EP3863957A1 - VORRICHTUNG ZUM BEFÜLLEN UND VERSCHLIEßEN VON BEHÄLTERN - Google Patents

VORRICHTUNG ZUM BEFÜLLEN UND VERSCHLIEßEN VON BEHÄLTERN

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Publication number
EP3863957A1
EP3863957A1 EP19782567.2A EP19782567A EP3863957A1 EP 3863957 A1 EP3863957 A1 EP 3863957A1 EP 19782567 A EP19782567 A EP 19782567A EP 3863957 A1 EP3863957 A1 EP 3863957A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
closing
container
holder
counter
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP19782567.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter-Rudolf Krulitsch
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.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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 KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP3863957A1 publication Critical patent/EP3863957A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B67C7/00—Concurrent cleaning, filling, and closing of bottles; Processes or devices for at least two of these operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67B3/02—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying flanged caps, e.g. crown caps, and securing by deformation of flanges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C2007/0066—Devices particularly adapted for container closing

Definitions

  • the invention relates to a device for filling containers with a liquid filling material and for closing the containers with a closure lid, in particular a crown cap.
  • the invention relates to container treatment machines in the beverage industry, in particular container treatment machines with an output of more than 10,000 containers per hour, in particular container treatment machines with an output of more than 50,000 containers per hour.
  • the invention relates to container treatment machines which are designed and set up as so-called filling machines or fillers for filling the containers with liquid contents, in particular with beverages.
  • the invention also relates to container treatment machines which are designed as closers for closing filled containers, in particular as closers in cork construction for closing filled containers with crown caps.
  • Filling machines of the type mentioned have a multiplicity of treatment stations or positions which can also be understood as filling stations or filling positions.
  • a filling element or filling element with a filling valve or liquid valve is provided at each filling station of the filling machine, and the liquid filling material is discharged into the container through its discharge opening.
  • the filling material is dispensed into the container by means of a so-called “free jet filling”.
  • free jet filling or free jet filling is understood to mean a filling method in which the liquid filling material flows into the container to be filled from the liquid valve in a free filling jet or filling material jet, the flow of the filling material not through guide elements such as discharge screens, swirl bodies , short or long filling pipes is influenced or changed.
  • Open jet filling can take place both without pressure, i.e. also under pressure.
  • the container has ambient pressure, the container usually not being at its container mouth or opening Filling element rests, but is spaced from the filling element or from an intended delivery opening.
  • a gas path creates a connection between the interior of the container and the surroundings, which enables an unpressurized filling.
  • the gas contained in the container and displaced by the beverage flowing into the container preferably also escapes into the environment via this gas path.
  • the mouth of the container is pressed and sealed against the filling element, the pressure in the interior of the container is adjusted to this pressure, which differs from the ambient pressure, by applying a tension gas or by applying a vacuum , which can be both above and below the ambient pressure.
  • Cappers of the type mentioned above generally also have a large number of treatment stations or positions which can also be understood as capping stations or capping positions.
  • a capping device or capping tool with a capping stamp is provided, by means of which a crown cap is pressed onto the container mouth and finally fastened in a sealing manner by deformation.
  • filling machines and sealing machines are generally designed as completely separate units or separate machines which have different movement sequences.
  • So-called lifting elements are often provided on filling machines, which lift the containers starting from the container transport level in the direction of the filling valve.
  • the container is pressed with a great force against the seals on the filling valve in such a way that there is a pressure-tight connection between the filling valve and the container, so that filling under excess pressure is made possible. Since considerable forces occur, the components involved must be designed to be stable.
  • capping machines designed as crown corks the crown cork is first placed centrally on the container to be closed by the so-called stamp. The crown cap is then pressed against the container by the stamp with such a great force that the seals in the crown cap deform elastically and thus form a pressure-tight connection with the container.
  • the protruding edge of the crown cap is then plastically deformed by a pull ring that moves from top to bottom.
  • the plastic deformation takes place in such a way that the edge of the crown cork is placed closely against the container neck from the outside, so that the crown cork is securely fixed, and the seals maintain their pre-tension, whereby the container is securely closed even after the stamp has been removed. It is essential that the prestressing of the seals is maintained even during the plastic deformation of the crown cap. Overall, considerable forces also act within a capper, so that a capper must also be solid and resistant.
  • a disadvantage of the systems known from the prior art is that two separate machines are required for filling and closing the containers, so that there is a large amount of space required as well as increased costs.
  • space requirements and increased costs are incurred in that the necessary mechanisms for generating movements and force in the vertical direction are required in each of the separately working machines, which are expensive and can only be implemented with great effort.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for filling and closing containers, which enables filling and closing of the containers in a structurally simplified and cost-saving manner compared to the prior art.
  • a device for filling and closing containers is designed according to the features of claim 1 and a method with the features of claim 13.
  • Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims. All of the features described, in themselves or in any combination, are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their relationship. Furthermore, the claims are made part of the description.
  • the present invention provides a device for filling and closing containers, which has at least one carrier element for supporting the containers and at least one filling and closing element arranged at at least one treatment station of the device.
  • the filling and closing element is connected to a filling material feed and a closing cover feed and has at least one filling valve and at least one counter-holder arranged in the vertical direction above the containers to be filled and closed.
  • the essential aspect of the invention is to be seen in the fact that the carrier element and the counter-holder are designed to perform a controlled relative movement relative to one another in the direction of a vertical axis of the treatment station, in such a way that the carrier element and the counter-holder start from an initial position due to the controlled relative movement assume at least one filling position and at least one closed position relative to one another.
  • the device is set up to both fill and seal the containers at the at least one treatment station.
  • the present device is thus to be understood as a container treatment machine in which the container is both filled and closed at a treatment position or station, so that the device according to the understanding of the present invention represents a container treatment machine designed as a filling and closing machine.
  • the device according to the invention thus performs the movements required for filling as well as for closing.
  • the functions of a filling machine and the functions of a closing machine are combined in a particularly advantageous manner in only one machine, the necessary relative movements between the carrier element and the counter-holder being carried out in a controlled manner, in particular being able to be controlled in a controlled manner, and precisely and in different relative positions to one another can be moved or set precisely.
  • the accuracy of the corresponding relative positioning to one another namely the accuracy of the controlled controlled relative movement, is in particular in the millimeter range.
  • the elements “support element and counter-holder” which are movable relative to one another can be seen in principle as controlled, in particular as controlled, controlled organs which can be moved via a predetermined movement path or stroke, the movable, controlled controlled organs also being present here are to be understood as a lifting element which exerts a predetermined stroke, in particular a stroke in the vertical direction, namely vertically upwards and / or downwards.
  • the lifting element can be controlled mechanically or electronically. Compressed air, cam tracks, linear motors or the like, for example, are known for such a control and / or regulation.
  • the carrier element is designed in the form of a lifting element in the direction of the vertical axis so that it can be moved and lifted, the lifting element being mechanically controlled or pneumatically controlled or electrically controlled to carry out the lowering and lifting movements, and the lifting element being at least for lifting the containers from a feed level running in a first height level into at least one filling level running in a higher, second height level and in at least one closing level running in a higher, third height level.
  • a linear drive is very particularly preferably provided for driving the lifting element.
  • the container to be filled usually a bottle, is transferred to the carrier element, in particular the lifting element, in the feed plane and stands on this with a container base.
  • the container for filling, the container, in particular the bottle, is raised to a filling level, namely to the filling level, by means of the flub element, in which, for example, the sealing position of the container mouth with the discharge opening of the filling valve is produced.
  • the filled but still unsealed container remains on the carrier element, which can also be called a bottle carrier.
  • a crown cap is provided, which is positioned, for example, resting on the container mouth, or held above the container, for example by magnetic force on a slide which can be moved laterally, or on the counter-holder arranged above the container.
  • the container is raised to the closing height or into the closing plane by means of a further upward movement of the lifting element.
  • the container and the counter-holder can ultimately be pressed against one another.
  • the contact pressure can preferably be changed and set to a desired value.
  • Containers and bottle caps are thus clamped between the carrier element and the counter-holder.
  • plastic deformation of the crown cap for example via a drawing ring provided in the filling and closing member, the container with the crown cap is finally sealed.
  • the carrier element is thus moved in the direction of the counterholder, the carrier element pressing through the container against the counterholder.
  • the counter-holder is preferably prestressed by springs and is pressed upward by the container, as a result of which the crown cap is pressed by a preferably stationary pull ring.
  • a mechanism for vertical movement and force generation, for example of a moving closing element, can advantageously be saved.
  • the counter-holder arranged above the container is designed such that it can be moved vertically and in the direction of the vertical axis, the counter-holder being mechanically controlled or pneumatically controlled or electrically for exercising the vertical movement is controlled driven.
  • a counter-holder that can be moved and lowered in this way can be understood as a controlled, controlled stamp.
  • the counter holder is driven by a linear motor.
  • the relative movement is brought about by the movement of the counter-holder.
  • the movement of the counter-holder can also be precisely controlled, so that the height of the counter-holder is precise, particularly in the millimeter range.
  • the present invention also includes design variants in which both the carrier element and the counter-holder are designed such that they can be lifted and lowered, in particular can be moved in a controlled manner. The relative movement can then be brought about by the controlled lifting and / or lowering movement of both elements.
  • the counter-holder arranged above the container and / or the carrier element are preferably force-controlled, the counter-holder being designed to generate a vertically downward closing force in a force-controlled manner and / or the carrier element being designed to generate a vertically upward holding force. This enables a vertical force and movement to be generated.
  • the movement sequences can be different, the force of one actuation is compensated for by a counterforce of the other actuation. In the present combined filling and closing element, both actuations are used for the mechanical process.
  • one of the controlled elements - support element or counter-holder - executes all the main vertical movements that are necessary for the filling and closing process, with the required forces.
  • the opposing forces are absorbed by the other element, preferably as a fixed stop. It is advantageously avoided that two expensive and complex mechanisms act against one another in terms of force.
  • Spring assemblies for absorbing an overload or for leveling the containers are possible on both sides.
  • a process or pressure chamber for receiving at least one container mouth of a container to be filled and closed and at least one sealing cover in contact with a contact surface of the counter-holder is formed in the filling and closing member.
  • a sealing arrangement with corresponding sealing elements is preferably provided for sealing the process or pressure chamber, the sealing elements being arranged in a sealing position with a container neck arranged below the container mouth of the container during the filling and closing process.
  • the carrier element and the counter-holder are also designed to assume at least one sealing position due to their controlled relative movement to one another, the sealing position of the sealing elements with the container neck being produced in the sealing position.
  • a drawing ring arrangement for the plastic deformation of closure caps designed as crown caps is also preferably provided in the filling and closing member, which is particularly preferably designed such that it can be moved and moved in the direction of the vertical axis.
