WO2023041223A1 - Dosiermaschine zum abfüllen von fliessfähigen medien in kavitäten - Google Patents

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dispensers
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PCT/EP2022/070084
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Joel TSCHANNEN
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Nera Technologies AG
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Definitions

  • the present invention relates to a dosing machine for filling free-flowing media into cavities according to the preamble of claim 1 .
  • the number of metering lines is determined by the common drive train and structure of the current metering machines. This prevents a flexible expansion of the casting machine with regard to the number of cavities in the mold to be filled, which can be filled at the same time.
  • DE 10 2005 004 785 A1 shows a metering machine for filling free-flowing media with a metering line
  • the composite Dosing train has a first and a second dispenser with a piston drive, the two dispensers being connected to a common distributor plate.
  • the manifold plate has two separate nozzle assemblies with identical flow channels to connect the first and second dispensers to first and second nozzle assemblies, respectively.
  • the two nozzle units are designed for filling separate cavities, with the flowable mass being supplied by the first dispenser from a first mass container through a first nozzle unit to a first cavity. Accordingly, a second cavity is filled with the separate second nozzle unit.
  • the common distributor plate has the disadvantage that a distance between the nozzle units has to be adjusted to the distance between two cavities. A flexible adaptation to different shapes is not possible. An expansion of a mold, as well as an expansion of the dosing line, is also not possible due to the design of the distributor plate and the piston-like drive line.
  • the present invention is based on the object of proposing a dosing machine which, while avoiding the problems known from the prior art, can be produced and/or operated and flexibly expanded in a particularly cost-effective manner.
  • a dosing machine for filling flowable media into cavities of a mold to be filled is claimed, in particular for applications in the food or pharmaceutical industry, the dosing machine having at least one independent dosing unit, which consists of two dispensers, each with its own drive and a nozzle unit.
  • the dosing machine has at least one independent dosing unit with a first and a second dispenser, with the first dispenser and the second dispenser each being assigned a drive, in particular a first and a second individual drive, and with the first and the second dispenser having are connected to a common nozzle unit.
  • the dosing machine is preferably used for filling free-flowing media into counter-moulds, containers or other cavities. More preferably, the dosing machine consists of several dosing units and a handling system for positioning the mold to be filled with cavities. In this case, each dosing unit has a nozzle unit in order preferably to fill an individual cavity in each case.
  • the invention has surprisingly recognized that different cavity distances can be realized quickly and easily.
  • the dosing machine can be used for molds to be filled with different cavity spacings, in particular through the use of several independent dosing units whose distance from one another can be adjusted.
  • the dispensers can be controlled individually via the individual drive. Due to this flexibility, it is possible to dose your own masses with different flow properties with each dispenser and/or to combine them with one another as desired through individual control.
  • the drive of the dispenser in particular the individual drive, is preferably designed as an eccentric screw pump in order to enable a continuous flow of the flow medium.
  • eccentric screw pumps in particular compared to piston actuator systems, do not require any valves and are not restricted in terms of the volume to be delivered.
  • the drives can be adjusted individually in order to increase the reproducibility of a cast end product.
  • nozzle units with nozzle channels of different dimensions can also be used, with different flow resistances in the nozzle channels being able to be compensated for by the individual drives.
  • the number of dosing units can be increased as desired.
  • the at least one dosing unit has a common nozzle unit with two coaxially arranged nozzle channels in order to use the two dispensers to fill two flow media, in particular two different flow media, into the mold in a coextrusion process.
  • a first flow medium is preferably filled into the first dispenser and a second flow medium into the second dispenser, each of which is associated with one of the nozzle channels.
  • the cavity can advantageously be filled with two flow media that envelop one another. It is preferred that the first flow medium flowing through an outer nozzle channel fills inner walls of the cavity and that the second flow medium flowing through an inner nozzle channel forms a core or a filling within the first flow medium.
  • a multi-layered product can be produced with such a dosing unit, for example a filled praline.
  • the dispenser drive is preferably designed as an eccentric screw pump in order to transport different flow media.
  • a delivery volume and/or a volumetric throughput can be easily adjusted with such a drive in order to be able to precisely set preferably layers of a product, in particular also very thin outer layers.
  • different flow resistances of the nozzle channels can be compensated for by individually controlling the eccentric screw pump.
  • the dosing machine very particularly preferably has a corresponding control unit in order to control the drives in accordance with the flow channels and/or flow media used.
  • the common nozzle unit of the two dispensers particularly preferably has a housing with two separable housing elements, in particular along a vertical plane of the nozzle unit, in order to enable access to nozzle channels.
  • the two housing elements can very particularly preferably be separated along a plane of symmetry.
  • the nozzle channels can be cleaned particularly easily, and nozzle inserts can be inserted or exchanged within the nozzle channels.
  • the nozzle channels within the nozzle unit are preferably designed in such a way that an angle between individual channel sections is less than 90°, particularly preferably less than 60°.
  • flow media with different viscosity properties can be conveyed in a nozzle unit.
  • the use of flow media with different viscosities advantageously does not require a change to nozzle units with an adapted channel geometry.
  • two insert elements are formed in the nozzle unit, which engage coaxially in the assembled state.
  • the nozzle channels of the nozzle unit particularly preferably have an annular groove at a transition to the insert elements in order to fix and/or seal the insert elements in the direction of flow.
  • the insert elements preferably have an increased wall thickness at one end, in particular for engaging in the housing of the nozzle unit. At the other end, the insert elements are preferably tapered with a smaller wall thickness, in particular to enable coaxial engagement.
  • an inner liner includes end support projections on an exterior surface of the inner liner to allow for guidance and alignment of the inner liner within the outer liner.
  • further dosing units can be added depending on the size of the machine due to the self-sufficient mode of operation of the dosing units. This is possible in particular because the dosing units with dispensers are not connected to a common distributor plate. Several dosing units, each with a nozzle unit, can be arranged side by side. A distance between the dosing units can preferably also be easily adjusted in this way.
  • the number of dosing units arranged next to one another is particularly preferably between 1 and 7 or 1 and 9.
  • the nozzle unit particularly preferably has two lateral inlet sections for accommodating the dispensers.
  • An outlet section of the nozzle unit is preferably formed along a vertical direction, in particular in the direction of gravity.
  • the inlet sections are preferably aligned such that the dispenser with a Extension axis at an angle, preferably between 15 ° and 30 °, can be arranged above a horizontal plane on the nozzle unit. This results in particular in a spread or V-shaped arrangement of the dispensers on the nozzle unit.
  • a mass flow within the dosing unit can preferably be favored in this way by means of gravity in the direction of the outlet section.
  • the dosing unit with the two dispensers can be arranged and/or designed mirror-symmetrically with respect to a plane of symmetry.
  • the dispensers can preferably be of identical design in order to simplify replacement and/or expansion.
  • the dosing machine can be constructed as a modular system and easily adapted to different shapes.
  • the inlet sections are preferably arranged in such a way that the axes of extension of the dispensers are aligned parallel to a vertical plane of the nozzle unit.
  • the dosing unit can be designed to be particularly space-saving.
  • several dosing units can be arranged next to one another, in particular directly next to one another, in a particularly space-saving manner along a longitudinal direction of the metering machine, in particular in the normal direction to the vertical plane.
  • dosing units arranged next to each other in pairs have differently aligned dispensers, in particular at a different angle above the horizontal plane of the nozzle unit, in order to allow at least partial overlapping along the longitudinal direction and an even more space-saving arrangement of several dosing units relative to one another.
  • the dosing machine with such an arrangement can have more dosing units with the same installation space.
  • the dosing machine particularly preferably has at least one mass container which is aligned along the longitudinal direction of the dosing machine and is connected to dispensers of at least two dosing units arranged next to one another in the longitudinal direction.
  • a first bulk container is particularly preferably connected to a plurality of first dispensers and a second bulk container is connected to a plurality of second dispensers of different dosing units in order to be able to carry out a parallel coextrusion with two, in particular two different, flow media preferably by means of a plurality of dosing units.
  • the dispensers can be removed from the dosing machine with a quick-release fastener without tools and dismantled for cleaning.
  • the number of dosing units of the dosing machine can also be adjusted particularly easily and in a short time, in particular in order to flexibly adapt the dosing machine to varying shapes with different numbers and/or spacings of cavities.
  • the distances between the dosing units can preferably be easily adapted to the distance between the cavities.
