpackungsschalen aus der Arbeitsstation zu dem Abförderer zu bewegen und auf diesem abzulegen. Der Zuförderer und der Abförderer können beispielsweise Bandförderer sein, auf deren Transportbändern die Verpackungsschalen transportiert werden. Das Steuerungssystem der Verpackungsmaschine ist dazu konfiguriert, den ersten Greifer unabhängig von dem zweiten Greifer zu bewegen. Dies betrifft beispielsweise sowohl die Bewegungsrichtung als auch die Geschwindigkeit, die Beschleunigung sowie den Start- und Endzeitpunkt. Des Weiteren ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die Bewegungen der beiden Greifer derart zu steuern, dass eine Kollision der Greifer verhindert ist. Diese Kollisionsverhinderung gilt sowohl für den Fall, dass beide Greifer gleichzeitig bewegt werden, als auch für den Fall, dass lediglich ein Greifer bewegt wird. Das Be- und Entladen der Arbeitsstation kann damit unter bestmöglichen Taktzeiten erfolgen, wobei die beiden Vorgänge zweckmäßig parallel erfolgen können und gleichzeitig die Bewegungen der Greifer an die Einstellungen des Zu- bzw. Abförderers angepasst werden können. Durch die Verhinderung von Kollisionen der beiden Greifer durch das Steuerungssystem kann es nicht zu Schäden an dem Greifersystem oder den Verpackungen und Produkten kommen.
  • Vorzugsweise ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, den zweiten Greifer so zu steuern, dass die Verpackungsschalen auf dem kontinuierlich oder getaktet bewegten Abförderer derart abgelegt werden, dass auf diesem ein äquidistanter Strom von Verpackungsschalen erzeugt wird. Der Abförderer bewegt sich also getaktet oder stets mit gleicher Geschwindigkeit, und die von ihm transportierten Verpackungsschalen haben alle den gleichen Abstand zueinander. Dies gilt sowohl für Verpackungsschalen innerhalb einer Gruppe, welche gleichzeitig in der Arbeitsstation verarbeitet und durch den Greifer bewegt werden, als auch für die zwei benachbarten Verpackungsschalen einer ersten Gruppe und der darauffolgenden. Ein solch homogener, äquidistanter Strom von Verpackungsschalen ist besonders vorteilhaft für die weitere Verarbeitung in anschließenden Arbeitsstationen. Es ist also nun möglich, das Abförderband mit einer konstanten Geschwindigkeit zu fahren, wobei die Geschwindigkeit so eingestellt ist, dass exakt der benötigte Raum auf dem Abförderer zur Verfügung gestellt wird, während die Verpackungsschale oder eine Gruppe von Verpackungsschalen in die Arbeitsstation hinein bewegt, verarbeitet und wieder aus der Arbeitsstation heraus bewegt wird.
  • In einer vorteilhaften Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, das Greifersystem derart zu steuern, dass der erste Greifer beim Greifen der Verpackungsschalen auf dem Zuförderer eine zu dessen Förderbewegung geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführt. Dies bedeutet, dass der Greifer sich zunächst entgegen der Transportrichtung neben den aufzunehmenden Verpackungsschalen positioniert, so dass die Greiferarme sich beidseits der Verpackungsschalen befinden, sich der Greifer dann schließt und er sich dabei mit der exakt selben Geschwindigkeit wie der Zuförderer bewegt, sodass die Relativgeschwindigkeit zwischen Greifer und Verpackungsschalen Null ist. Es kommt also zu keinem Stoß der Verpackungsschalen gegen den Greifer bzw. gegen dessen Gabelstrukturen und es wird dadurch ein Verrutschen oder Herausspritzen des Produkts aus der noch offenen Verpackungsschale verhindert. Ebenso kommt es zu keinem Verrutschen der Verpackungsschalen auf dem Zuförderer und dadurch auch zu keinem Herunterfallen der Verpackungsschalen von dem Zuförderer oder einem schrägen Einklemmen der Verpackungsschalen in dem Greifer. Andererseits ist es nicht mehr nötig, den Zuförderer zu stoppen, damit der Greifer die Verpackungsschalen ohne Relativgeschwindigkeit fassen kann, was die Prozesszeiten verringert.