  • the drawing ring arrangement comprises a drawing ring which serves to plastically deform the crown cap pressed against the container in such a way that it is firmly connected to the container and closes it tightly from the surroundings.
  • the pull ring is arranged above the unlocked container.
  • the device is particularly preferably designed as a rotating machine type, with a plurality of treatment stations being formed on the circumference of a machine carousel that can be driven to rotate around a vertical central axis of the device, and with a plurality of carrier elements being provided on a rotating carrier ring on a lower carousel part arranged below a carousel upper part.
  • a height adjustment device is provided in the peripheral device, the height adjustment device being designed to set a vertical distance between the upper part of the carousel and the lower part of the carousel.
  • the present invention also includes a method for filling and closing containers, in which the containers of a device having at least one carrier element for carrying the containers and at least one filling and closing element arranged at at least one treatment station of the device are fed and transferred to the carrier element.
  • the containers are then filled at one treatment station in at least one filling position and subsequently closed in at least one closing position with a closure lid, the filling position and the closing position being carried out by exercising a controlled relative movement of the carrier element, which is oriented in the direction of a vertical axis of the treatment station, and one in the filling and closing member provided counterholders.
  • the containers are preferably raised by means of the carrier element, starting from a feed level into a higher filling level and into an even higher closing level.
  • the counter-holder is moved in a controlled manner in the direction of the vertical axis of the treatment station in order to generate the filling position and the closed position.
  • Fig. 1 is a roughly schematic view of a preferred embodiment
  • Fig. 2 shows a treatment station of the simplified and isolated
  • Fig. 4 shows a treatment station of the simplified and isolated
  • Fig. 6 shows a simplified and isolated treatment station of the
  • Fig. 8 shows an example of a filling and closing member.
  • the device, generally designated 1 in the figures, for filling and closing containers 2 is, in the examples shown according to FIGS. 1, 3 and 5, designed as a rotating machine, the machine also being used here as a container treatment machine and in particular as a filling and closing machine 1 is understood.
  • the device 1, which is designed as a rotating filling and closing machine has a plurality of treatment stations S, S 'arranged around a vertical central axis MA, each of which extends along a respective vertical axis VA and is provided on the circumference of a machine carousel 9 driven by a motor.
  • FIGS. 1, 3 and 5 Only two of the plurality of treatment stations S, S 'are shown in FIGS. 1, 3 and 5.
  • the present invention is not limited to such embodiments.
  • the rotating filling and closing machine 1 further comprises a carousel lower part 9.2 which is arranged in the vertical direction below the carousel upper part 9.1 and has a carrier ring 8, on the circumference of which a plurality of carrier elements 3 are provided for the load-bearing reception of the containers 2.
  • a carrier element 3 is assigned to each treatment station S, S ', so that each container 2 to be treated is stored during the treatment in a treatment station S on a carrier element 3 assigned to this corresponding treatment station S, S', in particular stands on the carrier element 3.
  • the device 1 which is designed as a filling and closing machine, is designed and designed in particular for filling the containers 2 with a liquid filling material and for subsequently closing the containers 2 with a closure lid 6 in the form of a crown cap.
  • the present filling and closing machine 1 therefore functions at least for the functional area of closing the containers 2, namely for the closing function like a crown cap.
  • a container feed device which is not shown in detail in the figures and is connected upstream in a transport direction, is usually provided.
  • a further treatment machine - likewise not shown in the figures - can be connected upstream, which is set up for further, previous treatment steps of the container 2, such as for cleaning, sterilization, drying or inspection of the container or the like.
  • the containers 2 are generally conveyed to the filling and closing machine 1 by means of transport devices, for example conveyor belts, and are indicated here on the input side only in sections and indicated in FIGS. 1, 3 and 5 Transfer elements 13, for example an inlet star, to the actual filling and closing machine 1.
  • the containers 2 closed with a crown cork are not shown on the output side of the filling and closing machine 1 and in the transport direction onto the filling and closing machine 1, the transfer element subsequently provided, for example an outlet star, is taken over and transported away in a manner well known to the person skilled in the art.
  • the filling and closing machine 1 in particular with the filling and closing members 4 provided at each treatment station S, S ', there is also a supply of filling material for supplying the liquid filling material as well as a cover feed 15 for supplying the cover 6 designed as crown caps.
  • a cover feed 15 for supplying the cover 6 designed as crown caps.
  • the provision and supply of the liquid filling material to the filling and closing machine 1, which can be carried out in a manner known per se is not shown in the figures.
  • the closure lid feed 15 for feeding the individual crown caps 6, which feed can also be carried out in a manner known per se is only indicated schematically and in sections in FIGS. 1, 3 and 5.
  • the machine carousel 9 is rotatably mounted on a machine base 12 via a central column 14 which extends along the vertical central axis MA, the machine base 12 in the present case, for example, a base 12.1 and has a machine foundation 12.2 connected to the base 12.1 and stored on the ground.
  • a flute adjustment device 7 is arranged, via which the carousel upper part 9.1 and the carousel lower part 9.2 can be moved in the vertical direction along the central axis MA relative to one another in order to fill and To be able to adapt sealing machine 1 to different container formats, in particular to different fleas of containers 2.
  • the Height adjustment by means of the height adjustment device 7 or the adaptation of the machine carousel 9 to different container heights in a manner well known to the person skilled in the art.
  • Each filling and closing member 4 arranged at a respective treatment station S, S ' has at least one filling valve 4.1 (see also FIG. 8) and at least one counter holder 5 arranged in the vertical direction above the containers 2 to be filled and closed, the counter holder 5 in particular during the closing process of the container 2 takes over the function of a closing stamp.
  • the filling and closing element 4 can thus also be understood as a combined filling and closing tool, in particular as a combination tool, which has both the tool components required for filling and the tool components required for closing the container 2.
  • the filling valve 4.1 and the counter-holder 5, which each form a tool component for filling or a tool component for closing, are in particular designed as components integrated in the filling and closing member 4.
  • a possible embodiment of a filling and closing element 4 designed as a combination tool of this type is roughly sketched as an example in FIG.
  • the carrier element 3 and the counter-holder 5 are designed to perform a controlled relative movement relative to one another in the direction of the vertical axis VA of the treatment station S, S ', in such a way that the carrier element 3 and the counter-holder 5 start from an initial position due to the controlled relative movement PO assume further positions relative to each other, namely at least one filling position PF and one closed position PV.
  • the starting position PO is shown for the treatment station S and the closed position PV is sketched at the respective treatment station S '.
  • the device 1 is set up to both fill and close the containers 2 at a respective treatment station S, S '.
  • FIGS. 2, 4 and 6 different positions are shown for the respective preferred embodiments of the device 1 on the basis of a treatment station S shown in isolation
  • Carrier element 3 and the counter-holder 5 take up relative to each other due to the controlled relative movement during the filling and closing process.
  • the carrier element 3 is designed such that it can be moved and lifted in the direction of the vertical axis VA and can be moved upwards in a controlled manner in the vertical direction, as a result of which the carrier element 3 approaches the counter-holder 5 in order to start from the starting position PO at least one sealing position PD, then the filling position PF and finally the closing position PV. It goes without saying that the lifting and lowering movable support element 3 can be moved downwards in the vertical direction by a preferably likewise controlled lowering movement in order to return to the starting position PO relative to the counter-holder 5.
  • the carrier element 3 is accordingly realized as a floating element 3, which is set up for lifting the containers 2.
  • the flub element 3 mediates a lifting of the containers 2 from a feed level E1 running in a first flea level into further levels which run in higher flea levels.
  • the feed plane E1 running in the first flute level represents the plane in which the containers are transferred from the transfer element 13 to the carrier element 3.
  • the container 2 is in the initial position PO marked with the Roman numeral I, on the feed plane E1. Proceeding from this, the container 2 is raised by the vertical flub movement of the flub element 3 to a sealing layer plane E1.1 which is higher than the feed plane E1 and which runs above the first flea level, namely at an elevated flea level.
  • the sealing position PD in which the container 2 is located in the sealing layer plane E1.1, is shown in FIG. 2 under the position identified by the Roman numeral II.
  • the filling and closing element 4 has a container centering and sealing arrangement 16. In the example of FIGS. 1 and 2, this is included as a displaceable bottle centering Sealing designed with sliding seat.
  • a process or pressure chamber 17 is formed in the filling and closing member 4, in which at least the container mouth 2.1, at least the crown cap 6 and at least one underside of the counter-holder 5 are located during the filling and closing process .
  • the container 2 is therefore inserted into the filling and closing element 4, in particular into the container centering and sealing arrangement 16, when it is lifted into the sealing layer plane E1.1 until the container mouth 2.1 is received within the process or pressure chamber 17.
  • Corresponding sealing elements 18 come into a sealing position with a container neck 2.2 arranged below the container mouth 2.1, which in particular also seals the process or pressure chamber 17. Since the container mouth 2.1 is arranged within the process or pressure chamber 17, this can also be understood as a sealing of the container 2.
  • the flub element 3 is moved further upwards in the vertical direction, the container 2 being raised to the filling level E2 running in a higher, second flea level.
  • a sealing layer is created between the container mouth 2.1 and a discharge opening of the filling valve 4.1 in order to discharge the filling material into the container 2.
  • the sealing position between the container mouth 2.1 and the discharge opening of the filling valve 4.1 is removed, so that the actual filling process or the actual filling function of the filling and closing member 4 can be regarded as ended.
  • a crown cap 6 is positioned above the container mouth 2.1 for the filled container 2, with an outside or top of the crown cap 6 in contact with the counter-holder 5, in particular with the underside of the counter-holder 5 is arranged.
  • the closing position PV shown in position IV of FIG. 2 is assumed, the container 2 being lifted by the lifting movement into at least one closing plane E3 extending at an even higher third level.
  • the lifting element 3 thus causes an upward pressing force, which presses against the crown cap 6 and the counterholder 5 via the container 2, which counteracts with a counterforce downward.
  • the counter-holder 5 is preferably biased by springs, so that it is also pressed upwards under the action of the upward pressure acting against the counter-holder 5 and is moved upwards over a predetermined movement path against the spring preloading force.
  • the crown cap 6 pressed onto the container mouth 2.1 is pressed by a preferably fixed drawing ring 11.1 of a drawing ring arrangement 11 provided in the filling and closing element 4 (not visible in FIGS. 1 and 2, see FIG. 7), as a result of which the crown cap 6 undergoes a plastic deformation to close the container 2 tightly.
  • the closing process is thus also considered to be essentially complete.
  • the closed container 2 is lowered again by a controlled lowering movement of the lifting element 3 in the vertical direction, with the result that the container mouth 2.1 is released from the process or pressure chamber.
  • the lowering takes place again, for example, on the feed plane E1, which can preferably also be a discharge plane in which the container 2 is taken over and transported away by a transfer element provided subsequently, for example an outlet star.
