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Dokumentenidentifikation DE69316161T2 18.06.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0597355
Titel Vorrichtung zum Sterilisieren von Schachteln und zum Vorbrechen der Rill-Linien
Anmelder Tetra Laval Holdings & Finance S.A., Pully, CH
Erfinder Tucker, Ronald, White Bear Lake, Minnesota 55110, US;
Percells, David, Twin Lakes, Wisconsin 53181, US
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69316161
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.11.1993
EP-Aktenzeichen 931177356
EP-Offenlegungsdatum 18.05.1994
EP date of grant 07.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.1998
IPC-Hauptklasse B65B 55/10
IPC-Nebenklasse B65B 43/24   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Kartons und zum Brechen von Kerblinien des Kartons vor dem Füllen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, welche den Platzbedarf minimiert, der für das Sterilisieren der Kartons und das Brechen der Kerblinien des Kartons vor dem Füllen des Kartons notwendig ist.

Hintergrund der Erfindung

Pappkartons werden gewöhnlich zum Verpacken von verschiedenen Arten von Lebensmittelprodukten, wie zum Beispiel Milch oder Saft, verwendet. Solche Lebensmittelprodukte werden herkömmlich in Kartons mit oben angeordnetem Giebel verpackt, die mit einem geschlossenen Boden und hochstehenden Wänden vorgeformt sind. In typischer Weise werden die Kartons auf einem Förderer angeordnet, der die Kartons intermittierend durch eine Füllmaschine bewegt. Bevor die Kartons gefüllt werden, kann es jedoch wünschenswert sein, die Kartons verschiedenen Tätigkeiten zu unterwerfen. Zum Beispiel kann für die Erhöhung der Lebensdauer der Lebensmittelprodukte das Innere des Kartons einer Sterilisationstätigkeit unterworfen werden. Das Sterilisieren des Kartons kann durch Sprühen einer Wasserstoffperoxidlösung in das Innere des Kartons durchgeführt werden.

Nach dem Füllen der Kartons werden sie zu einer Station bewegt, in welcher der obere Teil jedes Kartons geschlossen und abgedichtet wird, damit ein gefüllter Karton mit oben angeordnetem Giebel entsteht. Der Karton ist gewöhnlich mit verschiedenen Kerblinien versehen, welche die Faltlinien bestimmen, um die sich der obere Teil der Wände biegt, um den Karton mit oben angeordnetem Giebel zu bilden. Um das richtige Falten (d.h. Schließen) der Kartonwände zu erleichtern, ist es oft wünschenswert, die Kerblinien an dem Karton vorzubrechen (d.h. die Kerblinien zu brechen, bevor sie gefaltet und an der Schließ- und Abdichtungsstation abgedichtet werden). Erreichen die Kartons auf diese Weise einmal den Zustand, in welchem die hochstehenden Kartonwände gefaltet und abgedichtet werden, ist der Karton für unsachgemäßes Falten und Abdichten viel weniger empfänglich

Man erkennt jedoch leicht, daß, wenn die zuvor erwähnten Tätigkeiten zum Sterilisieren und zum Brechen der Kerblinie an aufeinanderfolgenden Stationen innerhalb der Füllmaschine erfolgen mit dem Erfordernis, daß der Karton von einer Station, in welcher die Kerblinien des Kartons gebrochen werden, zu einer anderen Station, in welcher der Karton sterilisiert wird, bewegt wird, zusätzlicher Raum innerhalb der Füllmaschine erforderlich ist. Im Falle der bestehenden Maschinen können Raumbeschränkungen nicht erlauben, daß beide Tätigkeiten an aufeinanderfolgenden Stationen durchgeführt werden. Somit ist es nicht möglich, falls das Positionieren der zwei Tätigkeiten an aufeinanderfolgende Stationen beschränkt ist, beide Tätigkeiten in der Füllmaschine durchzuführen.

Das US-Patent Nr.3,456,41 9 beschreibt ein Verfahren und eine Maschine zum Formen und Füllen von Kartons. Die in diesem Dokument beschriebene Maschine weist eine Vielzahl von Stationen auf, die dazu bestimmt sind, verschiedene Tätigkeiten bezüglich des Formens und Füllens der Kartons durchzuführen. An einer der Stationen werden die Kartons zu einem den oberen Teil formenden Revolverkopf bewegt, an welchem ein konischer Amboß in den oberen Teil des Kartons eingeführt wird, um an der horizontalen Kerblinie des Kartons einen Drehpunkt zu schaffen. Der den oberen Teil bildende Revolverkopf ist auch mit einem den oberen Teil formenden Kopf versehen, welcher geeignet ist, mit den äußeren Oberflächen der Klappen an dem oberen Teil des Kartons in Eingriff zu treten, um die Klappen nach innen um die horizontalen Kerblinien zu biegen.