  • the dosing units, each with a nozzle unit are arranged on a mounting element corresponding to the cavity spacing, with a clamping means fixing the dosing units in the mounted state.
  • the mounting element can preferably as a mounting plate and / or at least one Guide rod may be formed, which arranges the nozzle units of the dosing units at a distance from one another in the assembled state.
  • the mounting element described above can particularly preferably have predefined positioning recesses in order to receive the dosing units in a form-fitting manner. Alternatively or additionally, it may be preferable for the nozzle units to be arranged in a displaceable manner on the at least one guide rod. By shifting along the longitudinal direction, a distance between the dosing units can be varied and adapted to the cavity distance of a mold to be filled.
  • connection of the dispenser to the mass container can be adapted to the varying distances between the dosing units.
  • the dosing unit particularly preferably has a connecting element, in particular a connecting hose, in order to bridge an offset between a filling opening of the dosing unit and a filling opening of the mass container.
  • the mold to be filled with cavities can be moved in 3 axes, in particular by means of the aforementioned handling system, particularly preferably a 3-axis portal, which, in combination with the individually controllable dispensers, allows any possible combination.
  • the mold or container to be filled can preferably be removed from a removal position, filled in the machine and placed in a storage position.
  • the storage or removal position can be flexibly positioned due to the 3-axis portal.
  • the depositing or removal station preferably has two depositing units that can be adjusted horizontally in relation to one another and have stops, in order to fix the mold resting on the depositing units by means of the stops, in particular laterally.
  • At least one of the depositing or removal stations is advantageously equipped with a vibration unit and/or a heating station.
  • all three axes mentioned above can also be covered with compact basic machines.
  • a stationary dosing machine can advantageously be used by using a 3-axis portal for positioning the depositing or removal station.
  • a complex and cost-intensive movement device of the dosing machine itself, in particular for a pouring head of the dosing machine, is therefore not required.
  • a combination of the above-mentioned embodiments preferably enables a high degree of flexibility and thereby new application possibilities for the dosing machines mentioned.
  • the invention also relates to a method for operating a dosing machine, in particular a dosing machine as described above, the dosing machine having at least one independent dosing unit, which comprises two dispensers, each with its own drive, and a nozzle unit, and flowable media being filled into the two dispensers and by means of of the drivers are extruded through the nozzle assembly into a cavity within a mold.
  • the common nozzle unit of the two dispensers has two coaxially arranged nozzle channels, with two flow media being filled into the mold using a coextrusion process.
  • the dosing machine described above can preferably be used for filling processes in the food or pharmaceutical industry.
  • the dosing machine is a cost-effective and at the same time precise filling option, especially for small series products, which is also easy to clean, replaceable and flexibly expandable, especially compared to large systems.
  • Fig. 5a to 5d views of a housing of the nozzle unit in the open state
  • Fig. 6a a perspective view of a portal with 3 axes
  • Fig. 7a, 7b mold gripper for different mold formats.
  • Fig. 1 shows a complete dosing system with mass container 11 and dosing units 12 consisting of dispenser 14 with dispenser drive 18 and nozzle unit 16.
  • Fig. 1 shows a dosing machine 10 with several, in particular four, dosing units 12 aligned parallel to one another along a longitudinal direction L shown.
  • the dosing machine 10 shown is merely an exemplary embodiment, the number of dosing units 12 and/or a distance d along the longitudinal direction L between the dosing units 12 being variable as desired.
  • the dosing unit 12 can thus be adapted to a mold 26 with cavities 28 that is to be filled, for example in the form shown in FIG. 6a.
  • the distance d can be adapted to the cavity distance f shown in FIG. 6b.
  • dosing machine 10 Such a variation of the dosing machine 10 is possible in particular because the dosing units 12 with dispensers 14 are not connected to a common distribution plate for the simultaneous filling of a plurality of cavities 28 .
  • the dosing unit 12 with two dispensers 14 preferably has a nozzle unit 16 for filling a single one Cavity 28, wherein for the simultaneous filling of several cavities 28 several metering unit 12 can be connected to each other in the modular system according to FIG.
  • the dosing unit 12 in FIG. 2a shows a self-sufficient unit consisting of a dispenser 14 with a nozzle unit 16 and the dispenser drive 18, as well as a quick-release clamp 20 for easy assembly and disassembly.
  • the dosing unit 12 preferably has two dispensers 14, in particular a first and a second dispenser 15a, 15b, each with independent drives 18, the two dispensers 14 being connected to the common nozzle unit 16.
  • the nozzle unit 16 according to FIG. 2a particularly preferably has two lateral inlet sections 30 for receiving the dispensers 14 .
  • An outlet section 32 of the nozzle unit 16 is preferably formed along a vertical direction V, in particular in the direction of gravity g.
  • the inlet sections 30 are preferably aligned in such a way that the dispensers 14 can be arranged on the nozzle unit 16 with an extension axis E at an angle ⁇ , in particular between 15° and 30°, above a horizontal plane H-L. This results in particular in a spread or V-shaped arrangement of the dispensers 14 on the nozzle unit 16.
  • a mass flow within the dosing unit 12 can preferably be promoted in the direction of the outlet section 32 by means of gravity g.
  • the dosing unit 12 with the two dispensers 14 can preferably be arranged and/or formed mirror-symmetrically with respect to a plane of symmetry LV of the dosing unit 12 .
  • the two dispensers 14 are preferably designed as identical components in order to simplify replacement and/or an extension according to FIG. 1 .
  • the inlet sections 30 are preferably arranged in such a way that the extension axis E of the dispenser 14 is aligned parallel to a vertical plane VH of the nozzle unit 16 .
  • the dosing unit 12 can be designed to be particularly space-saving.
  • dosing units 12 can be arranged next to one another, in particular also directly next to one another, in a particularly space-saving manner along the longitudinal direction L, in particular in the normal direction to the vertical plane V-H.
  • the dosing units 12, each with a nozzle unit 16 are particularly preferably arranged on a mounting element 34, in particular corresponding to a distance f between the cavities 28, for example shown in Fig. 6b, of the mold 26 to be filled, with a clamping means 36 preferably fixing the dosing units 12 in the mounted state .
  • the mounting element 34 in FIG. 1 is preferably designed as a mounting plate 38 which, in the mounted state, arranges the nozzle units 16 of the dosing units 12 at a distance from one another.
  • the number of dosing units 12 and/or a distance d between dosing units 12 of the dosing machine 10 can advantageously be adjusted particularly easily and in a short time by means of the quick-action clamp 20, in particular in order to flexibly adapt the dosing machine 10 to varying molds 26 with a different number of cavities and/or or - adjust distance f.
  • the dosing machine 10 preferably further has two bulk containers 11, which are connected to a plurality of dosing units 12 along the longitudinal direction L, in order to flow media to the dispensers 14 of the Dosing units 12 supply.
  • a mass container 11 is preferably connected to the first dispensers 14, 15a and a further mass container 11 is connected to the second dispensers 14, 15b of the plurality of dosing units 12.
  • a medium can preferably be supplied to a plurality of dispensers 14 at the same time in a particularly simple manner.
  • FIG. 16 A particularly preferred embodiment of the nozzle unit 16 with two coaxially arranged nozzle channels 22a, 22b is shown in FIG.
  • a first flow medium 24a is preferably filled into the first dispenser 14, 15a and a second flow medium 24b into the second dispenser 14, 15b, with the dispensers 15a, 15b each being assigned to one of the nozzle channels 22a, 22b. It is preferred that the first flow medium 24b flowing through an outer nozzle channel 22b fills the inner walls of the cavity 28 and that the second flow medium 24a flowing through an inner nozzle channel 22a forms a core or a filling within the first flow medium 24a. In particular, a multi-layered product can be produced with such a dosing unit 12, for example a filled praline. In this context, it is also preferred that the two flow media 24a, 24b are respectively supplied to the two dispensers 14, 15a, 15b through the two mass containers 11 according to FIG.
  • a spread dosing unit 12 in Fig. 3 shows flexible connections or connection elements 40 between the mass container 11 and the dispenser 14 as well as variably adjustable nozzle units 16.
  • the connection element 40 in particular a connection hose, can be used to offset a filling opening 42 of the Dosing unit 12 and a filling opening 44 of the mass container 11 are bridged.
  • the flexible connection 40 is particularly advantageous for varying distances d between a plurality of dosing units 12 .