  • a controlled and / or regulated drive is provided, preferably a respective controlled and / or regulated drive for each lifting element 3.
  • each lifting element 3 is above each a linear drive 10 driven.
  • the embodiment variant of the device 1 shown with FIGS. 3 and 4 differs from the above-described device 1 according to FIGS. 1 and 2 essentially in that the container centering and sealing arrangement 16 provided in the filling and closing member 4 is displaceable Container centering with a seal with an elastic protective element, in particular a bellows, is formed. Otherwise, the embodiment variant shown corresponds essentially to the device 1 described above according to FIGS. 1 and 2, so that the description carried out there is also applicable to the variant of FIGS. 3 and 4.
  • the counter-holder 5 is designed to be movable in a lifting and lowering manner, and can be moved downwards in a controlled manner in a vertical direction, as a result of which the counter-holder moves 5 approaches the carrier element 3 in order to assume at least the filling position PF and finally the closing position PV, starting from the starting position PO.
  • the relative movement of the carrier element 3 and the counter-holder 5 relative to one another, controlled and oriented in the direction of the vertical axis VA of the treatment station S, S ', is thus accomplished by a lowering movement of the counter-holder 5.
  • the counter-holder 5 which can be lifted and lowered, can be moved upwards in the vertical direction by a preferably likewise controlled flub movement, in order to return to the starting position PO relative to the carrier element 3.
  • the counter-holder 5 can accordingly be understood as a vertically movable closing punch or closing tool.
  • each filling and closing member 4 has a container centering and sealing arrangement 16, which in the example shown is formed as a lowerable container centering with a seal with an elastic protective element, in particular a bellows. Since the counter-holder 5 forms an integrated component of the filling and closing member 4, different relative positions of the counter-holder 5 along the vertical axis VA cannot be seen from the figures, but the different relative positions of a free end lower end of the filling and closing member 4 are indicated.
  • the lower end of the filling and closing member 4 is at a feed height H1 with a predetermined first distance from the support member 3 positioned.
  • the counter-holder 5 is at the greatest distance relative to the carrier element 3.
  • the sealing position can be produced by appropriate lowering movements, a first intermediate position PD1 being shown in FIG. 6 under position 1.1, in which the lower end of the filling and closing member 4 is arranged at a first intermediate height H1.1 with a smaller distance from the carrier element 3 is, but the sealing position PD is not yet fully occupied.
  • the lower end of the filling and closing member 4 is arranged at a filling height H2 with a further reduced distance from the carrier element 3.
  • the lower end of the filling and closing member 4 is arranged at a closing height H3 with an even further reduced distance from the carrier element 3.
  • the counter-holder 5 has the smallest distance relative to the carrier element 3.
  • each counter-holder 5 is driven by a linear drive 10 '.
  • the controlled relative movement according to the invention of the carrier element 3 and counter-holder 5 relative to one another is realized in that either the carrier element 3 is designed such that it can be moved and lowered and can be moved along the vertical axis VA relative to the counter-holder 5, or that the counter-holder 5 can lower - And is designed to be movable and can be moved along the vertical axis VA relative to the carrier element 3.
  • both the carrier element 3 and the counter-holder 5 can also be designed such that they can be moved and lowered so that their adjustment or positioning relative to one another can be accomplished by respective movements along the vertical axis VA.
  • FIG. 7 shows the interaction or the mechanism of action between the carrier element 3 and the counter-holder 5 again schematically.
  • the controlled relative movement (indicated in FIG. 7 by the double arrow drawn in broken lines) of the carrier element 3 and the counter-holder 5 relative to one another changes the distance between the carrier element 3 and the counter-holder 5 in a controlled manner.
  • the container 2 to be filled and closed is arranged between the carrier element 3 and the counter holder 5, with at least the position of the counter holder 5 during the execution of the various successive functional steps “sealing”, “filling” and “closing” also in relation to the container 2 changes.
  • the controlled relative movement particularly advantageously produces both the sealing position of the container mouth 2.1 with the filling valve 4.1 during the filling process and the contact pressure for the crown cap 6 during the closing process, the container 2 in the closed position with the crown cap 6 positioned on the container mouth 2.1 between the carrier element 3 and counter-holder 5 is clamped and the counter-holder 5 imparts or exerts a closing force Fy acting from above on the crown cap 6 and thus also on the container 2.
  • the container 2 is held by the carrier element 3 with an upward holding force Fy 'which counteracts the closing force Fy, the closing force Fy and the holding force Fy' in interaction the pressing of the crown cap 6 onto the container mouth 2.1 and the subsequent tight closing of the container 2 effect.
  • carrier element 3 and / or counter-holder 5 can be moved and lowered and can therefore cover a movement path along the vertical axis VA. Furthermore, carrier element 3 and / or counter-holder 5 generate a force oriented along the vertical axis VA, namely the holding force Fy ′ acting vertically upwards or the closing force Fy acting vertically downwards.
  • the plastic deformation of the crown cap rim necessary for the final tight closure of the container with the crown cap 6 is carried out by at least partially pulling the crown cap 6 through the drawing ring 11.1 of the drawing ring arrangement 11.
  • the drawing ring 11.1 can be fixed and the container relative to the drawing ring 11.1 moved up be or the pull ring 11.1 is movable in the vertical direction and moves along the vertical axis VA relative to the crown cap 6 or to the container.
  • the possible movement of the drawing ring 11.1 is indicated in FIG. 7 by the double arrow with a solid line.
  • FIG. 8 shows an example of a possible embodiment of a filling and closing element 4 used in the present device 1, in which a container 2 to be treated can be inserted into the filling and closing element 4 from the free-end underside of the filling and closing element 4 such that the container mouth 2.1 is arranged within the process or pressure chamber 17 in order to remain there during the entire filling and closing process.
  • the corresponding sealing position of the container mouth 2.1 with the discharge opening of the filling valve 4.1 for the filling process can be established via a regulated and / or controlled slide 19.
  • the counter holder is in contact with the crown cap 6 positioned on the container mouth 2.1.
  • the crown caps can be positioned using sliders in other variants.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zum Füllen und Verschließen von Behältern (2), welche wenigstens ein Trägerelement (3) zur tragenden Aufnahme der Behälter (2) und zumindest ein an wenigstens einer Behandlungsstation (S) der Vorrichtung (1) angeordnetes Füll- und Verschließorgan (4) aufweist. Das Füll- und Verschließorgan (4) ist mit einer Füllgutzuführung und einer Verschlussdeckelzuführung verbunden und umfasst wenigstens ein Füllventil (4.1) und zumindest einen in vertikaler Richtung oberhalb der zu befüllenden und zu verschließenden Behälter (2) angeordneten Gegenhalter (5). Das Trägerelement (3) und der Gegenhalter (5) sind zur Ausübung einer in Richtung einer Vertikalachse (VA) der Behandlungsstation (S) orientierten, gesteuerten Relativbewegung zueinander ausgebildet, und zwar derart, dass das Trägerelement (3) und der Gegenhalter (5) aufgrund der gesteuerten Relativbewegung ausgehend von einer Ausgangsstellung (P0) relativ zueinander zumindest eine Füllstellung (PF) und zumindest eine Verschließstellung (PV) einnehmen. Dabei ist die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet, die Behälter (2) an der zumindest einen Behandlungsstation (S) sowohl zu befüllen als auch zu verschließen.

Description

Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut und zum Verschließen der Behälter mit einem Verschlussdeckel, insbesondere einem Kronkorken.
Die Erfindung betrifft Behälterbehandlungsmaschinen in der Getränkeindustrie, insbesondere Behälterbehandlungsmaschinen mit Leistungen von mehr als 10000 Behältern pro Stunde, insbesondere Behälterbehandlungsmaschinen mit einer Leistung von mehr als 50000 Behältern pro Stunde. Insbesondere betrifft die Erfindung Behälterbehandlungsmaschinen, welche als so genannte Füllmaschinen oder Füller für die Befüllung der Behälter mit flüssigem Füllgut, insbesondere mit Getränken ausgebildet und eingerichtet sind. Die Erfindung betrifft auch Behälterbehandlungsmaschinen, welche als Verschließer zum Verschließen befüllter Behälter ausgebildet sind, insbesondere als Verschließer in Korkerbauweise zum Verschließen befüllter Behälter mit Kronkorken.
Füllmaschinen der genannten Art verfügen über eine Vielzahl von Behandlungsstationen bzw. -Positionen welche auch als Füllstationen oder Füllpositionen verstanden werden können. An jeder Füllstation der Füllmaschine ist ein Füllelement oder Füllorgan mit einem Füllventil bzw. Flüssigkeitsventil vorgesehen, über dessen Abgabeöffnung das flüssige Füllgut in den Behälter abgegeben wird. Beispielsweise erfolgt die Abgabe des Füllgutes in die Behälter mittels eines so genannten„Freistrahlfüllens“.
Unter„Freistrahlfüllen“ oder Freistrahlbefüllung“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Füllverfahren verstanden, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter ab dem Flüssigkeitsventil in einem freien Füllstrahl oder Füllgutstrahl zuströmt, wobei die Strömung des Füllgutes nicht durch Leitelemente wie z.B. Ableitschirme, Drallkörper, kurze oder lange Füllrohre beeinflusst oder verändert wird. Freistrahlfüllen kann sowohl drucklos, also auch unter Druck erfolgen. Bei der drucklosen Freistrahlfüllung weist der Behälter Umgebungsdruck auf, wobei der Behälter in der Regel mit seiner Behältermündung oder -Öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einer vorgesehenen Abgabeöffnung beabstandet ist. Liegt der Behälter bei der drucklosen Freistrahlfüllung doch mit seiner Behältermündung am Füllelement an, so stellt ein Gasweg eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Umgebung her, wodurch eine drucklose Füllung ermöglicht wird. Bevorzugt entweicht über diesen Gasweg auch das im Behälter enthaltene und durch das in den Behälter einströmende Getränk verdrängte Gas in die Umgebung.
Erfolgt die Freistrahlfüllung unter einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druck, so wird der Behälter mit seiner Mündung gegen das Füllelement angepresst und abgedichtet, der Druck im Innenraum des Behälters wird durch Beaufschlagung mit einem Spanngas oder durch Beaufschlagung mit einem Unterdrück auf diesen, vom Umgebungsdruck abweichenden Druck eingestellt, welcher sowohl über, als auch unter dem Umgebungsdruck liegen kann.