Die Maschine ist auch mit einer Station zum Sterilisieren der Kartons mit ultraviolettem Licht versehen. Diese Sterilisierungsstation ist völlig getrennt und befindet sich im Abstand von der den oberen Teil formenden Revolverkopfstation. Somit hat diese Maschine den Nachteil, daß die Sterilisierungsstation und die Station zum Brechen der Kerblinie an getrennten, im Abstand voneinander gehaltenen Stellen innerhalb der Füllmaschine angeordnet sind, wodurch erforderlich wird, daß die Kartons von einer Station zur anderen bewegt werden. Dies erfordert natürlich zusätzlichen Raum, da die Maschine mit getrennten Bereichen zum Durchführen beider Funktionen versehen sein muß.

Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung

Im Hinblick auf das Vorhergehende ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Kartons und zum Brechen der Kerblinien des Kartons zu schaffen, bevor die Kartons mit Lebensmittelprodukt gefüllt werden.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein Minimum an Raum erfordert, um die Kartons zu sterilisieren und die Kerblinien des Kartons an den hochstehenden Wänden zu brechen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, welche es erlaubt, das Sterilisieren der Kartons und das Brechen der Kerblinien des Kartons gleichzeitig an einer einzigen Station durchzuführen.

Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile werden mit einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erfüllt, die einen Förderaufbau zum intermittierenden Bewegen eines Kartons durch mehrere aufeinanderfolgend angeordnete Stationen aufweist, einen Sprühaufbau, der an einer der Stationen zum Sprühen von Wasserstoffperoxidlösung in das Innere eines Kartons angeordnet ist, um das Innere des Kartons zu sterilisieren, und einen Brechaufbau für die Kerblinie eines Kartons aufweist, der an derselben Station wie der Sprühaufbau zum Brechen der Kerblinien des Kartons angeordnet ist, während der Karton mit der Wasserstoffperoxidlösung besprüht wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist der Sprühaufbau einen Sprühkopf auf, der mit einer Sprühdüse versehen ist, durch welche Wasserstoffperoxid geliefert wird, um in das Innere eines Kartons gesprüht zu werden. Der Brechaufbau für die Kerblinie kann einen Amboß aufweisen, der auf dem Sprühkopf getragen wird, um im Inneren eines Kartons neben einer Kerblinie angeordnet zu werden, ein beweglich befestigtes Brechteil zum Brechen der Kartonkerblinien und einen Antriebsaufbau, der betrieblich mit dem Brechteil verbunden ist, um das Brechteil aus einer Position, in der das Brechteil von dem oberen Teil der Kartonwände im Abstand gehalten ist, zu einer anderen Position zu bewegen, in welcher sich das Brechteil in Kontakt mit dem oberen Teil der Kartonwände befindet, um den oberen Teil der Kartonwände nach innen zu drücken und dadurch die Karton kerblinien zu brechen. Das Brechteil ist vorzugsweise in einer den Sprüh kopf umgebenden Lage positioniert und mit dem Sprüh kopf so verbunden, daß eine Bewegung des Brechteils gegen den Karton den Sprühkopf veranlaßt, innerhalb des Kartoninneren positioniert zu werden. Auf diese Weise kann das Sterilisieren des Kartoninneren und das Brechen der Kartonkerblinien gleichzeitig erfolgen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Die Merkmale der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung klarer, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen folgt, in welchen ist:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines oberen Teils eines Kartons mit oben angeordnetem Giebel;

Figur 2 eine schematische Ansicht einer Karton füllvorrichtung, in welcher das System der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie angewendet werden kann;

Figur 3 (a) eine Seitenansicht des Systems der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie in einer ersten Position;

Figur 3 (b) eine Seitenansicht des Systems der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie in einer zweiten Position;

Figur 3 (c) eine Seitenansicht des Systems der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie in einer dritten Position;

Figur 4 eine Vorderansicht des Brechteils und des Ambosses im Querschnitt, die in dem Aufbau der vorliegenden Erfindung zum Brechen der Kerblinie verwendet werden;

Figur 5 eine Bodenansicht des in Figur 4 dargestellten Brechteils und des Ambosses;

Figur 6 (a) eine Seitenansicht des Brechteils im Querschnitt, in Richtung der Schnittlinie 6-6 in Figur 4 gesehen, wobei das Brechteil positioniert ist, gerade bevor es mit dem oberen Teil der Kartonwände in Kontakt kommt;

Figur 6 (b) eine Seitenansicht des Brechteils im Querschnitt, in Richtung der Schnittlinie 6-6 in Figur 4 gesehen, wobei sich das Brechteil mit dem oberen Teil der Kartonwände in Kontakt befindet;

Figur 6 (c) eine Seitenansicht des Brechteils im Querschnitt, in Richtung der Schnittlinie 6-6 in Figur 4 gesehen, wobei der obere Teil der Kartonwände von dem Brechteil umgeben ist; und