  • the nozzle unit 16 of the dosing units 12 each have at least one guide bore 46, preferably the three guide bores shown.
  • At least one guide rod 47 can preferably be arranged through this at least one guide bore 46 in order to align the dosing units 12 with one another.
  • the distance d between the dosing units 12 can then be varied along the at least one guide rod 47 and a cavity distance f, in particular according to FIG. 6b, of a mold 26 to be filled can be adapted.
  • FIG. 4 A particularly compact embodiment of the dosing machine 10 is shown in Fig. 4, with dosing units 12 arranged next to one another in pairs having differently aligned dispensers 14, in particular at a different angle a above the horizontal plane H-L of the nozzle unit 12 in order to at least partially overlap along the longitudinal direction L and to enable an even more space-saving arrangement of several dosing units 12 in relation to one another.
  • the nozzle unit 16 particularly preferably has a housing 70 with two separable housing elements 71a, 71b in order to enable access to the nozzle channels 22a, 22b of the nozzle unit 16.
  • the two housing elements 71a, 71b are along or parallel to the Vertical plane VH of the dosing unit 12, designed to be separable, with the nozzle channels 22a, 22b preferably being separated along a channel axis T. More preferably, the two housing elements 71a, 71b can be separated along a plane of symmetry.
  • the two housing elements 71a, 71b are shown in an open state. It can be seen here that when the housing 70 is in the open state, the nozzle channels 22a, 22b are uncovered and can thus be cleaned particularly easily.
  • the inlet section 30 for receiving the dispenser 14 according to FIG. 2a and the outlet section 32 for dispensing the flow media 24a, 24b, in particular according to FIG. 2b, are also shown in detail.
  • the nozzle channels 21a, 21b shown in Fig. 5b, in particular two feed channels 74a, 74b, within the nozzle unit 16 are preferably designed in such a way that an angle between individual channel sections, in particular an angle of curvature along the channel axis T, is less than 90° .
  • the flow media 24a, 24b shown in FIG. 2b can also be conveyed with possibly different viscosity properties in the nozzle unit 16, in particular without viscosity properties significantly influencing extrusion behavior.
  • two insert elements 72a, 72b are used within the die unit 16 in order to ensure co-extrusion through the two die channels 22a, 22b.
  • the insert elements 72a, 72b can be inserted or exchanged in two feed channels 74a, 74b of the nozzle channels 22a, 22b.
  • the nozzle ducts 22a, 22b, in particular the feed ducts 74a, 74b, of the nozzle unit preferably have an annular groove 76 at a transition to the insert elements 72a, 72b, in order to accommodate the insert elements 72a, 72b in the direction of flow or along the duct axis T to fix and / or seal.
  • the insert elements 72a, 72b preferably have an increased wall thickness at one end for engagement in the annular groove 76.
  • the insert elements 72a, 72b are preferably tapered with a smaller wall thickness, in particular to enable coaxial engagement.
  • an inner insert member 72a has end support projections 78 on an exterior side of the inner insert member 72a to allow for guidance and alignment of the inner insert member 72a within the outer insert member 72b.
  • FIG. 2b shows a nozzle outlet area, in particular an outlet section 32, according to FIG. 5c and FIG. 2a on an enlarged scale, with a comparison of FIG outer nozzle channel 22b is formed between the inner and outer insert members 72a, 72b.
  • the inner nozzle channel 22a is formed directly by the inner insert element 72a.
  • a length and a flow cross section of the nozzle channels 22a, 22b, in particular the feed channels 74a, 74b, can be designed differently and these channels for implementing a coextrusion can also differ with regard to a flow resistance.
  • the dispenser 14 is preferably equipped with different drives 18, in particular eccentric screw pumps. used.
  • such drives 18 can convey a flow medium individually within a dispenser 14 and thus compensate for different flow resistances and/or viscosities, and/or set desired exit volumes for a layer to be extruded.
  • FIG. 6a shows an exemplary mold 26 with a plurality of cavities 28, a cavity spacing f being shown enlarged in FIG. 6b.
  • the portal 48 shown in FIG. 6a consists of an X-axis 50 for the left-right movement, in particular along the longitudinal direction L, a Y-axis 52 for the movement in depth, in particular the horizontal direction H, and a Z-axis Axis 54 for the height, in particular the vertical direction V.
  • a universal gripper 56 is mounted on the Z-axis 54 in order to grip the mold 26, container or other cavity to be moved.
  • the cavity spacing f shown in detail in FIG. 6b can differ depending on the mold 26 or container.
  • the universal gripper 56 in FIG. 7a and FIG. 7b shows a more complex embodiment, which enables the containers/molds 26 to be removed and set down.
  • the adjustable stops 60 allow different sizes of containers/moulds 26 to be gripped.
  • a storage or removal station 62 preferably has two storage units with stops 60 that can be adjusted horizontally relative to one another, with one of the storage units preferably being designed as a universal gripper 56 for adjusting the stops 60 in order to hold the mold 26 lying on the storage or removal station 62 against side stops 61, especially laterally to fix.
  • a support surface 66 of the depositing or removal station 62 can preferably be formed by means of a multiplicity of rod bodies, the rod bodies of the two depositing units engaging in one another.
  • the stops 60 are preferably designed as clamping pieces on the rod bodies.
  • Stops 60, in particular also the side stops 61 are preferably adjusted along an axis of extension of the rod body.
  • a deposit or removal station 62 can be provided with a vibrating unit 64, as shown in FIG. 7b.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiermaschine zum Abfüllen von fliessfähigen Medien in Kavitäten (28) einer zu füllenden Form (26), erfindungsgemäß ist vorgesehen,dass die Dosiermaschine (10) wenigstens eine eigenständige Dosiereinheit (12) aufweist, welche zwei Dispenser (2) mit jeweils eigenem Antrieb (18) und einer Düseneinheit (16) umfasst.

Description

Dosiermaschine zum Abfüllen von fliessfähigen Medien in Kavitäten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiermaschine zum Abfüllen von fliessfähigen Medien in Kavitäten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Aktuelle Dosiermaschinen bestehen aus Dosiersträngen und Verteilerplatten mit Fülldüsen. Die aktuellen Lösungen steuern mit einem gemeinsamen Antrieb alle Dosierstränge pro Medium gleichzeitig an. Dies lässt keine Flexibilität bezüglich Volumen und Ausstossverhalten zu. Durch den gemeinsamen Antrieb, insbesondere ein gemeinsamer Antriebsstrang, sind die Abstände der Dosierstränge fix. Unterschiedliche Kavitätsabstände einer zu füllenden Form werden über jeweils eine entsprechende Verteilerplatte realisiert. Durch die gleichzeitige Ansteuerung aufgrund des gemeinsamen Antriebsstranges müssen Kanallängen innerhalb der Verteilerplatte für jede Kavität zwingend gleich sein. Dadurch wird die Verteilerplatte aufwendig und komplex.
Durch den gemeinsamen Antriebsstrang und Aufbau der aktuellen Dosiermaschinen ist die Anzahl Dosierstränge vorgegeben. Dies verhindert eine flexible Erweiterung der Giessmaschine hinsichtlich der Anzahl Kavitäten in der zu füllenden Form, welche gleichzeitig befüllt werden können.
Bei den bestehenden Dosiermaschinen wird jeweils die komplette Dosiereinheit mit Massebehälter bewegt. Das hohe Gewicht der gesamten Einheit führt zu aufwendigen Lösungen der Linearachsen. Somit sind 3- Achsen Lösungen nur für teure high-end Maschinen verhältnismässig.