Verschließer der oberhalb genannten Art verfügen in der Regel ebenfalls über eine Vielzahl von Behandlungsstationen bzw. -Positionen welche auch als Verschließstationen oder Verschließpositionen verstanden werden können. An jeder Verschließstation des Verschließers ist ein Verschließorgan oder Verschließwerkzeug mit einem Verschließstempel vorgesehen, über das bzw. den ein Kronkorken auf die Behältermündung gepresst und schließlich durch Verformung dichtend befestigt wird.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen sind Füllmaschinen und Verschließmaschinen in der Regel als vollständig getrennt voneinander agierende Einheiten bzw. separate Maschinen ausgebildet, welche unterschiedliche Bewegungsabläufe haben.
An Füllmaschinen sind häufig so genannte Hubelemente vorgesehen, welche die Behälter ausgehend von der Behältertransportebene in Richtung des Füllventils anheben. Sehr häufig wird der Behälter mit einer großen Kraft derart gegen die am Füllventil befindlichen Dichtungen angepresst, dass es dort zu einer druckdichten Verbindung zwischen Füllventil und Behälter kommt, so dass eine Abfüllung unter Überdruck ermöglicht wird. Da dabei erhebliche Kräfte auftreten, müssen die beteiligten Bauteile entsprechend stabil ausgeführt sein. Bei als Kronkorker ausgebildeten Verschließmaschinen wird der Kronkorken zunächst zentrisch durch den so genannten Stempel auf den zu verschließenden Behälter aufgesetzt. Anschließend wird der Kronkorken durch den Stempel mit einer so großen Kraft gegen den Behälter angedrückt, dass sich die im Kronkorken befindlichen Dichtungen elastisch verformen und somit eine druckdichte Verbindung mit dem Behälter eingehen. Anschließend wird der noch überstehende Rand des Kronkorkens durch einen sich von oben nach unten bewegenden Ziehring plastisch verformt. Dabei erfolgt die plastische Verformung derart, dass der Rand des Kronkorkens von außen eng an den Behälterhals angelegt wird, so dass der Kronkorken sicher fixiert ist, und die Dichtungen dabei ihre Vorspannung beibehalten, wodurch der Behälter auch nach dem Entfernen des Stempels sicher verschlossen ist. Wesentlich dabei ist, dass die Vorspannung der Dichtungen auch während der plastischen Verformung des Kronkorkens aufrechterhalten wird. Insgesamt wirken auch innerhalb eines Verschließers erhebliche Kräfte, so dass auch ein Verschließer massiv und widerstandsfähig ausgeführt sein muss.
Nachteilig sind bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen zwei getrennte Maschinen für das Befüllen und Verschließen der Behälter erforderlich, so dass dabei ein hoher Platzbedarf besteht sowie auch erhöhte Kosten damit verbunden sind. Insbesondere fallen Platzbedarf und erhöhte Kosten dadurch an, dass bei jeder der getrennt arbeitenden Maschinen notwendige Mechanismen zur Erzeugung von Bewegungen und Kraft in jeweils vertikaler Richtung erforderlich sind, welche teuer und nur aufwendig zu realisieren sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern aufzuzeigen, die in einer gegenüber dem Stand der Technik konstruktiv vereinfachten und kostensparender Art und Weise das Füllen sowie Verschließen der Behälter ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 ausgebildet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei sind alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Weiterhin werden die Patentansprüche zum einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern zur Verfügung, welche wenigstens ein Trägerelement zur tragenden Aufnahme der Behälter und zumindest ein an wenigstens einer Behandlungsstation der Vorrichtung angeordnetes Füll- und Verschließorgan aufweist. Das Füll- und Verschließorgan ist mit einer Füllgutzuführung und einer Verschlussdeckelzuführung verbunden und verfügt über wenigstens ein Füllventil und zumindest einen in vertikaler Richtung oberhalb der zu befüllenden und zu verschließenden Behälter angeordneten Gegenhalter. Der wesentliche Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Trägerelement und der Gegenhalter zur Ausübung einer in Richtung einer Vertikalachse der Behandlungsstation orientierten, gesteuerten Relativbewegung zueinander ausgebildet sind und zwar derart, dass das Trägerelement und der Gegenhalter aufgrund der gesteuerten Relativbewegung ausgehend von einer Ausgangsstellung relativ zueinander zumindest eine Füllstellung und zumindest eine Verschließstellung einnehmen. Dabei ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die Behälter an der zumindest einen Behandlungsstation sowohl zu befüllen als auch zu verschließen.
Die vorliegende Vorrichtung ist somit als eine Behälterbehandlungsmaschine zu verstehen, bei welcher der Behälter an einer Behandlungsposition bzw. -Station sowohl befüllt als auch verschlossen wird, so dass die Vorrichtung gemäß dem Verständnis der vorliegenden Erfindung eine als Füll- und Verschließmaschine ausgebildete Behälterbehandlungsmaschine darstellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung führt damit sowohl die zum Befüllen als auch die zum Verschließen erforderlichen Bewegungen aus.
Ganz besonders vorteilhaft werden mit der vorliegenden Vorrichtung die Funktionen einer Füllmaschine und die Funktionen einer Verschließmaschine in nur einer Maschine kombiniert, wobei die notwendigen Relativbewegungen zwischen Trägerelement und Gegenhalter gesteuert erfolgen, insbesondere gesteuert geregelt werden können und auf verschiedene relative Positionen zueinander exakt und präzise verfahren bzw. eingestellt werden können. Dabei liegt die Genauigkeit der entsprechenden relativen Positionierung zueinander, nämlich die Genauigkeit der gesteuert geregelten Relativbewegung insbesondere im Millimeter-Bereich.
Mit der vorliegenden Vorrichtung wird besonders vorteilhaft eine einfachere Maschine bereitgestellt, bei der die kompletten Bewegungsabläufe und die Krafterzeugung die einerseits beim Befüllen der Behälter und andererseits beim Verschließen der Behälter notwendig sind, über einen, insbesondere einen einzigen Bewegungsmechanismus bzw. über ein einziges mechanistisches Bewegungssystem bewerkstelligt, nämlich über die Relativbewegung der zusammenwirkenden Elemente Trägerelement und Gegenhalter.
Gemäß dem Verständnis der vorliegenden Erfindung können die relativ zueinander beweglichen Elemente „Trägerelement und Gegenhalter“ ganz grundsätzlich als gesteuerte, insbesondere als gesteuert geregelte Organe angesehen werden, welche über einen vorgegebenen Bewegungsweg oder Hub beweglich sind, wobei die derartig beweglichen, gesteuert geregelten Organe vorliegend auch als Huborgan verstanden werden, welches einen vorgegebenen Hub, insbesondere einen Hub in vertikaler Richtung, nämlich senkrecht nach oben und/oder unten ausübt. Vorliegend kann das Huborgan mechanisch oder elektronisch gesteuert sein. Bekannt für eine derartige Steuerung und/oder Regelung sind beispielsweise Druckluftbeaufschlagung, Kurvenbahnen, Linearmotoren oder dergleichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Trägerelement in Richtung der Vertikalachse senk- und hubbeweglich in Form eines Hubelementes ausgebildet, wobei das Hubelement zur Ausübung der Senk- und Hubbewegungen mechanisch gesteuert oder pneumatisch gesteuert oder elektrisch gesteuert angetrieben ist und wobei das Hubelement zumindest zum Anheben der Behälter aus einer in einem ersten Höhenniveau verlaufenden Zuführebene in zumindest eine in einem höheren, zweiten Höhenniveau verlaufende Füllebene und in zumindest eine, in einem höheren, dritten Höhenniveau verlaufende Verschließebene eingerichtet ist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei zum Antreiben des Hubelementes ein Linearantrieb vorgesehen. Der zu befüllende Behälter, in der Regel eine Flasche, wird dabei in der Zuführebene an das Trägerelement, insbesondere das Hubelement übergeben und steht mit einem Behälterboden auf diesem auf. Zum Befüllen wird der Behälter, insbesondere die Flasche, mittels des Flubelementes angehoben auf eine Füllhöhe, nämlich auf die Füllebene, in der beispielsweise die Dichtlage der Behältermündung mit der Abgabeöffnung des Füllventils hergestellt ist. Der befüllte aber noch unverschlossene Behälter bleibt auf dem Trägerelement stehen, welches auch als Flaschenträger bezeichnet werden kann. Zum Verschließen wird ein Kronkorken bereitgestellt, der beispielsweise auf der Behältermündung aufliegend positioniert wird, oder oberhalb des Behälters gehalten, beispielsweise durch Magnetkraft an einem seitlich verfahrbaren Schieber, oder an dem oberhalb des Behälters angeordneten Gegenhalter. Mittels eines weiteren Flubs des Hubelementes nach oben wird der Behälter auf Verschließhöhe bzw. in die Verschließebene angehoben. Da der Gegenhalter oder Stempel oberhalb der Flasche angeordnet ist, sind dadurch letztlich der Behälter und der Gegenhalter gegeneinander anpressbar. Vorzugsweise ist die Anpresskraft veränderbar und auf einen gewünschten Wert einstellbar. Behälter und Kronkorken sind also quasi zwischen dem Trägerelement und dem Gegenhalter eingespannt. Durch plastische Verformung des Kronkorkens, beispielsweise über eines im Füll- und Verschließorgan vorgesehenen Ziehring, wird schließlich der Behälter mit dem Kronkorken dicht verschlossen.
Gemäß der beschriebenen bevorzugten Lösung wird somit das Trägerelement bewegt und zwar in Richtung zum Gegenhalter hin, wobei das Trägerelement - durch den Behälter - gegen den Gegenhalter drückt. Vorzugsweise ist dabei der Gegenhalter durch Federn vorgespannten und wird - durch den Behälter - nach oben gedrückt, wodurch der Kronkorken durch einen vorzugsweise ortsfesten Ziehring gedrückt wird. Vorteilhaft kann dabei ein Mechanismus zur senkrechten Bewegung und Krafterzeugung, beispielsweise eines bewegten Verschließelementes eingespart werden.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist der oberhalb der Behälter angeordnete Gegenhalter in Richtung der Vertikalachse senk- und hubbeweglich ausgebildet, wobei der Gegenhalter zur Ausübung der vertikalen Bewegung mechanisch gesteuert oder pneumatisch gesteuert oder elektrisch gesteuert angetrieben ist. Insbesondere kann ein derart senk- und hubbeweglicher Gegenhalter als gesteuert geregelter Stempel verstanden werden. Beispielsweise ist der Gegenhalter dabei über einen Linearmotor angetrieben. Die Relativbewegung wird in diesen Ausführungsformen durch die Bewegung des Gegenhalters bewirkt. Vorteilhaft kann die Bewegung der Gegenhalters dabei ebenfalls exakt gesteuert werden, so dass eine genaue, insbesondere im Millimeterbereich genaue Höhenpositionierung des Gegenhalters erfolgt.
Es versteht sich von selbst, dass von der vorliegenden Erfindung auch Ausführungsvarianten umfasst sind, bei denen sowohl das Trägerelement als auch der Gegenhalter hub- und senkbeweglich ausgebildet, insbesondere gesteuert geregelt beweglich sind. Die Relativbewegung kann dann durch die gesteuerte Hub- und/oder Senkbewegung beider Elemente bewirkt werden.