Figur 7 eine schematische Darstellung eines durch Schwerkraft mit einer Sterilisationslösung versorgten Zuführsytems, welches in Verbindung mit dem Sterilisierungsaufbau der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung können in einer herkömmlichen automatischen Füllmaschine, wie zum Beispiel von dem in dem US-Patent Nr.4.448,008 beschriebenen Typ, verwendet werden, die zum Füllen vorgeformter Kartons mit flüssigen Lebensmittelprodukten, wie zum Beispiel Milch oder Saft, bestimmt ist. Im Betrieb werden solche herkömmlichen automatischen Füllmaschinen mit vorgeformten Zuschnitten beliefert. Die Maschine öffnet die vorgeformten Zuschnitte zur Bildung eines Rohres, dichtet den Boden des Rohres ab, um einen Karton mit einem offenen oberen Teil und hochstehenden Wänden zu bilden, und ordnet den Karton auf einem Förderer an, der intermittierend den Karton durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgend angeordneten Stationen bewegt. Wenn sich der Karton durch die Maschine bewegt, wird Lebensmittelprodukt in den Karton abgegeben, und hierauf wird der obere Teil des Kartons verschlossen und abgedichtet. Der gefüllte und verschlossene Karton wird dann aus der Maschine herausgefördert.

Der Kartontyp, auf welchen die Vorrichtung und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung insbesondere nützlich sind, ist ein Karton mit oben angeordnetem Giebel, wie in Figur 1 dargestellt ist. Der Giebelkarton 10 weist einen vorgeformten Boden (nicht gezeigt) und eine Vielzahl von hochstehenden Wänden auf, die eine Vorderwand 12, eine gegenüber positionierte Rückwand 13 und zwei gegenüber positionierte Seitenwände 14 aufweisen. Der Giebel karton 10 weist auch eine Kerblinie 16 (alternativ als eine Falzlinie oder eine Faltlinie bezeichnet) auf, die sich rund um den Umfang der hochstehenden Wände 12, 13, 14 erstreckt, und mehrere zusätzliche Kerblinien 18, 18' (Falzimien oder Faltlinien) auf dem oberen Teil der Seitenwände 14. Die Kerblinien 16, 18 erlauben, daß der obere Teil 20 des Kartons geeignet gefaltet wird, um einen Giebelkarton zu bilden. Vor allem erlaubt die Kerblinie 16, daß der obere Teil der Seitenwände 14, die Vorderwand 12 und die Rückwand 13 nach innen gefaltet werden, während die Kerblinien 18, 18' erlauben, daß der obere Teil der Seitenwände 14 auch nach innen gedrückt wird, um mehrere im allgemeinen dreieckige Felder zu bilden.

Unter Bezugnahme auf Figur 2 ist eine herkömmliche automatische Füllmaschine allgemein dargestellt. Eine Kartonbildungsvorrichtung 22 nimmt vorgeformte Zuschnitte auf, öffnet die Zuschnitte, um Rohre zu formen, dichtet das Bodenende jedes der Rohre ab, um Kartons 10 zu formen, die einen offenen oberen Teil und hochstehende Wände haben, und ordnet dann die Kartons 10 in Reihenfolge auf einem Förderer 24 an. Nach der herkömmlichen Praxis bewegt der Förderer 24 intermittierend zwei Stationen gleichzeitig und erlaubt dadurch, daß zwei Kartons 10 gleichzeitig an den verschiedenen Stationen bearbeitet werden. Natürlich könnte das System nach der vorliegenden Erfindung an Maschinen angepaßt werden, in welchen sich die Kartons gleichzeitig um eine Station oder gleichzeitig um mehr als zwei Stationen bewegen.

Es versteht sich, daß die Kartons 10, welche die Kartonbildungsvorrichtung 22 verlassen, von dem in Figur 1 dargestellten Karton 10 leicht verschieden sind. Zwecks Darstellung ist der obere Teil der Kartonwände 12, 13, 14 in Figur 1 dargestellt, wie sie leicht nach innen gefaltet sind, aber in der Praxis haben die Kartons 10, welche die Karton bildungsvorrichtung 22 verlassen, gerade, nicht gefaltete hochstehende Wände 12, 13, 14.

Die Füllstationen 26 sind ebenfalls in Figur 2 dargestellt. An jeder Füllstation 26 wird durch eine herkömmliche Verteilungseinrichtung Lebensmittelprodukt in den offenen, oberen Teil des Kartons 10 verteilt. Zwei Kartons 10 werden gleichzeitig gefüllt und dann zu der Schieß- und Abdichtungsstation (nicht gezeigt) bewegt, wo der obere Teil jedes Kartons verschlossen und abgedichtet wird, um einen gefüllten Giebelkarton zu bilden.