  • In einer besonders vorteilhaften Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, das Greifersystem derart zu steuern, dass der zweite Greifer beim Ablegen der Verpackungsschalen auf dem Abförderer eine zu dessen Förderbewegung geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführt. Wie für das Aufnehmen der Verpackungsschalen beschrieben, bewegt sich der Greifer also beim Öffnen und damit Ablegen der Verpackungsschalen mit derselben Geschwindigkeit wie der Abförderer. Dadurch wird ein Verdrehen und Verrutschen der Verpackungsschalen auf dem Abförderer verhindert und damit entsprechende Beeinträchtigungen bei anschließenden Arbeitsstationen vermieden. Es sind also keine manuellen Eingriffe oder Stopps der Verpackungsmaschine mehr nötig, um verrutschte Verpackungen zu entnehmen oder auszurichten, was Zeit und damit Produktionskosten spart. Ebenso ist es nicht mehr nötig, den Abförderer zu stoppen, um die Verpackungsschalen ohne Relativgeschwindigkeit abzulegen.
  • Bevorzugt ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, das Greifersystem derart zu steuern, dass der erste Greifer beim Ablegen der Verpackungsschalen in der Arbeitsstation in Transportrichtung stationär ist. Die Bewegung des Greifers wird also bis zum Stillstand abgebremst, um die Verpackungen an definierter Stelle ruckfrei abzulegen. Dabei erfolgt das Abbremsen des Greifers wohl dosiert, um auch hierbei kein Herausschwappen oder -spritzen des in der Verpackungsschale befindlichen Produkts zu verursachen. Somit werden Beeinträchtigungen an Füllmenge und Qualität des Produkts sowie Verunreinigungen der Arbeitsstation verhindert. Außerdem kann beispielsweise ein Versiegeln der Verpackungsschale mit stets gleichbleibender Qualität erfolgen, da sichergestellt ist, dass die Verpackungsschalen nicht verschoben sind.
  • In einer gängigen Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, das Greifersystem derart zu steuern, dass der zweite Greifer beim Greifen der Verpackungsschalen in der Arbeitsstation in Transportrichtung stationär ist. Auch hierbei ist somit sichergestellt, dass es keine Relativbewegung von Greifer und Verpackungsschalen gibt, so dass der Inhalt der Verpackungsschalen nicht beeinträchtigt wird oder diese schief im Greifer gehalten werden.
  • Idealerweise weist das Greifersystem für jeden der Greifer jeweils einen eigenen, separat steuerbaren Antrieb auf. Da die heutzutage verfügbaren Antriebe, beispielsweise Servo- oder Schrittmotoren, günstig, wartungsarm und präzise zu steuern sind, ist ein eigener Antrieb pro Greifer einem Kupplungsmechanismus vorzuziehen, wobei dieser jedoch auch denkbar wäre. Zudem ermöglicht ein solches Konzept die Anpassung des Greifersystems an unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise Verpackungsgrößen oder Taktgeschwindigkeiten, wozu lediglich Anpassungen des Steuerungssystems, also insbesondere der Steuerungssoftware, nötig sind. Abgesehen von einem Tausch der Greiferarme ist also keine weitere Änderung eines Kupplungs- oder Übersetzungsgestänges oder -getriebes nötig.
  • In einer zweckmäßigen Variante weist das Greifersystem einen ersten Transportschlitten, mit dem der erste Greifer verbunden ist, und einen zweiten Transportschlitten, mit dem der zweite Greifer verbunden ist, auf, und die Greifer sind mittels der Transportschlitten bewegbar. Ein solches System ist besonders vorteilhaft zur Kraftübertragung und damit zum Antrieb der Greifer, wobei die Transportschlitten beispielsweise auf zwei Führungsstangen gleitend gelagert sein können. Es treten bei der Bewegung der Schlitten nur geringe Reibungskräfte auf und die Kraftübertragung des jeweiligen Antriebs auf den Schlitten kann effizient erfolgen, auch durch einen mechanisch einfachen Aufbau. Zudem bieten die Transportschlitten eine Basis für die Anbringung der Greifer bzw. der Greiferarme, wodurch diese besonders einfach ausgetauscht werden können und die Verpackungsmaschine so an unterschiedliche Verpackungsschalen angepasst werden kann. Da somit die Anbringung bzw. Befestigung der Greifer standardisiert ist, kann das Steuerungssystem besonders einfach in Abhängigkeit der Maße der jeweils verwendeten Greifer programmiert werden.