Bevorzugt sind der oberhalb der Behälter angeordnete Gegenhalter und/oder das Trägerelement kraftgesteuert, wobei der Gegenhalter dazu ausgebildet ist, kraftgesteuert eine vertikal nach unten gerichtete Verschließkraft zu erzeugen und/oder wobei das Trägerelement dazu ausgebildet ist, eine vertikal nach oben gerichtete Haltekraft zu erzeugen. Dadurch kann eine senkrechte Kraft und Bewegung erzeugt werden. Die Bewegungsabläufe können verschieden sein, die Kraft der einen Betätigung wird durch eine Gegenkraft der anderen Betätigung kompensiert. Bei dem vorliegenden kombinierten Füll- und Verschließorgan werden beide Betätigungen für den mechanischen Ablauf eingesetzt.
Beispielsweise führt eines der gesteuerten Elemente - Trägerelement oder Gegenhalter - alle senkrechten Hauptbewegungen aus, die für den Füll- und Verschließvorgang notwendig sind, und zwar mit den dafür benötigten Kräften. Die Gegenkräfte werden von dem jeweils anderen Element, vorzugsweise als fester Anschlag, aufgenommen. Vorteilhaft wird dabei vermieden, dass zwei teure und aufwändige Mechanismen kräftemäßig gegeneinander agieren. Federpakete zur Aufnahme einer Überlast oder zum Höhenausgleich der Behälter sind auf beiden Seiten möglich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist in dem Füll- und Verschließorgan eine Prozess- oder Druckkammer zur Aufnahme zumindest einer Behältermündung eines zu befüllenden und zu verschließenden Behälters und zumindest eines in Anlage an einer Anlagefläche des Gegenhalters befindlichen Verschlussdeckels ausgebildet.
Weiterhin bevorzugt ist zum Abdichten der Prozess- oder Druckkammer eine Dichtanordnung mit entsprechenden Dichtelementen vorgesehen, wobei die Dichtelemente während des Füll- und Verschließvorganges mit einem unterhalb der Behältermündung des Behälters angeordneten Behälterhals in Dichtlage angeordnet sind.
Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausführungsvariante sind das Trägerelement und der Gegenhalter aufgrund ihrer gesteuerten Relativbewegung zueinander ferner zum Einnehmen zumindest einer Dichtstellung ausgebildet, wobei in der Dichtstellung die Dichtlage der Dichtelemente mit dem Behälterhals hergestellt ist.
Ebenfalls bevorzugt ist bei dem Füll- und Verschließorgan ferner eine Ziehringanordnung zur plastischen Verformung von als Kronkorken ausgebildeten Verschlussdeckeln vorgesehen, welche insbesondere bevorzugt in Richtung der Vertikalachse senk- und hubbeweglich ausgebildet ist. Die Ziehringanordnung umfasst einen Ziehring, der dazu dient, den gegen den Behälter gepressten Kronkorken so plastisch zu verformen, dass dieser fest mit dem Behälter verbunden ist und diesen dicht gegenüber der Umgebung verschließt. Der Ziehring ist oberhalb des unverschlossenen Behälters angeordnet. Zum eigentlichen Verschließen des Behälters, also zur plastischen Verformung des Kronkorkens, muss der, gegen die Behältermündung gepresste/vorgespannte Kronkorken zumindest durch einen Teil des Ziehringes gezogen werden. Dazu ist eine Relativbewegung zwischen der Ziehringanordnung und dem „eingespannten“ Behälter erforderlich. Dazu ist beispielsweise vorgesehen, dass sich entweder nur der Ziehring oder der „eingespannte“ Behälter bewegt, oder aber auch, dass sich beide bewegen.
Besonders vorteilhaft werden mit der vorliegenden Vorrichtung die Funktionen des Trägerelementes bzw. Hubelementes, des Gegenhalters bzw. Stempels und des Ziehringes auf neue, vorteilhafte Art und Weise kombiniert und verwirklicht, wobei alle Funktionen durch eine Relativbewegung bzw. durch nur einen Bewegungsmechanismus, insbesondere durch ein einziges gesteuert geregeltes, bewegliches Element verwirklicht sind.
Vorteilhaft können mit der vorliegenden Vorrichtung, insbesondere durch die mit vorliegender Vorrichtung ermöglichten Relativbewegungen, beispielsweise mindestens die im folgenden genannten Bewegungsabläufe ausgeführt werden, wobei weitere Zwischenschritte zwar nicht explizit erwähnt, jedoch ebenfalls möglich sind.
Die einzelnen Schritte können wie folgt gelistet werden:
a) Aufnahme des Behälters auf dem Trägerelement, nämlich Einnahme der Ausgangsstellung
b) Einfahren zumindest der Behältermündung in die Prozess- oder Druckkammer, nämlich Einnahme der Dichtlagenstellung
c) Herstellen der Dichtlage zwischen der Behältermündung und der Abgabeöffnung des Füllventils, nämlich Einnahme der Füllstellung
d) Beenden der Dichtlage zwischen der Behältermündung und der Abgabeöffnung des Füllventils
e) Positionieren des Verschlussdeckels, insbesondere des Kronkorkens oberhalb der Behältermündung
f) Anpressen des Kronkorkens gegen die Behältermündung, nämlich Einnahme der Verschließstellung
g) Relative Bewegung zumindest des Kronkorkens durch die Ziehringanordnung h) Entfernen der Behältermündung bzw. des Behälters aus der Prozess- oder Druckkammer, nämlich Rückkehr zur Ausgangsstellung
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung als Maschine umlaufender Bauart ausgebildet, wobei am Umfang eines um eine vertikale Mittelachse der Vorrichtung motorisch umlaufend antreibbaren Maschinenkarussels mehrere Behandlungsstationen ausgebildet sind und wobei an einem unterhalb eines Karusselloberteils angeordneten Karussellunterteil mehrere Trägerelemente an einem umlaufenden Trägerkranz vorgesehen sind. Insbesondere bevorzugt ist bei der Vorrichtung umlaufender Bauart eine Höhenverstelleinrichtung vorgesehen, wobei die Höhenverstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, einen vertikalen Abstand zwischen dem Karusselloberteil und dem Karussellunterteil einzustellen. Vorteilhaft kann die Vorrichtung dadurch an unterschiedliche Höhenformate der Behälter angepasst werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern bei dem die Behälter einer Vorrichtung aufweisend wenigstens ein Trägerelement zur tragenden Aufnahme der Behälter und zumindest ein an wenigstens einer Behandlungsstation der Vorrichtung angeordnetes Füll- und Verschließorgan zugeführt und an das Trägerelement übergeben werden. Bei dem Verfahren werden die Behälter anschließend an der einen Behandlungsstation in zumindest einer Füllstellung befüllt und nachfolgend in zumindest einer Verschließstellung mit einem Verschlussdeckel verschlossen, wobei die Füllstellung und die Verschließstellung durch Ausübung einer in Richtung einer Vertikalachse der Behandlungsstation orientierten, gesteuerten Relativbewegung des Trägerelementes und eines in dem Füll- und Verschließorgan vorgesehenen Gegenhalters eingenommen werden.
Bevorzugt werden die Behälter beim Einnehmen der Füllstellung und der Verschließstellung mittels des Trägerelementes ausgehend von einer Zuführebene in eine dazu höhere Füllebene und in eine noch höhere Verschließebene angehoben.
Additiv oder alternativ wird der Gegenhalter zur Erzeugung der Füllstellung und der Verschließstellung in Richtung der Vertikalachse der Behandlungsstation gesteuert bewegt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine grob schematische Ansicht einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 vereinfacht und isoliert dargestellt eine Behandlungsstation der
Vorrichtung gemäß Figur 1 mit einem zu behandelnden Behälter, und zwar dargestellt in verschiedenen Behandlungsstellungen,
Fig. 3 eine grob schematische Ansicht einer alternativen bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 vereinfacht und isoliert dargestellt eine Behandlungsstation der
Vorrichtung gemäß Figur 3 mit einem zu behandelnden Behälter, und zwar dargestellt in verschiedenen Behandlungsstellungen,
Fig. 5 eine grob schematische Ansicht einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6 vereinfacht und isoliert dargestellt eine Behandlungsstation der
Vorrichtung gemäß Figur 5 mit einem zu behandelnden Behälter, und zwar dargestellt in verschiedenen Behandlungsstellungen,
Fig. 7 stark vereinfacht und grob schematisch skizziert den
Mechanismus zur Erzeugung der Relativbewegung und Kräfte anhand einer isoliert dargestellten Behandlungsstation und
Fig. 8 ein Beispiel für eine Füll- und Verschließorgan.
Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern 2 ist in den dargestellten Beispielen gemäß den Figuren 1 , 3 und 5 als Maschine umlaufender Bauart ausgebildet, wobei die Maschine vorliegend auch als Behälterbehandlungsmaschine und insbesondere als Füll- und Verschließmaschine 1 verstanden wird. Die als umlaufende Füll- und Verschließmaschine ausgebildete Vorrichtung 1 weist dabei mehrere, um eine vertikale Mittelachse MA angeordnete Behandlungsstationen S, S‘ auf, welche sich jeweils entlang einer jeweiligen Vertikalachse VA erstrecken und am Umfang eines motorisch umlaufend angetriebenen Maschinenkarussels 9 vorgesehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren 1 , 3 und 5 jeweils lediglich zwei der mehreren Behandlungsstationen S, S‘ dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt.
An jeder Behandlungsstation S, S‘ der Vorrichtung 1 ist an einem Karusselloberteil 9.1 des Maschinenkarussels 9 jeweils zumindest ein Füll- und Verschließorgan 4 angeordnet, welches sich jeweils im Wesentlichen ebenfalls in Richtung entlang der Vertikalachse VA der jeweiligen Behandlungsstation S, S‘ erstreckt. Die umlaufende Füll- und Verschließmaschine 1 umfasst ferner ein in vertikaler Richtung unterhalb des Karusselloberteils 9.1 angeordnetes Karussellunterteil 9.2, welches einen Trägerkranz 8 aufweist, an dessen Umfang mehrere Trägerelemente 3 zur tragenden Aufnahme der Behälter 2 vorgesehen sind. Jeder Behandlungsstation S, S‘ ist dabei ein Trägerelement 3 zugeordnet, so dass jeder zu behandelnde Behälter 2 während der Behandlung in einer Behandlungsstation S auf einem dieser entsprechenden Behandlungsstation S, S‘ zugeordneten Trägerelement 3 lagert, insbesondere auf dem Trägerelement 3 steht.