Vor dem Erreichen der Füllstation 26 kann jeder oben offene Karton auch durch eine Sterilisationsstation 28 hindurchgehen, um die Lebensdauer des Lebensmittelproduktes durch Sterilisieren des Kartons zu erhöhen. In der Sterilisierungsstation 28 wird jeder Karton 10 durch die Anwendung einer Sterilisierungslösung sterilisiert. Hierauf können die Kartons 10 zu einer anderen Station 30 bewegt werden, um überschüssige Sterilisierungslösung auf dem Inneren der Kartons 10 zu entfernen, bevor die Kartons mit Lebensmittelprodukt gefüllt werden. Ein solcher Trocknungsschritt kann notwendig sein, wenn der ppm-Betrag an Wasserstoffperoxidlösung das von der Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde festgesetzte Niveau überschreitet.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren von Karton und Brechen der Kerblinie folgt dem Kartonformungsapparat 22.

Wendet man sich nun Figur 3 (a) zu, so ist das System der vorliegenden Erfindung zum Kartonsterilisieren und Brechen der Kerblinie mit einer Sterilisierungseinrichtung und einer Einrichtung zum Brechen der Kerblinie ausgestattet. Die Sterilisierungseinrichtung weist zwei nebeneinanderliegende Sprüheinrichtungen 31 auf. Jede der Sprüheinrichtungen 31 weist einen Sprühkopf 32 auf, der an seinem einen Ende mit einer Sprühdüse 34 versehen ist. Wie weiter unten im einzelnen erörtert wird, sind die Sprüheinrichtungen 31 geeignet, in vertikaler Richtung gegen die Kartons 10 und von diesen weg bewegt zu werden. Jede der Sprüheinrichtungen 31 ist geeignet auf einer Befestigungsplatte 36 so befestigt, daß sich die Sprüheinrichtungen 31 und die Befestigungsplatte 36 als eine Einheit zusammen bewegen. Wie weiter unten auch genauer beschrieben wird, wird eine Sterilisierlösung, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, dem oberen Ende 38 jedes der Sprüh köpfe 32 zugeführt. Die Sterilisierlösung fließt durch die Sprühköpfe 32 und wird dann durch die Sprühdüse 34 in das Innere des darunterliegenden Kartons 10 abgegeben.

Ein Schaft 40 ist fest mit der Befestigungsplatte 36 verbunden und erstreckt sich von dort nach oben. Das von der Befestigungsplatte 36 entfernte Ende 42 des Schaftes ist mit Gewinde versehen und nimmt zwei verstellbare Muttern 44 auf. Mit dem Rahmen der Maschine (nicht gezeigt) ist fest ein Anschlag 46 verbunden, welcher den Schaft 40 umgibt. Der Schaft 40 geht frei durch ein Durchgangsloch 48 hindurch, welches in dem festen Anschlag 46 vorgesehen ist. Wie aus der Beschreibung weiter unten klarer wird, kann die Position der Muttern 44 auf dem Gewindeende des Schaftes 40 geeignet so eingestellt werden, daß in Verbindung mit dem festen Anschlag 46 die Anschlagposition der Sprüheinrichtungen 31 verändert werden kann.

Wie ferner in Figur 3 (a) dargestellt ist, ist eine Kerblinienbrecheinrichtung 50 zum Brechen der Kerblinien 16, 18, 18' (siehe Figur 1) auf den Kartons 10 vorgesehen. Die Kerblinienbrecheinrichtung 50 weist ein Brechteil 52 auf, das mit einem Antriebsarm 54 in geeigneter Weise so verbunden ist, daß sich der Antriebsarm 54 und das Brechteil 52 zusammen wie eine Einheit bewegen. Der Antriebsarm 54 ist mit einem Antriebsaufbau 56 verbunden, der allgemein in Figur 3 (a) dargestellt ist. Der Antriebsaufbau 56 kann die Form jeder geeigneten Kraftquelle für die Bewegung des Antriebsarmes 54 in einer vertikalen Richtung gegen die Kartons 10 hin und von diesen weg annehmen. Der Antriebsaufbau 56 kann zum Beispiel ein Motor sein, der mit dem Antriebsarm 54 durch geeignete Verbindungen und/oder Getriebe geeignet verbunden ist. Alternativ kann der Antriebsaufbau 56 die Form eines Luftzylinders annehmen, dessen Kraftausgang geeignet mit dem Antriebsarm 54 verbunden ist, um die erforderliche vertikale Bewegung gegen die Kartons 10 und von diesen weg durchzuführen.

Wie man leicht in Figur 3 (a) sieht, ist das Brechteil 52 die Sprühköpfe 32 umgebend positioniert. Die Sprühköpfe 32 erstrecken sich frei durch das jeweilige Loch 58, welches in dem Brechteil 52 vorgesehen ist. Wie weiter unten genauer beschrieben wird, kann sich das Brechteil 52 bezüglich der Sprühaufbauten 31 entlang der Länge der Sprüh köpfe 32 bewegen. Auf Wunsch können geeignete Lager 60 (siehe Figur 4) zwischen den Sprühköpfen 32 und dem Brechteil 52 vorgesehen sein.