  • In einer bevorzugten Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, den ersten Transportschlitten mit dem ersten Greifer kollisionsfrei und zumindest phasenweise gleichzeitig mit dem zweiten Transportschlitten mit dem zweiten Greifer zu bewegen. Aufgrund des zuvor beschriebenen, quasi standardisierten Aufbaus des Greifersystems kann das Steuerungssystem besonders einfach in Abhängigkeit der Abmessungen der austauschbaren Greifer programmiert werden. Entsprechend sind die Bewegungen der Transportschlitten auch Basis für die Bewegungsprofile der Greifer. Das Steuerungssystem sorgt dabei dafür, dass weder die Transportschlitten noch die Greifer miteinander kollidieren.
  • In einer gängigen Variante umfasst die Arbeitsstation ein Werkzeugunterteil und ein Werkzeugoberteil, wovon eines oder beide bewegbar sind, um die Arbeitsstation zu öffnen und zu schließen, und das Steuerungssystem ist dazu konfiguriert, den ersten Greifer und/oder den zweiten Greifer kollisionsfrei und zumindest phasenweise gleichzeitig mit dem Werkzeugunterteil und/oder dem Werkzeugoberteil zu bewegen. So kann das Steuerungssystem derart programmiert sein, dass die Greifer sich zunächst während des Öffnens bzw. des Schließens außerhalb der Arbeitsstation bewegen, um sich beispielsweise den von dem Zuförderer aufzunehmenden Verpackungsschalen anzunähern, oder um noch Verpackungsschalen auf dem Abförderer abzulegen. Es ist jedoch auch möglich, die Greifer bereits abschnittsweise in die sich öffnende Arbeitsstation einzufahren, soweit dies die Abmessungen erlauben, ohne dass eine Kollision stattfindet. Beide Möglichkeiten bringen eine Zeitersparnis und damit verkürzte Taktzeiten mit sich.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • Greifen einer oder mehrerer Verpackungsschalen auf einem Zuförderer mittels eines ersten Greifers,
    • Greifen einer oder mehrerer Verpackungsschalen in einer Arbeitsstation mittels eines zweiten Greifers,
    • Bewegen des ersten Greifers mit den Verpackungsschalen in die Arbeitsstation,
    • Bewegen des zweiten Greifers mit den Verpackungsschalen zu einem Abförderer,
    • Ablegen der vom ersten Greifer ergriffenen Verpackungsschalen in der Arbeitsstation,
    • Ablegen der mittels des zweiten Greifers ergriffenen Verpackungsschalen auf dem Abförderer,
    • wobei die Bewegungen des ersten und des zweiten Greifers unabhängig voneinander erfolgen und ein Steuerungssystem die Bewegungen der beiden Greifer derart steuert, dass Kollisionen der beiden Greifer verhindert werden. Damit ergeben sich die vorstehend im Hinblick auf die Verpackungsmaschine beschriebenen Vorteile.
  • Besonders günstig ist es, wenn der zweite Greifer die Verpackungsschalen so auf dem Abförderer ablegt, dass auf dem Abförderer ein äquidistanter Strom von Verpackungsschalen erzeugt wird. Dabei kann der Abförderer entweder eine getaktete oder - bevorzugt - eine kontinuierliche Förderbewegung ausführen.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
  • Figur 1:
    eine seitliche schematische Ansicht einer Verpackungsmaschine,
    Figur 2:
    eine schematische Draufsicht auf eine Verpackungsmaschine.
  • Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Verpackungsmaschine 1 in Form einer Schalenverschließmaschine mit einer Arbeitsstation 3, einem Zuförderer 5 und einem Abförderer 7. Ein Greifersystem 9 umfasst einen ersten Greifer 11 und einen zweiten Greifer 13. In der Arbeitsstation 3 befinden sich zwei Verpackungsschalen 15 und der erste Greifer 11 ist angeordnet, um die Verpackungsschalen 15 vom Zuförderer 5 in die Arbeitsstation 3 zu bewegen und der zweite Greifer 13 ist angeordnet, um die Verpackungsschalen 15 aus der Arbeitsstation 3 heraus zu bewegen und auf dem Abförderer 7 abzulegen. Der erste Greifer 11 ist mittels eines ersten Transportschlittens 17 und der zweite Greifer 13 ist mittels eines zweiten Transportschlittens 18 verschiebbar an einem Führungsgestänge 19 gelagert. Die lineare Bewegung der Transportschlitten 17, 18 und damit der Greifer 11, 13 wird von jeweils einem Antrieb 21, beispielsweise einem Elektromotor, veranlasst, wobei verschiedene Möglichkeiten zur Kraftübertragung denkbar sind, zum Beispiel wie gezeigt eine vortreibbare Welle 23 oder auch ein Zahnrad-Schienen-Mechanismus oder andere Mechanismen. Über Kupplungsmechanismen oder eigene Antriebe werden die Greifbewegungen der Greifer veranlasst (nicht gezeigt). Die Arbeitsstation 3 kann ein Werkzeugunterteil 25 und ein Werkzeugoberteil 27 umfassen, wobei eines oder beide davon bewegbar sein können, um die Arbeitsstation 3 zu öffnen und zu schließen. Ist die Arbeitsstation beispielsweise ein Siegelwerkzeug, so kann das Siegelwerkzeugunterteil 25 nach oben bis zum Kontakt mit dem Siegelwerkzeugoberteil 27 anhebbar sein, um das Siegelwerkzeug 3 zu schließen. Eine Oberfolie 29 dient zum Versiegeln der Verpackungsschalen 15. Der Zuförderer 5 und der Abförderer 7 kann jeweils ein Bandförderer sein, auf dessen Oberseite die Verpackungsschalen 15 aufliegen und so transportiert werden. Durch die Greifer 11, 13 werden die Verpackungsschalen 15 in Transportrichtung T in die Arbeitsstation 3 hinein und anschließend wieder heraus befördert, wobei hier zwei Verpackungschalen 15 in der Arbeitsstation 3 befindlich gezeigt sind. Ein Steuerungssystem 31 ist mit allen Antrieben 21 verbunden, um diese elektronisch zu steuern, wobei hier nur beispielhaft eine Leitungsverbindung 33 mit dem Antrieb 21 des zweiten Greifers 13 gezeigt ist. Das Steuerungssystem 31 kann dabei auch einen Antrieb des Siegelwerkzeugunterteils 25 sowie weiterer Funktionen der Verpackungsmaschine 1, wie Antriebe für die Zu- und Abförderer 5, 7, Siegelheizung und anderes mehr, entsprechend einer vorangegangenen Programmierung, steuern.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Verpackungsmaschine 1. Die Greifer 11, 13 sind in einem geöffneten Zustand gezeigt, d.h. die Greiferarme 35 sind in eine senkrecht zur Transportrichtung T äußere Position bewegt. Die Greiferarme 35 können sich von dort nach innen bewegen, um mit Vorsprüngen 37 die Verpackungsschalen 15 zu greifen. Dabei können die Verpackungsschalen 15 beispielsweise mit ihren sich nach oben verbreiternden Seitenflächen oder mit seitlich überstehenden oberen horizontalen Rändern an den Vorsprüngen 37 aufliegen. Der zu dieser Abbildung nachfolgende Prozessschritt wäre das Greifen und in die Arbeitsstation 3 Hineinbewegen der auf dem Zuförderer 5 befindlichen Verpackungsschalen 15 durch den ersten Greifer 11 sowie das Greifen und Herausbewegen der in der Arbeitsstation 3 befindlichen Verpackungsschalen 15 durch den zweiten Greifer 13, wobei die auf dem Abförderer 7 gezeichneten Verpackungsschalen 15 währenddessen weiter nach links bewegt werden. Das Ablegen der Verpackungsschalen 15 auf dem Abförderer 7 kann dabei idealerweise so erfolgen, dass alle Verpackungsschalen 15, also insbesondere auch die benachbarten Verpackungsschalen 15 zweier aufeinanderfolgender Prozesstakte, einen gleichen Abstand d zueinander aufweisen. Dies erfolgt synchronisiert mit der Fördergeschwindigkeit des Abförderers 7, so dass ein äquidistanter Strom S von Verpackungsschalen 15 auf dem Abförderer 7 gebildet wird.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 1 erläutert.
  • Mittels eines ersten Greifers 11 werden eine oder mehrere Verpackungsschalen 15 auf einem Zuförderer 5 gegriffen. Mittels eines zweiten Greifers 13 werden eine oder mehrere Verpackungsschalen 15 in einer Arbeitsstation 3 gegriffen, wobei diese Verpackungsschalen 15 beispielsweise versiegelt sind, wenn es sich bei der Arbeitsstation 3 um eine Siegelstation handelt. Anschließend findet ein Bewegen des ersten Greifers 11 mit den noch unversiegelten Verpackungsschalen 15 in die Arbeitsstation 3 und ein Bewegen des zweiten Greifers 13 mit den versiegelten Verpackungsschalen 15 zu einem Abförderer 7 statt. Es folgt das Ablegen der Verpackungsschalen 15 des ersten Greifers 11 in der Arbeitsstation 3, sowie das Ablegen der Verpackungsschalen 15 des zweiten Greifers 13 auf dem Abförderer 7. Dabei erfolgen die Bewegungen des ersten und zweiten Greifers 11, 13 unabhängig voneinander und ein Steuerungssystem 31 steuert die Bewegungen derart, dass Kollisionen der beiden Greifer 11, 13 verhindert werden.