Die als Füll- und Verschließmaschine ausgebildete Vorrichtung 1 ist insbesondere zum Befüllen der Behälter 2 mit einem flüssigen Füllgut sowie zum anschließenden Verschließen der Behälter 2 mit einem in Form eines Kronkorkens ausgebildeten Verschlussdeckel 6 eingerichtet und ausgelegt. Die vorliegende Füll- und Verschließmaschine 1 funktioniert daher zumindest für den Funktionsbereich des Verschließens der Behälter 2, nämlich für die Verschließfunktion wie ein Kronkorker.
Üblicherweise ist bei einer derartigen Füll- und Verschließmaschine 1 eine in den Figuren nicht nähergehend dargestellte und in einer Transportrichtung vorgeschaltete Behälterzuführeinrichtung vorgesehen. Beispielsweise kann auch eine - ebenfalls nicht in den Figuren dargestellte - weitere Behandlungsmaschine vorgeschaltet sein, welche für weitere, vorangehende Behandlungsschritte der Behälter 2 eingerichtet ist, wie zum Beispiel für eine Reinigung, Sterilisation, Trocknung oder Inspektion der Behälter oder dergleichen. Die Behälter 2 werden in der Regel über Transporteinrichtungen, beispielsweise Transportbänder, an die Füll- und Verschließmaschine 1 befördert und hier eingangsseitig von nur ausschnittsweise und andeutungsweise in den Figuren 1 , 3 und 5 angegebenen Transferelementen 13, beispielweise einem Einlaufstern, an die eigentliche Füll- und Verschließmaschine 1 übergeben. Nach dem Durchlaufen der Füll- und Verschließmaschine 1 in der nachfolgend noch nähergehend erläuterten Art und Weise, also nach dem Füllen und Verschließen der einzelnen Behälter 2, werden die mit einem Kronkorken verschlossenen Behälter 2 ausgangsseitig der Füll- und Verschließmaschine 1 von einem weiteren nicht dargestellten und in Transportrichtung auf die Füll- und Verschließmaschine 1 nachfolgend vorgesehenen Transferelement, beispielsweise einem Auslaufstern, übernommen und auf dem Fachmann wohl bekannte Art und Weise abtransportiert.
Mit der Füll- und Verschließmaschine 1 , insbesondere mit den bei jeder Behandlungsstation S, S‘ vorgesehenen Füll- und Verschließorganen 4, stehen weiterhin eine Füllgutzuführung zum Zuführen des flüssigen Füllgutes sowie eine Verschlussdeckelzuführung 15 zum Zuführen der als Kronkorken ausgebildeten Verschlussdeckel 6 in Verbindung. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist die Bereitstellung und Zuführung des flüssigen Füllgutes an die Füll- und Verschließmaschine 1 , welche auf an sich bekannte Art und Weise erfolgen kann, in den Figuren nicht dargestellt. Ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Verschlussdeckelzuführung 15 zum Zuführen der einzelnen Kronkorken 6, welche Zuführung ebenfalls auf an sich bekannte Art und Weise erfolgen kann, in den in den Figuren 1 , 3 und 5 lediglich schemenhaft und abschnittsweise angedeutet.
Bei den in den Figuren 1 , 3 und 5 beispielhaft dargestellten Füll- und Verschließmaschinen 1 ist jeweils das Maschinenkarussell 9 über eine sich entlang der vertikalen Mittelachse MA erstreckende Zentralsäule 14 auf einem Maschinensockel 12 rotierend gelagert, wobei der Maschinensockel 12 vorliegend beispielsweise einen Standfuß 12.1 und ein mit dem Standfuß 12.1 verbundenes, auf dem Untergrund lagerndes Maschinenfundament 12.2 aufweist. Im Bereich der Zentralsäule 14 ist bei den dargestellten, bevorzugten Ausführungsformen der Füll- und Verschließmaschine 1 eine Flöhenverstelleinrichtung 7 angeordnet, über die das Karusselloberteil 9.1 und das Karussellunterteil 9.2 in vertikaler Richtung entlang der Mittelachse MA relativ zueinander bewegt werden können, um die Füll- und Verschließmaschine 1 an unterschiedliche Behälterformate, insbesondere an unterschiedliche Flöhen von Behältern 2 anpassen zu können. Dabei kann die Höhenverstellung mittels der Höhenverstelleinrichtung 7 bzw. die Anpassung des Maschinenkarussells 9 an verschiedene Behälterhöhen auf eine dem Fachmann wohl bekannte Art erfolgen.
Jedes an einer jeweiligen Behandlungsstation S, S‘ angeordnete Füll- und Verschließorgan 4 weist wenigstens ein Füllventil 4.1 (siehe auch Figur 8) und zumindest einen in vertikaler Richtung oberhalb der zu befüllenden und zu verschließenden Behälter 2 angeordneten Gegenhalter 5 auf, wobei der Gegenhalter 5 insbesondere beim Verschließvorgang der Behälter 2 die Funktion eines Verschließstempels übernimmt. Das Füll- und Verschließorgan 4 kann somit auch als kombiniertes Füll- und Verschließwerkzeug, insbesondere als Kombiwerkzeug, verstanden werden, welches sowohl die zum Befüllen erforderlichen Werkzeug- Komponenten als auch die zum Verschließen der Behälter 2 erforderlichen Werkzeugkomponenten aufweist. Das Füllventil 4.1 und der Gegenhalter 5, welche jeweils eine Werkzeugkomponente zum Befüllen beziehungsweise eine Werkzeugkomponente zum Verschließen bilden, sind insbesondere als in dem Füll- und Verschließorgan 4 integrierte Komponenten ausgebildet. Eine mögliche Ausführungsform eines als derartiges Kombiwerkzeug ausgebildeten Füll- und Verschließorgans 4 ist beispielhaft in der Figur 8 grob skizziert.
Erfindungsgemäß sind das Trägerelement 3 und der Gegenhalter 5 zur Ausübung einer in Richtung der Vertikalachse VA der Behandlungsstation S, S‘ orientierten, gesteuerten Relativbewegung zueinander ausgebildet, und zwar derart, dass das Trägerelement 3 und der Gegenhalter 5 aufgrund der gesteuerten Relativbewegung ausgehend von einer Ausgangsstellung PO weitere Stellungen relativ zueinander einnehmen, nämlich mindestens eine Füllstellung PF und eine Verschließstellung PV. In den Beispielen der Figuren 1 , 3 und 5 ist die Ausgangsstellung PO jeweils für die Behandlungsstation S dargestellt und die Verschließstellung PV ist an der jeweiligen Behandlungsstation S‘ skizziert. Insbesondere ist die Vorrichtung 1 dazu eingerichtet, die Behälter 2 an einer jeweiligen Behandlungsstation S, S‘ sowohl zu befüllen als auch zu verschließen. In den Figuren 2, 4 und 6 sind für die jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung 1 anhand einer isoliert dargestellten Behandlungsstation S jeweils verschiedene Stellungen dargestellt, die das Trägerelement 3 und der Gegenhalter 5 aufgrund der gesteuerten Relativbewegung während des Füll- und Verschließvorganges relativ zueinander einnehmen.
Bei der in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist das Trägerelement 3 in Richtung der Vertikalachse VA senk- und hubbeweglich ausgebildet und kann gesteuert in vertikaler Richtung nach oben bewegt werden, wodurch sich das Trägerelement 3 dem Gegenhalter 5 annähert, um ausgehend von der Ausgangsstellung PO zumindest eine Dichtstellung PD, dann die Füllstellung PF und schließlich die Verschließstellung PV einzunehmen. Es versteht sich von selbst, dass das hub- und senkbewegliche Trägerelement 3 durch eine vorzugsweise ebenfalls gesteuerte Senkbewegung in vertikaler Richtung nach unten verfahrbar ist, um relativ zum Gegenhalter 5 wieder die Ausgangsstellung PO einzunehmen.
Das Trägerelement 3 ist demgemäß als Flubelement 3 realisiert, welches zum Anheben der Behälter 2 eingerichtet ist. Dabei vermittelt das Flubelement 3 ein Anheben der Behälter 2 aus einer in einem ersten Flöhenniveau verlaufenden Zuführebene E1 in weitere Ebenen, die in höher gelegenen Flöhenniveaus verlaufen. Die im ersten Flöhenniveau verlaufende Zuführebene E1 stellt dabei diejenige Ebene dar, in der die Behälter von dem Transferelement 13 kommend an das Trägerelement 3 übergeben werden. Wie aus Figur 2 hervorgeht, befindet sich der Behälter 2 in der mit der römischen Ziffer I gekennzeichneten Ausgangsstellung PO, auf der Zuführebene E1. Ausgehend davon wird der Behälter 2 durch die vertikale Flubbewegung des Flubelementes 3 auf eine im Vergleich zur Zuführebene E1 höher gelegene Dichtlagenebene E1.1 angehoben, welche oberhalb des ersten Flöhenniveaus, nämlich in einem erhöhten Flöhenniveau verläuft. Die Dichtlagenstellung PD, in der sich der Behälter 2 in der Dichtlagenebene E1.1 befindet, ist in Figur 2 unter der mit römischer Ziffer II gekennzeichneten Position dargestellt.
Zum Einnehmen der Dichtlagenstellung PD, nämlich beim Anheben des Behälters 2 in die Dichtlagenebene E1.1 wird eine Behältermündung 2.1 des Behälters 2 freiendseitig von unten her in das Füll- und Verschließorgan 4 eingefahren. Das Füll- und Verschließorgan 4 weist dazu eine Behälterzentrier- und Dichtanordnung 16 auf. Im Beispiel der Figuren 1 und 2 ist diese als verschiebbare Flaschenzentrierung mit Abdichtung mit Schiebesitz ausgebildet. In dem Füll- und Verschließorgan 4 ist schließlich eine Prozess- oder Druckkammer 17 (siehe dazu insbesondere Figur 8) ausgebildet, in welcher während des Füll- und Verschließvorganges zumindest die Behältermündung 2.1 , zumindest der Kronkorken 6 und wenigstens eine Unterseite des Gegenhalters 5 lokalisiert sind. Der Behälter 2 wird daher beim Anheben in die Dichtlagenebene E1.1 soweit in das Füll- und Verschließorgan 4, insbesondere in die Behälterzentrier- und Dichtanordnung 16 eingefahren, bis die Behältermündung 2.1 innerhalb der Prozess- oder Druckkammer 17 aufgenommen ist. Entsprechende Dichtelemente 18 (siehe Figur 8) gelangen dabei mit einem unterhalb der Behältermündung 2.1 angeordneten Behälterhals 2.2 in Dichtlage wodurch auch insbesondere die Prozess- oder Druckkammer 17 abgedichtet wird. Da die Behältermündung 2.1 innerhalb der Prozess- oder Druckkammer 17 angeordnet ist, kann dies auch als ein Abdichten des Behälters 2 verstanden werden.