Die DE 10 2005 004 785 A1 zeigt eine Dosiermaschine zum Abfüllen von fließfähigen Medien mit einem Dosierstrang, wobei der zusammengesetzte Dosierstrang einen ersten und einen zweiten Dispenser mit einem Kolbenantrieb aufweist, wobei die zwei Dispenser mit einer gemeinsamen Verteilerplatte verbunden sind. Die Verteilerplatte weist zwei separate Düseneinheiten mit identischen Fließkanälen auf, um den ersten und den zweiten Dispenser jeweils mit einer ersten und einer zweiten Düseneinheit zu verbinden. Hervorzuheben ist dabei, dass die zwei Düseneinheiten zum Befüllen separater Kavitäten ausgebildet sind, wobei die fließfähige Masse von dem ersten Dispenser aus einem ersten Massenbehälter durch eine erste Düseneinheit einer ersten Kavität zugeführt wird. Entsprechend wird eine zweite Kavität mit der separaten zweiten Düseneinheit befüllt. Die gemeinsame Verteilerplatte hat den Nachteil, dass ein Abstand der Düseneinheiten auf den Abstand zwischen zwei Kavitäten angepasst werden muss. Eine flexible Anpassung auf unterschiedliche Formen ist nicht möglich. Auch eine Erweiterung einer Form, sowie eine Erweiterung des Dosierstranges ist aufgrund der Ausgestaltung der Verteilerplatte und des kolbenartigen Antriebsstrangs nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiermaschine vorzuschlagen, die bei Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Probleme besonders kostengünstig herstellbar und/oder bedienbar und flexibel erweiterbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Dosiermaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird eine Dosiermaschine zum Abfüllen von fliessfähigen Medien in Kavitäten einer zu füllenden Form beansprucht, insbesondere für Anwendungen in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie, wobei die Dosiermaschine wenigstens eine eigenständige Dosiereinheit aufweist, welche aus zwei Dispensern mit jeweils eigenem Antrieb und einer Düseneinheit besteht.
Mit anderen Worten weist die Dosiermaschine zumindest eine eigenständige Dosiereinheit mit einem ersten und einem zweiten Dispenser auf, wobei dem ersten Dispenser und dem zweiten Dispenser jeweils ein Antrieb zugeordnet ist, insbesondere ein erster und ein zweiter Einzelantrieb, und wobei der erste und der zweite Dispenser mit einer gemeinsamen Düseneinheit verbunden sind.
Bevorzugt wird die Dosiermaschine zum Abfüllen von fliessfähigen Medien in Gegenformen, Behälter oder sonstige Kavitäten verwendet. Weiter bevorzugt besteht die Dosiermaschine aus mehreren Dosiereinheiten sowie einem Handlingsystem für das Positionieren der zu füllenden Form mit Kavitäten. Dabei weist jede Dosiereinheit eine Düseneinheit auf, um vorzugsweise jeweils eine einzelne Kavität zu füllen.
Die Erfindung hat so überaschenderweise erkannt, dass unterschiedliche Kavitätsabstände schnell und einfach realisiert werden können. Insbesondere durch die Verwendung mehrerer eigenständiger Dosiereinheiten, deren Abstand zueinander anpassbar ist, kann die Dosiermaschine für zu füllende Formen mit unterschiedlichen Kavitätsabständen eingesetzt werden.
Weiter vorteilhaft können die Dispenser individuell über den Einzelantrieb angesteuert werden. Durch diese Flexibilität besteht die Möglichkeit mit jedem Dispenser eigene Massen mit unterschiedlichen Fliesseigenschaften zu dosieren und/oder durch individuelle Ansteuerung beliebig miteinander zu kombinieren. Vorzugsweise ist der Antrieb der Dispenser, insbesondere der Einzelantrieb, als eine Exzenterschneckenpumpe ausgebildet, um einen kontinuierlichen Fluss des Fließmediums zu ermöglichen. Weiter vorteilhaft benötigen solche Exzenterschneckenpumpe, insbesondere gegenüber Kolbenaktutatorsystemen, keine Ventile und sind nicht hinsichtlich des zu fördernden Volumens beschränkt. Insbesondere können die Antriebe individuell eingestellt werden, um so die Reproduzierbarkeit eines gegossenen Endprodukts zu erhöhen. Des Weiteren können mittels der individuellen Einstellung der Antriebe auch Düseneinheiten mit unterschiedliche dimensionierten Düsenkanälen verwendet werden, wobei abweichende Flusswiderstände in den Düsenkanälen von den Einzelantrieben ausgeglichen werden können.
Weiter vorteilhaft kann die Anzahl der Dosiereinheiten beliebig erweitert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die wenigstens eine Dosiereinheit eine gemeinsame Düseneinheit mit zwei koaxial angeordneten Düsenkanälen auf, um mittels der zwei Dispenser zwei Fließmedien, insbesondere zwei unterschiedliche Fließmedien, in einem Koextrusionsverfahren in die Form zu füllen. Vorzugsweise wird ein erstes Fließmedium in den ersten Dispenser und ein zweites Fließmedium in den zweiten Dispenser gefüllt, die jeweils einem der Düsenkanäle zugeordnet sind. Mit einer solchen Dosiereinheit kann vorteilhafterweise die Kavität mit zwei ineinander umhüllende Fließmedien aufgefüllt werden. Dabei ist bevorzugt, dass das durch einen äußeren Düsenkanal fließende erste Fließmedium Innenwände der Kavität ausfüllt und dass das durch einen inneren Düsenkanal fließende zweite Fließmedium einen Kern oder eine Füllung innerhalb des ersten Fließmediums ausbildet. Insbesondere kann mit einer solchen Dosiereinheit ein mehrschichtiges Produkt hergestellt werden, zum Beispiel eine befüllte Praline. Insbesondere für Koextrusionsverfahren ist der Antrieb der Dispenser bevorzugt als Exzenterschneckenpumpe ausgebildet, um auch unterschiedliche Fließmedien zu befördern. Vorteilhafterweise kann ein Fördervolumen und/oder ein Volumendurchsatz mit einem solchen Antrieb leicht angepasst werden, um vorzugsweise Schichten eines Produkts genau einstellen zu können, insbesondere auch sehr dünne äußere Schichten. Weiter bevorzugt können, wie oben bereits beschrieben, unterschiedliche Flusswiderstände der Düsenkanäle durch eine individuelle Ansteuerung der Exzenterschneckenpumpe ausgeglichen werden. Ganz besonders bevorzugt weist die Dosiermaschine eine entsprechende Steuereinheit auf, um die Antriebe entsprechend den verwendeten Fließkanälen und/oder Fließmedien zu steuern.
Besonders bevorzugt weist die gemeinsame Düseneinheit der zwei Dispenser ein Gehäuse mit zwei trennbaren Gehäuseelementen, insbesondere entlang einer Vertikalebene der Düseneinheit, auf, um einen Zugang zu Düsenkanälen zu ermöglichen. Ganz besonders bevorzugt sind die zwei Gehäuseelemente entlang einer Symmetrieebene trennbar. Vorteilhafterweise können im geöffneten Zustand des Gehäuses die Düsenkanäle besonders leicht gereinigt werden, sowie Düseneinsätze innerhalb der Düsenkanäle eingesetzt oder ausgetauscht werden.
Die Düsenkanäle innerhalb der Düseneinheit sind bevorzugt derart ausgebildet, dass ein Winkel zwischen einzelnen Kanalabschnitten weniger als 90°, besonders bevorzugt weniger als 60°, beträgt. Mit einer derartigen Anordnung der Fließkanäle können Fließmedien mit unterschiedlichen Viskositätseigenschaften in einer Düseneinheit befördert werden. Mit anderen Worten ist für die Verwendung von Fließmedien mit unterschiedlicher Viskosität vorteilhafterweise kein Wechsel auf Düseneinheiten mit angepasster Kanalgeometrie erforderlich. Vorzugsweise für Koextrusionsverfahren sind in der Düseneinheit zwei Einsatzelemente ausgebildet, die im montierten Zustand koaxial ineinandergreifen. Besonders bevorzugt weisen die Düsenkanäle der Düseneinheit an einem Übergang zu den Einsatzelementen eine Ringnut auf, um die Einsatzelemente in Flussrichtung zu fixieren und/oder abzudichten. Die Einsatzelemente weisen bevorzugt einends eine verstärkte Wandstärke auf, insbesondere zum Eingriff in das Gehäuse der Düseneinheit. Andernends sind die Einsatzelemente vorzugsweise mit einer geringeren Wandstärke verjüngt, insbesondere um einen koaxialen Eingriff zu ermöglichen. Vorzugsweise weist ein inneres Einsatzelement endseitige Abstützvorsprünge auf einer Außenseite des inneren Einsatzelements auf, um eine Führung und Ausrichtung des inneren Einsatzelements innerhalb des äußeren Einsatzelements zu ermöglichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können aufgrund einer autarken Arbeitsweise der Dosiereinheiten je nach Maschinengrösse weitere Dosiereinheiten ergänzt werden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da die Dosiereinheiten mit Dispensern nicht mit einer gemeinsamen Verteilerplatte verbunden sind. Dabei können mehrere Dosiereinheiten mit jeweils einer Düseneinheit nebeneinander angeordnet werden. Vorzugsweise kann so auch ein Abstand zwischen den Dosiereinheit einfach angepasst werden.