  • Typischerweise führt der Abförderer 7 eine kontinuierliche Förderbewegung aus, d.h. er wird während des gesamten Betriebs der Verpackungsmaschine 1 mit einer konstanten Fördergeschwindigkeit betrieben. Dabei legt der zweite Greifer 13 die Verpackungsschalen 15 so auf dem Abförderer 7 ab, um auf diesem einen äquidistanten Strom S von Verpackungsschalen 15 zu erzeugen. Es haben also alle Verpackungsschalen 15 auf dem Abförderer 7 den gleichen Abstand zueinander, insbesondere auch jene, welche von zwei unterschiedlichen Prozesstakten nebeneinander abgelegt wurden. Um den äquidistanten Strom S von Verpackungsschalen 15 zu erzeugen, wird die zeitliche Dauer eines Prozesstakts, also die Bewegung der Verpackungsschalen 15 durch die Greifer 11, 13, mit der Fördergeschwindigkeit des Abförderers 7 koordiniert.
  • In einer vorteilhaften Variante führt der erste Greifer 11 beim Greifen der Verpackungsschalen 15 auf dem Zuförderer 5 eine zur Förderbewegung des Zuförderers 5 geschwindigkeitssynchrone Bewegung aus.
  • In einerweiteren vorteilhaften Variante führt der zweite Greifer 13 beim Ablegen der Verpackungsschalen 15 auf dem Abförderer 7 eine zur Förderbewegung des Abförderers 7 geschwindigkeitssynchrone Bewegung aus.
  • Bevorzugt findet das Greifen und/oder Bewegen des ersten und/oder zweiten Greifers 11, 13 zumindest phasenweise gleichzeitig mit einem Öffnen und/oder Schließen der Arbeitsstation 3 statt.
  • Vorzugsweise wird der erste Greifer 11 mittels eines ersten Transportschlittens 17 und der zweite Greifer 13 mittels eines zweiten Transportschlittens 18 bewegt, wobei die Bewegung des ersten Greifers 11 und des ersten Transportschlittens 17 kollisionsfrei und zumindest phasenweise gleichzeitig mit der Bewegung des zweiten Greifers 13 und des zweiten Transportschlittens 18 erfolgt.
  • Ausgehend von den oben dargestellten Ausführungsformen einer Verpackungsmaschine 1 und eines Verfahrens zum Betrieb einer solchen, sind vielerlei Variationen derselben denkbar. So sind zwar der erste und der zweite Greifer 11, 13 unabhängig voneinander bewegbar, es kann jedoch z. B. sinnvoll sein, die Bewegungen mittels des Steuerungssystems 31 derart aufeinander abzustimmen, dass die vorhandenen Bewegungsräume bestmöglich kollisionsfrei ausgenützt und damit die Prozesszeit minimiert wird.

Claims (15)

  1. Verpackungsmaschine (1) mit einer Arbeitsstation (3), einem Zuförderer (5), einem Abförderer (7), einem Steuerungssystem (31) und einem Greifersystem (9), wobei das Greifersystem (9) zumindest einen ersten und einen zweiten jeweils in einer Transportrichtung (T) verschiebbaren Greifer (11, 13) umfasst, wobei der erste Greifer (11) dazu konfiguriert ist, eine oder mehrere Verpackungsschalen (15) von dem Zuförderer (5) in die Arbeitsstation (3) zu bewegen, und der zweite Greifer (13) dazu konfiguriert ist, eine oder mehrere Verpackungsschalen (15) aus der Arbeitsstation (3) zu dem Abförderer (7) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, den ersten Greifer (11) unabhängig von dem zweiten Greifer (13) zu bewegen, und des Weiteren dazu konfiguriert ist, die Bewegungen der beiden Greifer (11, 13) derart zu steuern, dass eine Kollision der Greifer (11, 13) verhindert ist.
  2. Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, den zweiten Greifer (13) so zu steuern, dass die Verpackungsschalen (15) auf dem Abförderer (7) derart abgelegt werden, dass auf diesem ein äquidistanter Strom (S) von Verpackungsschalen (15) erzeugt wird.