Die Kerblinienbrecheinrichtung 50 weist ferner einen Amboß 62 auf, der auf jedem der Sprühköpfe 32 neben den Sprühdüsen 34 getragen wird. Die Ambosse 62 sind vorzugsweise bezüglich der Sprühköpfe 32 befestigt. Die Ambosse 62 können so gestaltet sein, daß die oberen Oberflächen und Bodenoberflächen sich axial voneinander weg zu dem Sprühkopf 32 hin verjüngen. Die Ambosse 62 haben vorzugsweise von oben oder unten gesehen (siehe Figur 5) X-Form, und die Abmessung über jeden Amboß (d.h. die Breite) entspricht dem Abstand zwischen gegenüber positionierten Wänden des Kartons. Beispielsweise kann die Breite des Ambosses 62 annähernd 70 mm sein. Wie weiter unten genauer beschrieben wird, werden während des Betriebes des Systems die Ambosse 62 in eine Position bewegt, in welcher sie im Inneren des jeweiligen Kartons 10 angeordnet sind.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Drücken des Antriebsarmes 54 und der Befestigungsplatte 36 gegeneinander vorgesehen, aus Gründen, die sich aus der Beschreibung weiter unten ergeben. Diese Druckvorrichtung kann die Form einer Zugfeder 64 (siehe Figur 3 (c)) haben, die mit der Befestigungsplatte 36 und dem Antriebsarm 54 verbunden ist. Selbstverständlich können auch andere Vorrichtungstypen zum Erreichen dieser selben Funktion verwendet werden. Zum Beispiel könnte ein Luftzylinder zwischen der Befestigungsplatte 36 und dem Antriebsarm 54 angeordnet sein. Ein solcher Luftzylinder könnte in einem ausgenommenen Bereich 66 (siehe Figur 3 (a)) liegen, der auf der äußeren Vorderseite des Brechteiles 52 vorgesehen ist.

Unter Bezugnahme auf Figur 4 kann man einige Einzelheiten des Brechteils 52 sehen. Das Brechteil 52 weist einen Brechblock 68 auf, auf welchem mehrere Druckschienen bzw. Quetschstangen 70, 72, 74, 76 befestigt sind. Wie man am besten in den Figuren 6 (a) und 6 (b) sehen kann, sind die Druckschienen 70, 72, 74, 76 verhältnismäßig dünne Teile. Zwei der Druckschienen 70, 72 sind gegenüber in einander zugekehrter Lage befestigt. Ähnlich sind die anderen zwei Druckschienen 74 und 76 gegenüber in einander zugekehrter Lage befestigt.

Die ein Paar bildenden Druckschienen 70, 72 sind geeignet, den oberen Teil der gegenüber angeordneten Seitenwände 14 eines Giebelkartons 10 zu berühren, während die zwei das andere Paar bildenden Druckschienen 74, 76 den oberen Teil der einander gegenüber positionierten Seitenwände 14 eines anderen Giebelkartons 10 berühren. Die zwei inneren Druckschienen 72, 74 können ein einzelnes einheitliches Teil bilden, das innerhalb des Brechblockes 68 durch ein geeignetes Befestigungsmittel, wie zum Beispiel eine Schraube 78, befestigt ist. Die zwei äußeren Druckschienen 70, 76 sind voneinander getrennt und an dem Brechblock 68 durch geeignete Mittel, wie zum Beispiel Schrauben 79, befestigt. Die Druckschienen 70, 72, 74, 76 können in einer Nut 75 (siehe Figuren 5, 6 (a) und 6 (b)) befestigt sein, die in dem Brechblock 68 vorgesehen ist.

Wie man leicht in Figur 4 sehen kann, haben die inneren Oberflächen jeder der Druckschienen 70, 72, 74, 76 eine Kontur, um an ihrem Boden eine nach innen gerichtete Oberfläche zu schaffen, die allmählich in eine allgemein vertikal ausgerichtete Oberfläche übergeht. Die allgemein vertikal ausgerichtete Oberfläche krümmt sich dann wieder nahe dem oberen Teil der Druckschiene nach innen. Die Konturbeschaffenheit der nach innen zugewandten Oberflächen auf den Druckschienen 70, 72, 74, 76 ist ganz nützlich, um sicherzustellen, daß die Seitenwände 14 richtig gefaltet werden, um die Karton kerblinien 16, 18, 18' zu brechen. Die verhältnismäßig dünne Beschaffenheit der Druckschienen 70, 72, 74, 76 hilft vorteilhaft sicherzustellen, daß die Druckschienen den oberen Teil der Karton seitenwände 14 an den vertikal ausgerichteten Kerblinien 18' berühren. Dies also hilft, das richtige Falten des oberen Teils der Seitenwände 14 nach innen zu erleichtern.