Besonders bevorzugt beträgt eine Anzahl der nebeneinander angeordneten Dosiereinheiten zwischen 1 und 7 oder 1 und 9.
Besonders bevorzugt weist die Düseneinheit zwei seitliche Einlassabschnitte zur Aufnahme der Dispenser auf. Vorzugsweise ist ein Auslassabschnitt der Düseneinheit entlang einer Vertikalrichtung, insbesondere in Schwererichtung, ausgebildet. Die Einlassabschnitte sind vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Dispenser mit einer Erstreckungsachse mit einem Winkel, vorzugsweise zwischen 15° und 30°, oberhalb einer Horizontalebene an der Düseneinheit anordnenbar sind. Dadurch ergibt sich insbesondere eine gespreizte oder V-förmige Anordnung der Dispenser an der Düseneinheit. Vorzugsweise kann so ein Massefluss innerhalb der Dosiereinheit mittels der Schwerkraft in Richtung des Auslassabschnitts begünstigt werden.
Weiter bevorzugt kann die Dosiereinheit mit den zwei Dispensern bevorzugt spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene angeordnet und/oder ausgebildet sein. Insbesondere können die Dispenser vorzugsweise identisch ausgebildet sein, um so ein Auswechseln und/oder eine Erweiterung zu vereinfachen. Vorzugsweise kann die Dosiermaschine so als ein Baukastensystem aufgebaut werden und leicht an unterschiedliche Formen angepasst werden.
Außerdem sind in diesem Zusammenhang die Einlassabschnitte bevorzugt derart angeordnet, dass die Erstreckungsachsen der Dispenser parallel zu einer Vertikalebene der Düseneinheit ausgerichtet sind. Vorteilhafterweise kann so die Dosiereinheit räumlich besonders platzsparend ausgebildet werden. Zudem können mehrere Dosiereinheiten entlang einer Längsrichtung der Dosiermaschine, insbesondere in Normalenrichtung zu der Vertikalebene, besonders platzsparend nebeneinander, insbesondere unmittelbar nebeneinander, angeordnet werden.
Zusätzlich ist es denkbar, dass paarweise nebeneinander angeordnete Dosiereinheiten unterschiedlich ausgerichtete Dispenser aufweisen, insbesondere mit einem unterschiedlichen Winkel oberhalb der Horizontalebene der Düseneinheit, um ein zumindest teilweises Überlappen entlang der Längsrichtung und eine noch platzsparendere Anordnung mehrere Dosiereinheiten zueinander zu ermöglichen. Vorteilhafterweise kann die Dosiermaschine mit einer derartigen Anordnung mehr Dosiereinheiten bei gleichbleibendem Bauraum aufweisen.
Weiter bevorzugt können mehrere Dispenser an einem gemeinsamen Massenbehälter angeschlossen werden, um in einfacher Weise ein Fließmedium mehreren Dispensern unterschiedlicher Dosiereinheiten gleichzeitig zuführen zu können. Besonders bevorzugt weist die Dosiermaschine zumindest ein Massebehälter auf, der entlang der Längsrichtung der Dosiermaschine ausgerichtet ist und mit entlang der Längsrichtung nebeneinander angeordneter Dispenser zumindest zweier Dosiereinheiten verbunden ist. Ganz besonders bevorzugt ist ein erster Massebehälter mit mehreren ersten Dispensern und ein zweiter Massebehälter mit mehreren zweiten Dispensern unterschiedlicher Dosiereinheiten verbunden, um vorzugsweise mittels mehrerer Dosiereinheiten eine parallele Koextrusion mit zwei, insbesondere zwei unterschiedlichen, Fließmedien durchführen zu können.
Besonders bevorzugt können die Dispenser mit einem Schnellverschluss ohne Werkzeug aus der Dosiermaschine ausgebaut und zur Reinigung demontiert werden. Vorteilhafterweise kann so auch die Anzahl an Dosiereinheiten der Dosiermaschine besonders leicht und in kurzer Zeit angepasst werden, insbesondere um in flexibler Weise die Dosiermaschine auf variierende Formen mit unterschiedlicher Kavitätenanzahl und/oder - abstand anzupassen.
Vorzugsweise können die Abstände der Dosiereinheit einfach dem Kavitätenabstand angepasst werden. Besonders bevorzugt werden die Dosiereinheiten mit jeweils einer Düseneinheit auf einem Montageelement entsprechend dem Kavitätenabstand angeordnet, wobei ein Klemmmittel die Dosiereinheiten im montierten Zustand fixiert. Das Montageelement kann vorzugsweise als eine Montageplatte und/oder zumindest eine Führungsstange ausgebildet sein, die im montierten Zustand die Düseneinheiten der Dosiereinheiten beabstandet zueinander anordnet. Besonders bevorzugt kann das zuvor beschriebene Montageelement vordefinierte Positionieraussparungen aufweisen, um die Dosiereinheiten formschlüssig aufzunehmen. Alternativ oder zusätzlich kann bevorzugt sein, dass die Düseneinheiten verschiebbar auf der zumindest einen Führungsstange angeordnet sind. Durch ein Verschieben entlang der Längsrichtung kann ein Abstand zwischen den Dosiereinheiten variiert und dem Kavitätenabstand einer zu füllenden Form angepasst werden.
Außerdem ist bevorzugt, dass der Anschluss der Dispenser zum Massebehälter den variierenden Abständen der Dosiereinheiten angepasst werden kann. Besonders bevorzugt weist die Dosiereinheit dazu ein Anschlusselement, insbesondere einen Anschlussschlauch auf, um einen Versatz zwischen einer Einfüllöffnung der Dosiereinheit und einer Ausfüllöffnung des Massebehälters zu überbrücken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die zu füllende Form mit Kavitäten in 3-Achsen bewegt werden, insbesondere mittels des zuvor genannten Handlingsystems, besonders bevorzugt eines 3-Achsen Portals, was in Kombination mit den individuell ansteuerbaren Dispensern beliebige Kombinationsmöglichkeiten zulässt.
Bevorzugt kann die zu füllende Form oder Behälter von einer Entnahmeposition entnommen, in der Maschine befüllt und auf eine Ablageposition abgelegt werden. Besonders bevorzugt kann die Ablageoder Entnahmeposition aufgrund des 3-Achse Portals flexibel positioniert werden.
Vorzugsweise können unterschiedliche Gegenformen, Behälter oder sonstige Kavitäten durch automatisch verstellbare Anschläge in unterschiedlichen Grössen verarbeitet werden. Vorzugsweise weist die Ablage- oder Entnahmestation zwei gegeneinander horizontal verstellbare Ablageeinheiten mit Aschlägen auf, um die auf den Ablageeinheiten aufliegende Form mittels den Anschlägen, insbesondere seitlich, zu fixieren.
Vorteilhafterweise sind mindestens eine der Ablege- oder Entnahmestationen mit einer Vibrationseinheit und/oder einer Wärmestation ausgestattet.
Besonders bevorzugt können auch bei kompakten Basic Maschinen alle drei voran genannten Achsen abgedeckt werden. Mit anderen Worten kann vorteilhafterweise durch die Verwendung eines 3-Achsen Portals für die Positionierung der Ablege- oder Entnahmestation eine ortsfeste Dosiermaschine verwendet werden. Eine aufwändige und kostenintensive Bewegungseinrichtung der Dosiermaschine selbst, insbesondere für einen Gießkopf der Dosiermaschine, ist somit nicht erforderlich.
Vorzugsweise ermöglicht eine Kombination der voran genannten Ausführungsformen eine hohe Flexibilität und dadurch neue Anwendungsmöglichkeiten der genannten Dosiermaschinen.
Weiter betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Dosiermaschine, insbesondere eine zuvor beschriebene Dosiermaschine, wobei die Dosiermaschine wenigstens eine eigenständige Dosiereinheit aufweist, welche zwei Dispenser mit jeweils eigenem Antrieb und eine Düseneinheit umfasst und wobei fliessfähige Medien in die zwei Dispenser gefüllt werden und mittels der Antriebe durch die Düseneinheit in eine Kavität innerhalb einer Form extrudiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die gemeinsame Düseneinheit der zwei Dispenser zwei koaxial angeordnete Düsenkanäle auf, wobei zwei Fließmedien durch Verwendung eines Koextrusionsverfahrens in die Form gefüllt werden.