Zum Einnehmen der Füllposition FP (vgl. Position III in Figur 2) wird das Flubelement 3 in vertikaler Richtung weiter nach oben bewegt, wobei der Behälter 2 auf die in einem höheren, zweiten Flöhenniveau verlaufende Füllebene E2 angehoben wird. Dabei wird eine Dichtlage zwischen der Behältermündung 2.1 und einer Abgabeöffnung des Füllventils 4.1 hergestellt, um das Füllgut in den Behälter 2 abzugeben. Nach Beendigung der Füllgutabgabe in den Behälter 2 wird die Dichtlage zwischen der Behältermündung 2.1 und der Abgabeöffnung des Füllventils 4.1 aufgehoben, womit der eigentliche Füllprozess bzw. die eigentliche Füllfunktion des Füll- und Verschließorgans 4 als beendet angesehen werden kann.
Schließlich wird zum Verschließen des Behälters, nämlich für den eigentlichen Verschließvorgang, für den befüllten Behälter 2 ein Kronkorken 6 oberhalb der Behältermündung 2.1 positioniert, wobei eine Außenseite bzw. Oberseite des Kronkorkens 6 in Anlage mit dem Gegenhalter 5, insbesondere mit der Unterseite des Gegenhalters 5 angeordnet ist. Durch eine weitere Hubbewegung des Hubelementes 3 in vertikaler Richtung weiter nach oben wird die unter Position IV der Figur 2 gezeigte Verschließstellung PV eingenommen, wobei der Behälter 2 durch die Hubbewegung in zumindest eine, in einem noch höheren, dritten Höhenniveau verlaufende Verschließebene E3 angehoben wird. Dadurch wird die Behältermündung 2.1 mit einer vorgegebenen, gesteuerten Anpresskraft gegen den positionierten Kronkorken 6 und damit indirekt gegen den Gegenhalter 5 gepresst. Das Hubelement 3 bewirkt somit eine nach oben gerichtete Anpresskraft, die über den Behälter 2 gegen den Kronkorken 6 und den Gegenhalter 5 drückt, welcher mit einer Gegenkraft nach unten entgegenwirkt.
Vorzugsweise ist der Gegenhalter 5 durch Federn vorgespannt, so dass dieser unter Einwirkung der nach oben, gegen den Gegenhalter 5 wirkenden Anpresskraft ebenfalls nach oben gedrückt und über einen vorgegebenen Bewegungsweg gegen die Federvorspannkraft nach oben bewegt wird. Dadurch wird der auf die Behältermündung 2.1 gepresste Kronkorken 6 durch einen vorzugsweise feststehenden Ziehring 11.1 einer in dem Füll- und Verschließorgan 4 vorgesehenen Ziehringanordnung 11 (in Figuren 1 und 2 nicht sichtbar, siehe Figur 7) gedrückt, wodurch der Kronkorken 6 eine plastische Verformung erfährt, um den Behälter 2 bleibend dicht zu verschließen. Damit ist auch der Verschließvorgang als im Wesentlichen abgeschlossen zu betrachten.
Durch eine gesteuerte Senkbewegung des Hubelementes 3 in vertikaler Richtung nach unten wird der verschlossene Behälter 2 wieder abgesenkt, womit die Behältermündung 2.1 aus der Prozess- oder Druckkammer entlassen wird. Das Absenken erfolgt beispielsweise wieder auf die Zuführebene E1 , welche bevorzugt zugleich eine Abführebene sein kann, in welcher der Behälter 2 von einem nachfolgend vorgesehenen Transferelement, beispielsweise einem Auslaufstern, übernommen und abtransportiert wird.
Für die gesteuerte Hub- und Senkbewegung des Hubelementes 3 ist beispielsweise ein gesteuerter und/oder geregelter Antrieb vorgesehen, vorzugsweise ein jeweiliger gesteuerter und/oder geregelter Antrieb für jedes Hubelement 3. Bei dem Beispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist jedes Hubelement 3 über jeweils einen Linearantrieb 10 angetrieben.
Die mit Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 unterscheidet sich von der oberhalb beschriebenen Vorrichtung 1 gemäß Figuren 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass die bei dem Füll- und Verschließorgan 4 vorgesehene Behälterzentrier- und Dichtanordnung 16 durch eine verschiebbare Behälterzentrierung mit Abdichtung mit elastischem Schutz-Element, insbesondere einem Faltenbalg, gebildet ist. Ansonsten entspricht die dargestellte Ausführungsvariante im Wesentlichen der oberhalb beschriebenen Vorrichtung 1 gemäß Figuren 1 und 2, so dass die dort ausgeführte Beschreibung auch für die Variante der Figur 3 bzw. 4 zutreffend ist.
Mit der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Füll- und Verschließmaschine 1 ist eine alternative, ebenfalls bevorzugte Ausführungsvariante gezeigt, bei der der Gegenhalter 5 hub- und senkbeweglich ausgebildet ist, und gesteuert in vertikaler Richtung nach unten bewegt werden kann, wodurch sich der Gegenhalter 5 dem Trägerelement 3 annähert, um ausgehend von der Ausgangsstellung PO zumindest die Füllstellung PF und schließlich die Verschließstellung PV einzunehmen. Die erfindungsgemäße, gesteuerte und in Richtung der Vertikalachse VA der Behandlungsstation S, S‘ orientierte Relativbewegung des Trägerelementes 3 und des Gegenhalters 5 relativ zueinander wird somit durch eine Senkbewegung des Gegenhalters 5 bewerkstelligt. Es versteht sich von selbst, dass der hub- und senkbewegliche Gegenhalter 5 durch eine vorzugsweise ebenfalls gesteuerte Flubbewegung in vertikaler Richtung nach oben verfahrbar ist, um relativ zum Trägerelement 3 wieder die Ausgangsstellung PO einzunehmen. Der Gegenhalter 5 kann demgemäß als vertikal beweglicher Verschließstempel oder Verschließwerkzeug verstanden werden.
Auch bei der Füll- und Verschließmaschine 1 der Figur 5 weist jedes Füll- und Verschließorgan 4 eine Behälterzentrier- und Dichtanordnung 16 auf, die im dargestellten Beispiel als absenkbare Behälterzentrierung mit Abdichtung mit elastischem Schutz-Element, insbesondere einem Faltenbalg, gebildet ist. Da der Gegenhalter 5 eine integrierte Komponente des Füll- und Verschließorgans 4 bildet sind unterschiedliche relative Positionen des Gegenhalters 5 entlang der Vertikalachse VA aus den Figuren nicht ersichtlich, jedoch sind die unterschiedlichen relativen Positionen eines freiendseitigen unteren Endes des Füll- und Verschließorgans 4 angedeutet.
In der unter Position I der Figur 6 dargestellten Ausgangsstellung PO ist das untere Ende des Füll- und Verschließorgans 4 in einer Zuführhöhe H1 mit einem vorgegebenen ersten Abstand vom Trägerelement 3 positioniert. In der Ausgangsstellung PO weist der Gegenhalter 5 den größten Abstand relativ zum Trägerelement 3 auf. Durch entsprechende Senkbewegungen kann die Dichtlagenstellung hergestellt werden, wobei in der Figur 6 unter Position 1.1 eine erste Zwischenstellung PD1 abgebildet ist, in der das untere Ende des Füll- und Verschließorgans 4 in einer ersten Zwischenhöhe H1.1 mit einem geringeren Abstand zum Trägerelement 3 angeordnet ist, die Dichtlagenstellung PD aber noch nicht vollständig eingenommen ist. In der unter Position III der Figur 6 dargestellten Füllstellung PF ist das untere Ende des Füll- und Verschließorgans 4 in einer Füllhöhe H2 mit einem weiter verringerten Abstand zum Trägerelement 3 angeordnet. In der unter Position IV der Figur 6 dargestellten Verschließstellung PV ist das untere Ende des Füll- und Verschließorgans 4 in einer Verschließhöhe H3 mit einem noch weiter verringerten Abstand zum Trägerelement 3 angeordnet. In der Verschließstellung PV weist der Gegenhalter 5 den kleinsten Abstand relativ zum Trägerelement 3 auf.
Für die gesteuerte Flub- und Senkbewegung zumindest des Gegenhalters 5 ist beispielsweise ein gesteuerter und/oder geregelter Antrieb vorgesehen. Bei dem Beispiel gemäß den Figuren 5 und 6 ist jeder Gegenhalter 5 über jeweils einen Linearantrieb 10‘ angetrieben.
In den oberhalb beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die erfindungsgemäße gesteuerte Relativbewegung des Trägerelementes 3 und Gegenhalters 5 relativ zueinander dadurch realisiert, dass entweder das Trägerelement 3 hub- und senkbeweglich ausgebildet ist und entlang der Vertikalachse VA relativ zum Gegenhalter 5 bewegt werden kann oder dass der Gegenhalter 5 senk- und hubbeweglich ausgebildet ist und entlang der Vertikalachse VA relativ zum Trägerelement 3 bewegt werden kann. Selbstverständlich können in weiteren alternativen Ausführungsformen jedoch auch sowohl das Trägerelement 3 als auch der Gegenhalter 5 hub- und senkbeweglich ausgebildet sein, so dass deren Verstellung bzw. Positionierung relativ zueinander durch jeweilige Bewegungen entlang der Vertikalachse VA bewerkstelligt werden kann. In Figur 7 ist noch einmal die Zusammenwirkung bzw. der Wirkmechanismus zwischen Trägerelement 3 und Gegenhalter 5 schematisch dargestellt. Durch die gesteuerte Relativbewegung (angedeutet in Figur 7 mit dem strichliert gezeichneten Doppelpfeil) des Trägerelementes 3 und des Gegenhalters 5 relativ zueinander wird der Abstand zwischen Trägerelement 3 und Gegenhalter 5 gesteuert verändert. Der zu befüllende und zu verschließende Behälter 2 ist zwischen Trägerelement 3 und Gegenhalter 5 angeordnet, wobei sich zumindest die Position des Gegenhalters 5 während der Durchführung der verschiedenen, aufeinanderfolgenden Funktionsschritte„Abdichten“,„Befüllen“ und„Verschließen“ auch in Relation zum Behälter 2 ändert. Durch die gesteuerte Relativbewegung wird besonders vorteilhaft sowohl die Dichtlage der Behältermündung 2.1 mit dem Füllventil 4.1 beim Füllvorgang hergestellt wie auch der Anpressdruck für den Kronkorken 6 beim Verschließvorgang, wobei der Behälter 2 in der Verschließstellung mit dem auf der Behältermündung 2.1 positionierten Kronkorken 6 zwischen Trägerelement 3 und Gegenhalter 5 eingespannt ist und der Gegenhalter 5 eine von oben auf den Kronkorken 6 und damit auch auf den Behälter 2 wirkende Verschließkraft Fy vermittelt bzw. ausübt. Der Behälter 2 wird durch das Trägerelement 3 mit einer der Verschließkraft Fy entgegenwirkenden, nach oben gerichteten Haltekraft Fy‘ gehalten, wobei die Verschließkraft Fy und die Haltekraft Fy‘ im Zusammenspiel das Anpressen des Kronkorkens 6 auf die Behältermündung 2.1 und das anschließende dichte Verschließen des Behälters 2 bewirken.