Wie man in den Figuren 6 (a), 6 (b) und 6 (c) sehen kann, ist der Brechblock 68 ausgespart, um eine innere Oberfläche zu bilden. Die innere Oberfläche des Brechblockes 68 ist mit gegenüber angeordneten Kontaktoberflächen 80 versehen, die einer Richtung zugekehrt sind, die um nahezu 90º bezüglich der Richtung ausgerichtet ist, in welche die konturierten Oberflächen der Druckschienen 70, 72, 74, 76 zugekehrt sind. Die Kontaktoberflächen 80 des Brechblockes 68 sind geeignet, die Vorderwand 12 bzw. die Rückwand 13 der Kartons zu berühren. Bei einem Vergleich der Figur 4 mit den Figuren 6 (a), 6 (b) und 6 (c) sieht man, daß die Kontur der Kontaktoberflächen 80 von der Kontur der Druckschienen 70, 72, 74, 76 etwas verschieden ist. An dem offenen Bodenende des Brechblockes 68 sind die Kontaktoberflächen 80 um einen geringeren Betrag nach innen geneigt als die nach innen gerichtete anfängliche Neigung der Druckschienen 70, 72, 74, 76. Nach der anfänglichen Neigung sind die Kontaktoberflächen 80 noch ein wenig nach innen geneigt, aber um einen geringeren Betrag als die anfängliche nach innen gerichtete Neigung.

Figur 5 ist eine Bodenansicht des in Figur 4 gezeigten Brechblocks 68 und veranschaulicht die Ambosse 62, wie sie bezüglich des Brechblockes 68 positioniert sind. Zur Vereinfachung der Darstellung in Figur 5 sind die Druckschienen 70, 72, 74, 76 nicht dargestellt. Es muß nicht erwähnt werden, daß wenn die Ambosse 62 während des Gebrauchs innerhalb der jeweiligen Kartons 10 positioniert sind, die Arme der X-förmigen Ambosse 62 zu den Ecken der jeweiligen Kartons 10 ausgerichtet sind.

Nachdem allgemein die Merkmale des Systems der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie des Kartons beschrieben wurden, wird nun der Betrieb des Systems unter Bezugnahme auf die Figuren 3 (a), 3 (b) und 3 (c) beschrieben. Die Sprüheinrichtungen 31 und die Kerblinienbrecheinrichtung 50 sind anfangs in der in Figur 3 (a) veranschaulichten Weise positioniert. Der Förderer 24 (siehe Figur 1) bewegt zwei Kartons 10 zu einer Position direkt unterhalb der Sprühdüsen 34. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Antriebsaufbau 56 seinen Betrieb und bewegt den Antriebsarm 54 nach unten gegen die Kartons 10. Aufgrund der Tatsache, daß der Antriebsarm 54 und die Befestigungsplatte 36 durch die Zugfeder 64 oder eine andere ähnliche Vorrichtung gegeneinander gedrückt werden, veranlaßt auch die nach unten gerichtete Bewegung des Antriebsarmes 54 die Sprüheinrichtungen 31 und den Schaft 40, sich nach unten zu bewegen. Die nach unten gerichtete Bewegung der Sprüheinrichtungen 31 und der Kerblinienbrecheinrichtung 50 dauert an, bis die unterste einstellbare Mutter 44 den festen Anschlag 46 berührt, wie in Figur 3 (b) dargestellt ist.

Man versteht daher leicht, daß es durch Einstellen der Position der einstellbaren Muttern 44 entlang des Schaftes 40 möglich ist, den Betrag einzustellen, um welchen sich die Sprüheinrichtungen 31 nach unten bewegen. Zum Beispiel können durch Bewegen der Einstellmuttern 44 auf dem Schaft 40 nach oben die Sprüheinrichtungen 31 vertikal nach unten um einen größeren Betrag bewegt werden als in Figur 3 (b) veranschaulicht ist.

Wenn die am weitesten unten gelegene einstellbare Mutter 44 den festen Anschlag 46 einmal berührt hat, wird eine weitere nach unten gerichtete Bewegung der Sprüheinrichtungen 31 verhindert. Die Einstellmuttern 44 sind vorzugsweise entlang der Länge des Schaftes 40 positioniert, um sicherzustellen, daß die Ambosse 62, wenn die am weitesten unten gelegene Mutter 44 den festen Anschlag 46 berührt, auf den Sprüh köpfen 32 im Inneren ihrer jeweiligen Kartons 10 neben der Kerblinie 16 positioniert sind, die sich rund um den Umfang der Vorderwand 12, der Rückwand 13 und der Seitenwände 14 des Kartons 10 erstreckt, wie in Figur 3 (b) dargestellt ist.