Bevorzugt kann die zuvor beschriebene Dosiermaschine für Abfüllprozesse in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie verwendet werden. Insbesondere für Kleinserienprodukte stellt die Dosiermaschine eine kostengünstige und gleichzeitig präzise Abfüllmöglichkeit dar, die zudem, insbesondere im Vergleich zu Großanlagen, leicht reinigbar, austauschbar und flexibel erweiterbar ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der lediglich schematischen Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des kompletten Dosiersystems,
Fig. 2a: eine persepktivische Ansicht einer autarken Dosiereinheit,
Fig. 2b: eine Querschnittsansicht einer zu füllenden Form mit Kavität,
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht gespreizter Dosiereinheiten,
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht gespreizter und zueinander winklig angeordneter Dosiereinheiten,
Fig. 5a bis Fig. 5d : Ansichten auf ein Gehäuse der Düseneinheit im geöffneten Zustand,
Fig. 6a: eine perspektivische Ansicht eines Portals mit 3-Achsen und
Universalgreifer,
Fig. 6b: eine Detailansicht auf eine Kavität gemäß der Fig. 4a,
Fig. 7a, 7b: Formengreifer für unterschiedliche Formenformate.
Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die Fig. 1 zeigt ein komplettes Dosiersystem mit Massebehälter 11 und Dosiereinheiten 12 bestehend aus Dispenser 14 mit Dispenserantrieb 18 und Düseneinheit 16. Insbesondere wird in der Fig. 1 eine Dosiermaschine 10 mit mehreren, insbesondere vier, parallel nebeneinander ausgerichteten Dosiereinheiten 12 entlang einer Längsrichtung L dargestellt. Dabei handelt es sich bei der dargestellten Dosiermaschine 10 lediglich um eine beispielhafte Ausführungsform, wobei die Anzahl der Dosiereinheiten 12 und/oder ein Abstand d entlang der Längsrichtung L zwischen den Dosiereinheiten 12 beliebig variierbar ist. Insbesondere kann die Dosiereinheit 12 so einer beispielsweise in der der Fig. 6a gezeigten zu füllenden Form 26 mit Kavitäten 28 angepasst werden. Insbesondere kann der Abstand d dem in der Fig. 6b dargestellten Kavitätenabstand f angepasst werden.
Eine solche Variation der Dosiermaschine 10 ist insbesondere deshalb möglich, da die Dosiereinheiten 12 mit Dispensern 14 nicht mit einer gemeinsamen Verteilerplatte zum gleichzeitigen Befüllen mehrerer Kavitäten 28 verbunden sind. Vorzugsweise weist die Dosiereinheit 12 mit zwei Dispensern 14 eine Düseneinheit 16 zum Befüllen einer einzelnen Kavität 28 auf, wobei zum gleichzeitigen Befüllen mehrerer Kavitäten 28 mehrere Dosiereinheit 12 entsprechend der Fig. 1 miteinander im Baukastenprinzip verbunden werden können.
Die Dosiereinheit 12 in der Fig. 2a zeigt eine autarke Einheit bestehend aus Dispenser 14 mit Düseneinheit 16 und dem Dispenserantrieb 18, sowie Schnellspanner 20 für eine einfache Montage und Demontage. Vorzugsweise weist die Dosiereinheit 12 zwei Dispenser 14, insbesondere einen ersten und einen zweiten Dispenser 15a, 15b, mit jeweils eigenständigen Antrieben 18, auf, wobei die zwei Dispenser 14 mit der gemeinsamen Düseneinheit 16 verbunden sind.
Besonders bevorzugt weist die Düseneinheit 16 gemäß der Fig. 2a zwei seitliche Einlassabschnitte 30 zur Aufnahme der Dispenser 14 auf. Vorzugsweise ist ein Auslassabschnitt 32 der Düseneinheit 16 entlang einer Vertikalrichtung V, insbesondere in Schwererichtung g, ausgebildet. Die Einlassabschnitte 30 sind vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Dispenser 14 mit einer Erstreckungsachse E mit einem Winkel a, insbesondere zwischen 15° und 30°, oberhalb einer Horizontalebene H-L an der Düseneinheit 16 anordnenbar sind. Dadurch ergibt sich insbesondere eine gespreizte oder V-förmige Anordnung der Dispenser 14 an der Düseneinheit 16. Vorzugsweise kann so ein Massefluss innerhalb der Dosiereinheit 12 mittels der Schwerkraft g in Richtung des Auslassabschnitts 32 begünstigt werden.
In diesem Zusammenhang kann die Dosiereinheit 12 mit den zwei Dispensern 14 bevorzugt spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene L-V der Dosiereinheit 12 angeordnet und/oder ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die zwei Dispenser 14 als identische Bauteile ausgebildet, um so ein Auswechseln und/oder eine Erweiterung gemäß der Fig. 1 zu vereinfachen. Außerdem sind in diesem Zusammenhang die Einlassabschnitte 30 bevorzugt derart angeordnet, dass die Erstreckungsachse E der Dispenser 14 parallel zu einer Vertikalebene V-H der Düseneinheit 16 ausgerichtet sind. Vorteilhafterweise kann so die Dosiereinheit 12 räumlich besonders platzsparend ausgebildet werden.
Wie die Fig. 1 weiter zeigt, können mehrere Dosiereinheiten 12 entlang der Längsrichtung L, insbesondere in Normalenrichtung zu der Vertikalebene V-H, besonders platzsparend mit dem Abstand d nebeneinander, insbesondere auch unmittelbar nebeneinander, angeordnet werden.
Besonders bevorzugt werden die Dosiereinheiten 12 mit jeweils einer Düseneinheit 16 auf einem Montageelement 34 angeordnet, insbesondere entsprechend einem Abstand f der beispielsweise in der Fig. 6b dargestellten Kavitäten 28 der zu füllenden Form 26, wobei vorzugsweise ein Klemmmittel 36 die Dosiereinheiten 12 im montierten Zustand fixiert. Das Montageelement 34 ist in der Fig. 1 vorzugsweise als eine Montageplatte 38 ausgebildet, die im montierten Zustand die Düseneinheiten 16 der Dosiereinheiten 12 beabstandet zueinander anordnet.
Vorteilhafterweise mittels des Schnellspanners 20 kann die Anzahl Dosiereinheiten 12 und/oder ein Abstand d zwischen Dosiereinheiten 12 der Dosiermaschine 10 besonders leicht und in kurzer Zeit angepasst werden, insbesondere um in flexibler Weise die Dosiermaschine 10 auf variierende Formen 26 mit unterschiedlicher/m Kavitätenanzahl und/oder - abstand f anzupassen.
Gemäß der Fig. 1 weist die Dosiermaschine 10 bevorzugt weiter zwei Massebehälter 11 auf, die entlang der Längsrichtung L mit mehreren Dosiereinheiten 12 verbunden sind, um Fließmedien den Dispensern 14 der Dosiereinheiten 12 zuzuführen. Dabei ist bevorzugt ein Massebehälter 11 mit jeweils den ersten Dispensern 14, 15a und ein weiterer Massebehälter 11 mit jeweils den zweiten Dispensern 14, 15b der mehreren Dosiereinheiten 12 verbunden. Vorzugsweise kann so in besonders einfacher Weise ein Medium gleichzeitig mehreren Dispensern 14 zugeführt werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Düseneinheit 16 mit zwei koaxial angeordneten Düsenkanälen 22a, 22b ist in der Fig. 2b gezeigt, um mittels der zwei Dispenser 14 zwei Fließmedien 24a, 24b, insbesondere zwei unterschiedliche Fließmedien 24a, 24b, in einem
Koextrusionsverfahren in eine Kavität 28 innerhalb der Form 26 zu füllen. Vorzugsweise wird ein erstes Fließmedium 24a in den ersten Dispenser 14, 15a und ein zweites Fließmedium 24b in den zweiten Dispenser 14, 15b gefüllt, wobei die Dispenser 15a, 15b jeweils einem der Düsenkanäle 22a, 22b zugeordnet sind. Dabei ist es bevorzugt, dass das durch einen äusseren Düsenkanal 22b fließende erste Fließmedium 24b Innenwände der Kavität 28 ausfüllt und dass das durch einen inneren Düsenkanal 22a fließende zweite Fließmedium 24a einen Kern oder eine Füllung innerhalb des ersten Fließmediums 24a ausbildet. Insbesondere kann mit einer solchen Dosiereinheit 12 ein mehrschichtiges Produkt hergestellt werden, zum Beispiel eine befüllte Praline. In diesem Zusammenhang ist es zudem bevorzugt, dass die zwei Fließmedien 24a, 24b jeweils durch die zwei Massebehälter 11 gemäß der Fig. 1 den zwei Dispensern 14, 15a, 15b zugeführt werden.