  3. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, das Greifersystem (9) derart zu steuern, dass der erste Greifer (11) beim Greifen der Verpackungsschalen (15) auf dem Zuförderer (5) eine zu dessen Förderbewegung geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführt.
  4. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, das Greifersystem (9) derart zu steuern, dass der zweite Greifer (13) beim Ablegen der Verpackungsschalen (15) auf dem Abförderer (7) eine zu dessen Förderbewegung geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführt.
  5. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, das Greifersystem (9) derart zu steuern, dass der erste Greifer (11) beim Ablegen der Verpackungsschalen (15) in der Arbeitsstation (3) in Transportrichtung (T) stationär ist.
  6. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, das Greifersystem (9) derart zu steuern, dass der zweite Greifer (13) beim Greifen der Verpackungsschalen (15) in der Arbeitsstation (3) in Transportrichtung (T) stationär ist.
  7. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifersystem (9) für jeden der Greifer (11, 13) jeweils einen eigenen, separat steuerbaren Antrieb (21) aufweist.
  8. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifersystem (9) einen ersten Transportschlitten (17), mit dem der erste Greifer (11) verbunden ist, und einen zweiten Transportschlitten (18), mit dem der zweite Greifer (13) verbunden ist, aufweist, und die Greifer (11, 13) mittels der Transportschlitten (17, 18) bewegbar sind, wobei vorzugsweise das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, den ersten Transportschlitten (17) mit dem ersten Greifer (11) kollisionsfrei und zumindest phasenweise gleichzeitig mit dem zweiten Transportschlitten (18) mit dem zweiten Greifer (13) zu bewegen.
  9. Verpackungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsstation (3) ein Werkzeugunterteil (25) und ein Werkzeugoberteil (27) umfasst, wovon eines oder beide bewegbar sind, um die Arbeitsstation (3) zu öffnen und zu schließen, und das Steuerungssystem (31) dazu konfiguriert ist, den ersten Greifer (11) und/oder den zweiten Greifer (13) kollisionsfrei und zumindest phasenweise gleichzeitig mit dem Werkzeugunterteil (25) und/oder dem Werkzeugoberteil (27) zu bewegen.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine (1), umfassend folgende Verfahrensschritte:
    Greifen einer oder mehrerer Verpackungsschalen (15) auf einem Zuförderer (5) mittels eines ersten Greifers (11),
    Greifen einer oder mehrerer Verpackungsschalen (15) in einer Arbeitsstation (3) mittels eines zweiten Greifers (13),
    Bewegen des ersten Greifers (11) mit den Verpackungsschalen (15) in die Arbeitsstation (3),
    Bewegen des zweiten Greifers (13) mit den Verpackungsschalen (15) zu einem Abförderer (7),
    Ablegen der Verpackungsschalen (15) des ersten Greifers (11) in der Arbeitsstation (3),
    Ablegen der Verpackungsschalen (15) des zweiten Greifers (13) auf dem Abförderer (7),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bewegungen des ersten und zweiten Greifers (11, 13) unabhängig voneinander erfolgen und ein Steuerungssystem (31) die Bewegungen derart steuert, dass Kollisionen der beiden Greifer (11, 13) verhindert werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abförderer (7) eine vorzugsweise kontinuierliche Förderbewegung ausführt und der zweite Greifer (13) die Verpackungsschalen (15) so auf dem Abförderer (7) ablegt, um auf diesem einen äquidistanten Strom (S) von Verpackungsschalen (15) zu erzeugen.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Greifen der Verpackungsschalen (15) auf dem Zuförderer (5) mittels des ersten Greifers (11) dieser eine zur Förderbewegung des Zuförderers (5) geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ablegen der Verpackungsschalen (15) auf dem Abförderer (7) mittels des zweiten Greifers (13) dieser eine zur Förderbewegung des Abförderers (7) geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifen und/oder Bewegen des ersten und/oder zweiten Greifers (11, 13) zumindest phasenweise gleichzeitig mit einem Öffnen und/oder Schließen der Arbeitsstation (3) stattfindet.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Greifer (11) mittels eines ersten Transportschlittens (17) und der zweite Greifer (13) mittels eines zweiten Transportschlittens (18) bewegt wird, wobei die Bewegung des ersten Greifers (11) und des ersten Transportschlittens (17) kollisionsfrei und zumindest phasenweise gleichzeitig mit der Bewegung des zweiten Greifers (13) und des zweiten Transportschlittens (18) erfolgt.
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