Das System der vorliegenden Erfindung zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie des Kartons soll bei Füllmaschinen verwendet werden, die Kartons verschiedener Höhe füllen. Solche Maschinen weisen in typischer Weise einen dem Förderer zugeordneten Einstellmechanismus auf, der es erlaubt, den Förderer vertikal abhängig von der Höhe der zu füllenden Kartons einzustellen. Das durch die einstellbaren Muttern 44 geschaffene Einstellmerkmal soll nicht an die Stelle dieses einstellbaren Förderers treten. Vielmehr bevorzugt man die Verwendung der einstellbaren Muttern 44, um anfänglich die Position der Sprüheinrichtungen 31 so festzulegen, daß die Ambosse 62, wenn sich die Sprüheinrichtungen 31 in der in Figur 3 (b) dargestellten Position befinden, neben der sich am Umfang erstreckenden Kerblinie 16 angeordnet sind. Danach kann, wenn die Maschine zum Füllen von Kartons unterschiedlicher Höhe verwendet wird, die vertikale Anordnung des Förderers 24 eingestellt werden.

Nachdem die Sprüheinrichtungen 31 die in Figur 3 (b) gezeigte Anschlagposition erreicht haben, veranlaßt ein weiterer Betrieb des Antriebsaufbaus 56 den Antriebsarm 54, sich fortlaufend nach unten entgegengesetzt zu der Kraft der Zugfeder 64 oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung zu bewegen. Wenn sich der Antriebsarm 54 nach unten bewegt, kommt das Brechteil 52 mit dem oberen Teil der hochstehenden Wände der Kartons 10 in Kontakt. Insbesondere berühren die Kontaktoberflächen 80 die Vorder- und Rückwände 12, 13 des Kartons 10, während die Druckschienen 70, 72, 74, 76 die gegenüber positionierten Seitenwände 14 des Kartons 10 berühren. Die Druckschienen 70, 72, 74 und 76 und die Kontaktoberflächen 80 sind vorzugsweise so gestaltet, daß die Druckschienen 70, 72, 74, 76 den oberen Teil der Kartonseitenwände 14 berühren, ehe die Kontaktoberflächen 80 die Vorder- und Rückwände 12, 13 des Kartons 10 berühren. Auf diese Weise werden die Kerblinien 18, 18' (siehe Figur 1) auf dem oberen Teil der Karton seitenwände 14 derart gebrochen, daß der obere Teil der Kartonseitenwände 14 eher nach innen als nach außen gedrückt wird.

Eine weitere nach unten gerichtete Bewegung des Antriebsarmes 54 und des Brechteils 52 veranlaßt den oberen Teil der hochstehenden Kartonwände 12, 13, 14, sich nach innen zu biegen oder zu falten, wodurch die Kerblinien 16, 18, 18' gebrochen oder weiter gebrochen werden und sichergestellt wird, daß der Karton 10 an der Schließ- und Abdichtungsstation richtig geschlossen und abgedichtet wird.

Das richtige Brechen der Karton kerblinie 16, die sich rund um den Umfang der hochstehenden Kartonwände 12, 13, 14 erstreckt, wird ferner durch den Amboß 62 erleichtert, der an der Kerblinie 16 angeordnet ist. Der Amboß 62 neigt dazu, die hochstehenden Karton wände 12, 13, 14 zu stützen, um sicherzustellen, daß der obere Teil der Kartonwände, wenn der obere Teil der hochstehenden Kartonwände 12, 13, 14 durch die Druckschienen 70, 72, 74, 76 und die Kontaktoberflächen 80 nach innen gedrückt wird, sich eher an der Kerblinie 16 als an irgendeinem anderen Punkt biegt oder faltet. Die verjüngte obere Oberfläche des Ambosses 62 selbst hilft sicherzustellen, daß der Amboß 62 das Einwärtsfalten des oberen Teils der Kartonwände 12, 13, 14 nicht behindert.

Die Figuren 6 (a), 6 (b) und 6 (c) veranschaulichen die Art, in welcher die Kontaktoberflächen 80 mit den hochstehenden Kartonwänden 12, 13 während der Abwärtsbewegung des Brechteils 52 in Eingriff kommen. Figur 6 (a) stellt die Position des Brechteils 52 dar, unmittelbar bevor die Kontaktoberflächen 80 mit dem oberen Teil der Vorder- und Rückwände 12, 13 des Kartons in Kontakt kommen. In Figur 6 (b) hat sich das Brechteil 52 weiter nach unten bewegt, um damit zu beginnen, den oberen Teil der Vorder- und Rückwände des Kartons nach innen gegeneinander zu drücken. In Figur 6 (c) hat das Brechteil 52 schließlich seine am weitesten unten gelegene Position erreicht, wo der obere Teil der Vorder- und Rückwände 12, 13 des Kartons 10 völlig in dem Brechteil 52 aufgenommen ist.