Eine gespreizte Dosiereinheit 12 in der Fig. 3 zeigt flexible Anschlüsse oder Anschlusselemente 40 zwischen dem Massebehälter 11 und dem Dispenser 14 sowie variabel einstellbaren Düseneinheiten 16. Besonders bevorzugt kann mittels des Anschlusselements 40, insbesondere ein Anschlussschlauch, ein Versatz zwischen einer Einfüllöffnung 42 der Dosiereinheit 12 und einer Ausfüllöffnung 44 des Massebehälters 11 überbrück werden. Insbesondere für variierende Abstände d zwischen mehreren Dosiereinheiten 12 ist der flexible Anschluss 40 vorteilhaft.
Alternativ oder zusätzlich zu dem in der Fig. 1 gezeigten Montageelement 34 zum Fixieren mehrere Dosiereinheiten 12 kann es gemäß der Fig. 3 bevorzugt sein, dass die Düseneinheit 16 der Dosiereinheiten 12 jeweils zumindest eine Führungsbohrung 46, bevorzugt die drei dargestellten Führungsbohrungen, aufweist. Durch diese zumindest eine Führungsbohrung 46 kann vorzugsweise zumindest eine Führungsstange 47 angeordnet werden, um die Dosiereinheiten 12 zueinander auszurichten. Durch ein Verschieben entlang der Längsrichtung L kann dann entlang der zumindest einen Führungsstange 47 der Abstand d zwischen den Dosiereinheiten 12 variiert und einem Kavitätenabstand f, insbesondere gemäß der Fig. 6b, einer zu füllenden Form 26 angepasst werden.
Eine besonders kompakte Ausführungsform der Dosiermaschine 10 ist in der Fig. 4 dargestellt, wobei paarweise nebeneinander angeordnete Dosiereinheiten 12 unterschiedlich ausgerichtete Dispenser 14 aufweisen, insbesondere mit einem unterschiedlichen Winkel a oberhalb der Horizontalebene H-L der Düseneinheit 12, um ein zumindest teilweises Überlappen entlang der Längsrichtung L und eine noch platzsparendere Anordnung mehrere Dosiereinheiten 12 zueinander zu ermöglichen.
In der Fig. 5a bis Fig. 5d ist eine bevorzugte Ausführungsform der gemeinsamen Düseneinheit 16 im Detail dargestellt. Besonders bevorzugt weist die Düseneinheit 16 ein Gehäuse 70 mit zwei trennbaren Gehäuseelementen 71a, 71 b auf, um einen Zugang zu den Düsenkanälen 22a, 22b der Düseneinheit 16 zu ermöglichen. Ganz besonders bevorzugt sind die zwei Gehäuseelemente 71a, 71b entlang oder parallel zu der Vertikalebene V-H der Dosiereinheit 12, trennbar ausgebildet, wobei vorzugsweise die Düsenkanäle 22a, 22b entlang einer Kanalachse T getrennt werden. Weiter bevorzugt sind die zwei Gehäuseelemente 71a, 71 b entlang einer Symmetrieebene trennbar.
Insbesondere in der Fig. 5a und teilweise in der Fig. 5b sind die zwei Gehäuseelemente 71a, 71 b in einem geöffneten Zustand dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass im geöffneten Zustand des Gehäuses 70 die Düsenkanäle 22a, 22b freigelegt sind und so besonders leicht gereinigt werden können. Weiter ist im Detail der Einlassabschnitt 30 zur Aufnahme des Dispensers 14 gemäß der Fig. 2a und der Auslassabschnitt 32 zur Ausgabe der Fließmedien 24a, 24b, insbesondere gemäß der Fig.2b, dargestellt.
Die in der Fig. 5b dargestellten Düsenkanäle 21 a, 21 b, insbesondere zwei Zuführkanäle 74a, 74b, innerhalb der Düseneinheit 16 sind bevorzugt derart ausgebildet, dass ein Winkel zwischen einzelnen Kanalabschnitten, insbesondere ein Krümmungswinkel entlang der Kanalachse T, weniger als 90° beträgt. Mit einer derartigen Anordnung der Düsenkanäle 22a, 22b können die in der Fig. 2b gezeigten Fließmedien 24a, 24b auch mit möglicherweise unterschiedlichen Viskositätseigenschaften in der Düseneinheit 16 befördert werden, insbesondere ohne dass Viskositätseigenschaften ein Extrusionsverhalten wesentlich beeinflusst.
Wie in der Fig. 5c und der Fig. 5d dargestellt ist, werden innerhalb der Düseneinheit 16 zwei Einsatzelemente 72a, 72b verwendet, um eine Koextrusion durch die zwei Düsenkanäle 22a, 22b zu gewährleisten. Insbesondere durch die Möglichkeit des trennbaren Gehäuses 70 können die Einsatzelemente 72a, 72b in zwei Zuführkanäle 74a, 74b der Düsenkanäle 22a, 22b eingesetzt oder ausgetauscht werden. Zur Ausbildung der zwei koaxial angeordneten Düsenkanälen 22a, 22b greift ein inneres Einsatzelement 72a entlang der Kanalachse T in ein äußeres Einsatzelement 72a, 72b ein. Zur Aufnahme der Einsatzelemente 72a, 72b weisen die Düsenkanäle 22a, 22b, insbesondere die Zuführkanäle 74a, 74b, der Düseneinheit an einem Übergang zu den Einsatzelementen 72a, 72b vorzugsweise eine Ringnut 76 auf, um die Einsatzelemente 72a, 72b in Flussrichtung oder entlang der Kanalachse T zu fixieren und/oder abzudichten. Die Einsatzelemente 72a, 72b weisen bevorzugt einends zum Eingriff in die Ringnut 76 eine verstärkte Wandstärke auf. Andernends sind die Einsatzelemente 72a, 72b vorzugsweise mit einer geringeren Wandstärke verjüngt, insbesondere um einen koaxialen Eingriff zu ermöglichen. Vorzugsweise weist ein inneres Einsatzelement 72a endseitige Abstützvorsprünge 78 auf einer Außenseite des inneren Einsatzelements 72a auf, um eine Führung und Ausrichtung des inneren Einsatzelements 72a innerhalb des äußeren Einsatzelement 72b zu ermöglichen.
Weiter ist hervorzuheben, dass die Detailaufnahme der Fig. 2b einen Düsenaustrittsbereich, insbesondere einen Auslassabschnitt 32, gemäß der Fig. 5c und der Fig. 2a vergrößert darstellt, wobei aus einem Vergleich der Fig. 2b mit der Fig. 5c verdeutlicht wird, dass der äußere Düsenkanal 22b zwischen dem inneren und dem äußeren Einsatzelement 72a, 72b ausgebildet ist. Der innere Düsenkanal 22a wird hingegen unmittelbar durch das innere Einsatzelement 72a ausgebildet.
Weiter ist insbesondere der Fig. 5c zu entnehmen, dass eine Länge und ein Flussquerschnitt der Düsenkanäle 22a, 22b, insbesondere der Zuführkanäle 74a, 74b, unterschiedlich ausgebildet sein können und sich diese Kanäle zur Umsetzung einer Koextrusion auch hinsichtlich eines Flusswiderstands unterscheiden können. Vorzugsweise wird zum Ausgleich eines solchen Flusswiderstands der Dispenser 14 mit unterschiedlichen Antrieben 18, insbesondere Exzenterschneckenpumpen, verwendet. Vorteilhafterweise können solche Antriebe 18 ein Fließmedium innerhalb eines Dispensers 14 individuell fördern und so unterschiedliche Flusswiderstände und/oder Viskositäten ausgleichen, und/oder gewünschte Austrittsvolumen für eine zu extrudierende Schicht einstellen.