Wie aus der Figur 7 hervorgeht, sind Trägerelement 3 und/oder Gegenhalter 5 hub- und senkbeweglich und können daher einen Bewegungsweg entlang der Vertikalachse VA zurücklegen. Ferner erzeugen Trägerelement 3 und/oder Gegenhalter 5 eine entlang der Vertikalachse VA orientierte Kraft, nämlich die senkrecht nach oben wirkende Haltekraft Fy‘ bzw. die senkrecht nach unten wirkende Verschließkraft Fy.
Die für das endgültige dichte Verschließen des Behälters mit dem Kronkorken 6 notwendige plastische Verformung des Kronkorkenrandes erfolgt durch ein zumindest teilweises Flindurchziehen des Kronkorkens 6 durch den Ziehring 11.1 der Ziehringanordnung 11. Dazu kann entweder der Ziehring 11.1 feststehend ausgebildet sein und der Behälter relativ zum Ziehring 11.1 nach oben bewegt werden oder der Ziehring 11.1 ist in vertikaler Richtung beweglich und bewegt sich entlang der Vertikalachse VA relativ zum Kronkorken 6 bzw. zum Behälter. Die mögliche Bewegung des Ziehringes 11.1 ist in Figur 7 durch den Doppelpfeil mit durchgezogener Linie angedeutet.
Figur 8 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform eines in der vorliegenden Vorrichtung 1 zur Anwendung kommenden Füll- und Verschließorgans 4, bei dem ein zu behandelnder Behälter 2 so von der freiendseitigen Unterseite des Füll- und Verschließorgans 4 in dieses eingefahren werden kann, dass die Behältermündung 2.1 innerhalb der Prozess- oder Druckkammer 17 angeordnet ist um dort während des gesamten Füll- und Verschließvorganges zu verbleiben. Über einen geregelten und/oder gesteuerten Schieber 19 kann die entsprechende Dichtlage der Behältermündung 2.1 mit der Abgabeöffnung des Füllventils 4.1 für den Füllvorgang hergestellt werden. Während des Verschließvorganges ist der Gegenhalter in Anlage mit dem auf der Behältermündung 2.1 positionierten Kronkorken 6. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Ausführungsvarianten des Füll- und Verschließorgans 4 möglich sind. Beispielsweise können bei anderen Varianten die Kronkorken mittels Schiebern positioniert werden.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Behälter
2.1 Behältermündung
2.2 Behälterhals
3 Trägerelement
4 Füll- und Verschließorgan
4.1 Füllventil
5 Gegenhalter
6 Verschlussdeckel
7 Flöhenverstelleinrichtung
8 Trägerkranz
9 Maschinenkarussell
9.1 Karusselloberteil
9.2 Karussellunterteil
10, 10‘ Linearantrieb
1 1 Ziehringanordnung
1 1 .1 Ziehring
12 Maschinensockel
12.1 Standfuß
12.2 Maschinenfundament
13 Transferelement
14 Zentralsäule
15 Verschlussdeckelzuführung
16 Dichtanordnung
17 Prozess- oder Druckkammer
18 Dichtelemente
19 Schieber
E1 Zuführebene
E1.1 Dichtlagenebene E2 Füllebene
E3 Verschließebene
Fy Verschließkraft
Fy‘ Haltekraft
H1 Zuführhöhe
H1.1 erste Zwischenhöhe H2 Füllhöhe
H3 Verschließhöhe MA Mittelachse
PO Ausgangsstellung PD Dichtlagenstellung PD1 erste Zwischenstellung PF Füllstellung
PV Verschließstellung VA Vertikalachse
S Behandlungsstation

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zum Füllen und Verschließen von Behältern (2) aufweisend wenigstens ein Trägerelement (3) zur tragenden Aufnahme der Behälter (2) und zumindest ein an wenigstens einer Behandlungsstation (S) der Vorrichtung (1 ) angeordnetes Füll- und Verschließorgan (4), wobei das Füll- und Verschließorgan (4) mit einer Füllgutzuführung und einer Verschlussdeckelzuführung verbunden ist und wobei das Füll- und Verschließorgan (4) wenigstens ein Füllventil (4.1 ) und zumindest einen in vertikaler Richtung oberhalb der zu befüllenden und zu verschließenden Behälter (2) angeordneten Gegenhalter (5) umfasst, wobei das Trägerelement (3) und der Gegenhalter (5) zur Ausübung einer in Richtung einer Vertikalachse (VA) der Behandlungsstation (S) orientierten, gesteuerten Relativbewegung zueinander ausgebildet sind, derart, dass das Trägerelement (3) und der Gegenhalter (5) aufgrund der gesteuerten Relativbewegung ausgehend von einer Ausgangsstellung (PO) relativ zueinander zumindest eine Füllstellung (PF) und zumindest eine Verschließstellung (PV) einnehmen, wobei die Vorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, die Behälter (2) an der zumindest einen Behandlungsstation (S) sowohl zu befüllen als auch zu verschließen, wobei der oberhalb der Behälter angeordnete Gegenhalter (5) und/oder das Trägerelement (3) kraftgesteuert sind, wobei der Gegenhalter (5) dazu ausgebildet ist, kraftgesteuert eine vertikal nach unten gerichtete Verschließkraft (Fy) zu erzeugen und/oder wobei das Trägerelement (3) dazu ausgebildet ist, eine vertikal nach oben gerichtete Haltekraft (Fy‘) zu erzeugen.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (3) in Richtung der Vertikalachse (VA) senk- und hubbeweglich in Form eines Flubelementes ausgebildet ist, wobei das Flubelement zur Ausübung der Senk- und Fl ubbeweg ungen mechanisch gesteuert oder pneumatisch gesteuert oder elektrisch gesteuert angetrieben ist und wobei das Flubelement zumindest zum Anheben der Behälter (2) aus einer in einem ersten Flöhenniveau verlaufenden Zuführebene (E1 ) in zumindest eine in einem höheren, zweiten Flöhenniveau verlaufende Füllebene (E2) und in zumindest eine, in einem höheren, dritten Flöhenniveau verlaufende Verschließebene (E3) eingerichtet ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antreiben des Hubelementes ein Linearantrieb (10) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oberhalb der Behälter angeordnete Gegenhalter (5) in Richtung der Vertikalachse (VA) senk- und hubbeweglich ausgebildet ist, wobei der Gegenhalter (5) zur Ausübung der vertikalen Bewegung mechanisch gesteuert oder pneumatisch gesteuert oder elektrisch gesteuert angetrieben ist.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Füll- und Verschließorgan (4) eine Prozess- oder Druckkammer (17) zur Aufnahme zumindest einer Behältermündung (2.1 ) des zu befüllenden und zu verschließenden Behälters (2) und zumindest eines in Anlage an einer Anlagefläche des Gegenhalters (5) befindlichen Verschlussdeckels (6) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdichten der Prozess- oder Druckkammer (17) Dichtelemente (18) vorgesehen sind, wobei die Dichtelemente (18) während des Füll- und Verschließvorganges mit einem unterhalb der Behältermündung (2.1 ) des Behälters (2) angeordneten Behälterhals (2.2) in Dichtlage angeordnet sind.
7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (3) und der Gegenhalter (5) aufgrund ihrer gesteuerten Relativbewegung zueinander ferner zum Einnehmen zumindest einer Dichtstellung (PD) ausgebildet sind, wobei in der Dichtstellung (PD) die Dichtlage der Dichtelemente (18) mit dem Behälterhals (2.2) hergestellt ist.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Füll- und Verschließorgan (4) ferner eine Ziehringanordnung (11 ) mit einem Ziehring (11.1 ) zur plastischen Verformung von als Kronkorken ausgebildeten Verschlussdeckeln (6) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der (11.1 ) der Ziehringanordnung (11 ) in Richtung der Vertikalachse (VA) senk- und hubbeweglich ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) umlaufender Bauart ist, wobei am Umfang eines um eine vertikale Mittelachse (MA) der Vorrichtung (1 ) motorisch umlaufend antreibbaren Maschinenkarussells (9) mehrere Behandlungsstationen (S) ausgebildet sind und wobei an einem unterhalb eines Karusselloberteils (9.1 ) angeordneten umlaufenden Karussellunterteil (9.2) mehrere Trägerelemente (3) an einem Trägerkranz (8) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhenverstelleinrichtung (7) vorgesehen ist, wobei die Höhenverstelleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, einen vertikalen Abstand zwischen dem Karusselloberteil (9.1 ) und dem Karussellunterteil (9.2) einzustellen.
12. Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern (2) bei dem die Behälter einer Vorrichtung (1 ) aufweisend wenigstens ein Trägerelement (3) zur tragenden Aufnahme der Behälter (2) und zumindest ein an wenigstens einer Behandlungsstation (S) der Vorrichtung (1 ) angeordnetes Füll- und Verschließorgan (4) zugeführt und an das Trägerelement (3) übergeben werden, bei dem die Behälter (2) anschließend an der einen Behandlungsstation (S) in zumindest einer Füllstellung (PF) befüllt und nachfolgend in zumindest einer Verschließstellung (PV) mit einem Verschlussdeckel (6) verschlossen werden, wobei die Füllstellung (PF) und die Verschließstellung (PV) durch Ausübung einer in Richtung einer Vertikalachse (VA) der Behandlungsstation (S) orientierten, gesteuerten Relativbewegung des Trägerelementes (3) und eines in dem Füll- und Verschließorgan (4) vorgesehenen Gegenhalters (5) eingenommen werden und wobei zum Verschließen der Behälter
(2) in der Verschließstellung (PV) über den Gegenhalter (5) kraftgesteuert eine vertikal nach unten gerichtete Verschließkraft (Fy) und/oder über das Trägerelement
(3) kraftgesteuert eine vertikal nach oben gerichtete Haltekraft (Fy‘) ausgeübt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (2) beim Einnehmen der Füllstellung (PF) und der Verschließstellung (PV) mittels des Trägerelementes (3) ausgehend von einer Zuführebene (E1 ) in eine dazu höhere Füllebene (E2) und in eine noch höhere Verschließebene (E3) angehoben werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (5) zur Erzeugung der Füllstellung (PF) und der Verschließstellung (PV) in Richtung der Vertikalachse (VA) der Behandlungsstation (S) gesteuert bewegt wird.
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