In der Fig. 6a ist eine beispielhafte Form 26 mit mehreren Kavitäten 28 dargestellt, wobei ein Kavitätenabstand f vergrößert in der Fig. 6b gezeigt ist. Das in der Fig. 6a dargestellte Portal 48 besteht aus einer X-Achse 50 für die links-rechts Bewegung, insbesondere entlang der Längsrichtung L, eine Y-Achse 52 für die Bewegung in die Tiefe, insbesondere die Horizontalrichtung H, und einer Z-Achse 54 für die Höhe, insbesondere die Vertikalrichtung V. Auf der Z-Achse 54 ist ein Universalgreifer 56 montiert, um die zu bewegende Form 26, Behälter oder sonstige Kavität zu greifen. Der in der Fig. 6b im Detail dargestellte Kavitätenabstand f kann je nach Form 26 oder Behälter unterschiedlich sein.
Der Universalgreifer 56 in der Fig. 7a und der Fig. 7b zeigt eine komplexere Ausführungsform, welche ein Entnehmen und Ablegen der Behälter/Formen 26 ermöglicht. Durch die verstellbaren Anschläge 60 können unterschiedliche Grössen an Behälter/Formen 26 gegriffen werden.
Vorzugsweise weist eine Ablage- oder Entnahmestation 62 zwei gegeneinander horizontal verstellbare Ablageeinheiten mit Aschlägen 60 auf, wobei eine der Ablageeinheiten vorzugweise als Universalgreifer 56 zur Verstellung der Anschläge 60 ausgebildet ist, um die auf der Ablage- oder Entnahmestation 62 aufliegende Form 26 gegen Seitenanschläge 61 , insbesondere seitlich, zu fixieren. Wie in der Fig. 7a dargestellt, kann vorzugsweise eine Auflagefläche 66 der Ablage- oder Entnahmestation 62 mittels einer Vielzahl an Stangenkörpern ausgebildet sein, wobei die Stangenkörper der zwei Ablageinheiten ineinandergreifen. Die Anschläge 60 sind dabei vorzugsweise als Klemmstücke auf den Stangenkörpern ausgebildet. Für die Fixierung unterschiedlicher Formen 26 können die Anschläge 60, insbesondere auch die Seitenanschläge 61 , vorzugsweise entlang einer Erstreckungsachse der Stangenkörper justiert werden.
Eine Ablage- oder Entnahmestation 62 kann, wie in der Fig. 7b dargestellt, mit einer Vibrationseinheit 64 versehen werden.
Bezugszeichenliste
10 Dosiermaschine
11 Massebehälter
12 Dosiereinheit
14 Dispenser
15a, 15b erster und zweiter Dispenser
16 Düseneinheit
18 Antrieb
20 Schnellspanner
22a, 22b zwei coaxiale Düsenkanäle
24a, 24b zwei Fließmedien
26 Form
28 Kavität
30 Einlassabschnitt
32 Auslassabschnitt
34 Montageelement
36 Klemmmittel
38 Montageplatte
40 Anschlusselemente
42 Einfüllöffnung der Dosiereinheit
44 Ausfüllöffnung des Massebehälters
46 Führungsbohrung
47 Führungsstangen
48 Portal
50 X-Achse des Portals
52 Y-Achse des Portals
54 Z-Achse des Portals
56 Universalgreifer
60 Anschlag
61 Seitenanschlag 62 Ablage- oder Entnahmestation
64 Vibrationseinheit
66 Auflagefläche
70 Gehäuse der Düseneinheit
71a,b Gehäuseelemente
72a, b inneres und äußeres Einsatzelement
74a, 74b Zuführkanäle
76 Ringnut d Abstand zwischen Dosiereinheiten
E Erstreckungsachs des Dispensers f Abstand zwischen Kavitäten g Schwererichtung
L Längsrichtung
V Vertikalrichtung
H Horizontalrichtung
V-H Vertikalebene
H-L Horizontalebene
L-V Symmetrieebene der Dosiereinheit a Winkel Dispenser zur Horizontalebene der Düseneinheit
T Kanalachse der Düsenkanäle

Claims

23 Patentansprüche
1. Dosiermaschine zum Abfüllen von fliessfähigen Medien in Kavitäten (28) einer zu füllenden Form (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschine (10) wenigstens eine eigenständige Dosiereinheit (12) aufweist, welche zwei Dispenser (2) mit jeweils eigenem Antrieb (18) und einer Düseneinheit (16) umfasst.
2. Dosiermaschine nach dem Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dosiereinheit (12) eine gemeinsame Düseneinheit (16) mit zwei koaxial angeordneten Düsenkanälen (22a, 22b) aufweist, um mittels der zwei Dispenser (14) zwei Fließmedien (24a, 24b) in einem Koextrusionsverfahren in die Kavität (28) der Form (26) zu füllen, wobei der Antrieb (18) der Dispenser (18) bevorzugt als Exzenterschneckenpumpe ausgebildet ist.
3. Dosiermaschine nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Düseneinheit (16) der zwei Dispenser (2) ein Gehäuse mit zwei trennbaren Gehäuseelementen, insbesondere entlang einer Vertikalebene (V-H) der Dosiereinheit (12), aufweist, um einen Zugang zu Düsenkanälen (22) zu ermöglichen.
4. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dosiereinheit (12) als autarke Dosiereinheit ausgebildet ist und die Dosiermaschine (10) mehrere, insbesondere wenigstens zwei oder drei autarke Dosiereinheiten (12) umfassen kann.
5. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschnine (10) derart ausgebildet ist, dass mehrere Dispenser (14), insbesondere erste oder zweite Dispenser (14, 15a, 15b) mehrerer Dosiereinheiten (12), an einem gemeinsamen Massenbehälter (11) angeschlossen sind.
6. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispenser (14) derart ausgebildet sind, dass diese mit einem vorgesehenen Schnellverschluss (20) und vorzugsweise ohne Werkzeugeinsatz aus der Dosiermaschine (10) ausgebaut und/oder zu Reinigungszwecken demontiert werden können.
7. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschine (10) und/oder mehrere Dosiereinheiten (14) derart ausgebildet sind, dass Abstände (d) zwischen den Dosiereinheiten (14) einem Kavitätenabstand (f) zwischen den Kavitäten (28) der zu füllenden Form (26) angepasst werden können.
8. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschine (10) und/oder mehrere Dosiereinheiten (12) derart ausgebildet sind/ist, dass ein Anschluss (40) der Dispenser (14) zu einem Massebehälter (11 ) variierenden Abständen (d) der Dosiereinheiten (12) zueinander angepasst werden kann. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschine (10) und/oder die wenigstens eine Dosiereinheit (12) derart ausgebildet sind/ist, dass eine zu füllende Form (26) mit Kavitäten (28) in 3-Achsen bewegt werden kann. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschine (10) und/oder die wenigstens eine Dosiereinheit (12) derart ausgebildet sind, dass die zu füllende Form (26) oder ein Behälter von einer Entnahmeposition , insbesondere eine Entnahmestation (62), entnommen, in der Dosiermaschine (10) befüllt und auf eine Ablageposition, insbesondere eine Ablegestation (62), abgelegt werden kann. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermaschine (10) und/oder die wenigstens eine Dosiereinheit (12) derart ausgebildet sind, dass unterschiedliche Gegenformen, Behälter oder sonstige Kavitäten (26) durch automatisch verstellbare Anschläge (60) in unterschiedlichen Größen verarbeitet werden können. Dosiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgesehene Ablege- und/oder Entnahmestation (62) mit einer Vibrationseinheit (64) und/oder einer Wärmestation ausgestattet sind. 26 Verfahren zum Betreiben einer Dosiermaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Dosiermaschine (10) wenigstens eine eigenständige Dosiereinheit (12) aufweist, welche zwei Dispenser (14) mit jeweils eigenem Antrieb (18) und eine Düseneinheit (16) umfasst, wobei fliessfähige Medien in die zwei Dispenser (14) gefüllt werden und mittels der Antriebe (18) durch die Düseneinheit (16) in eine Kavität (28) innerhalb einer Form (26) extrudiert werden. Verfahren nach dem Anspruch 13, wobei die gemeinsame Düseneinheit (16) der zwei Dispenser (14) zwei koaxial angeordneten Düsenkanäle
(22a, 22b) aufweist und wobei zwei Fließmedien (24a, 24b) durch Verwendung eines Koextrusionsverfahrens in eine Kavität (28) innerhalb der Form (26) gefüllt werden.
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