Figur 4 veranschaulicht auch das Brechteil 52 in seiner untersten Position, in welcher der obere Teil der Kartonseitenwände 14 um seinen größten Betrag nach innen gedrückt wird. Die konturierten Oberflächen der Druckschienen 70, 72, 74, 76 können so ausgebildet sein, daß, wenn sich das Brechteil 52 in seiner untersten Position befindet, der nach innen gedrückte bzw. gequetschte obere Teil der Kartonseiten wände 14 sich in dichter Nähe und möglichst sogar in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Sprühkopfes 32 befindet. Um das Ausmaß darzustellen, um welches die Kartonwände 12, 13, 14 nach innen gefaltet werden, kann der Sprühkopf 32 einen äußeren Durchmesser von ungefähr 9 mm haben, d.h., daß die Seitenwände 14 um ein solches Ausmaß nach innen gefaltet werden können, daß die nach innen gedrückten Punkte der gegenüber angeordneten Seitenwände 14 voneinander ungefähr 9 mm entfernt gehalten werden, wenn sich das Brechteil 52 in seiner untersten Position (d.h. der in Figur 3 (c) gezeigten Position) befindet.

Wenn das Brechteil 52 seine in Figur 3 (c) dargestellte unterste Position erreicht hat, sind die Kerblinien 16, 18, 18' auf den Kartonwänden 12, 13, 14 gut gebrochen worden. Folglich kann, wenn der Karton 10 daraufhin gefüllt und zu der Schließ- und Abdichtungsstation bewegt wird, der obere Teil des Kartons 10 richtig geschlossen und abgedichtet werden, was einen Karton mit oben angeordnetem Giebel ergibt.

Eine Steuervorrichtung oder ein anderer geeigneter Aufbau kann in dem System eingebaut sein, um den Betrieb des Antriebsaufbaues 56 zu steuern, so daß, wenn das Brechteil 52 die in den Figuren 4 und 6 (c) dargestellte Position erreicht hat, der Betrieb des Steueraufbaues aufhört. Danach wird der Betrieb des Antriebsaufbaues 56 umgekehrt, und das Brechteil 52 bewegt sich nach oben in die in Figur 3 (b) dargestellte Position. Während sich das Brechteil 52 nach oben in die in Figur 3 (b) dargestellte Position bewegt, bleiben die Sprüheinrichtungen 31 stationär, um dazu zu verhelfen sicherzustellen, daß der Karton 10 nicht von dem Förderer 24 abgehoben wird. Wenn sich das Brechteil 52 nach oben bewegt und die Kartonwände 12, 13, 14 freimacht, sind die Kartonwände 12, 13, 14 frei, sich nach außen in eine im allgemeinen aufrechte Position zu biegen, so daß der Amboß 62 nach oben aus dem Karton 10 heraus bewegt werden kann, ohne den Karton 10 von dem Förderer 24 abzuheben. Wenn das Brechteil 52 und die Sprüheinrichtungen 31 gleichzeitig nach oben bewegt würden, würde das Brechteil 52 die Kartonwände 12, 13, 14 daran hindern, sich nach außen zu biegen, nachdem der Amboß 62 von dem Kartoninneren zuröckgezogen wurde.

In einigen Fällen ist es nicht möglich, vollkommen zu verhindern, daß die Kartons von dem Förderer abgehoben werden. Somit kann es wünschenswert sein, eine Vorrichtung zu schaffen, die verhindert, daß die Kartons 10 von dem Förderer 24 um einen bedeutenden Betrag abgehoben werden. Eine solche Vorrichtung könnte die Form eines Kartonkontaktteils 71 (siehe Figur 4) annehmen, das an dem Maschinenrahmen (nicht gezeigt) befestigt ist und sich nach unten gegen die Position erstreckt, welche der Karton 10 während des Betriebes des Sterilisierens und des Brechens der Kerblinie annimmt. Vorzugsweise ist in dem Brechteil 52 (siehe Figur 4) ein ausgeschnittenes Teil 73 gebildet, so daß sich das Karton kontaktteil 71 frei durch das Brechteil 52 erstrecken und die obere Kante des Kartons 10 berühren kann, wenn sich der Karton 10 von dem Förderer während der nach oben gerichteten Bewegung der Sterilisiereinrichtung und der Einrichtung zum Brechen der Kerblinie abheben sollte.

Hat das Brechteil 52 die in Figur 3 (b) dargestellte Position erreicht, berührt der Antriebsarm 54 die Befestigungsplatte 36,und die fortlaufende Betätigung des Antriebsaufbaues 56 veranlaßt das Brechteil 52 und die Sprüheinrichtungen 31, sich gleichzeitig nach oben zu bewegen, bis sie die in Figur 3 (a) dargestellte Position erreichen. An diesem Punkt hört der Betrieb des Antriebsaufbaues 56 auf, und die Kartons 10 werden durch den Förderer 24 zu der Füllstation 26 bewegt. Daraufhin werden zwei neue ungebrochene und nicht sterilisierte Kartons 10 in Position unter die Sprühdüsen 34 bewegt, und der vorangegangene Betrieb beginnt erneut.

Eine Sterilisierungslösung, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, wird vorzugsweise kontinuierlich durch die Sprühdüsen 34 abgegeben. Somit sind die Sprüheinrichtungen 31 und die Einrichtung zum Brechen der Kerblinie vorzugsweise innerhalb eines Gehäuses 82 (siehe Figur 2) eingeschlossen. Nach dem oben beschriebenen System wird das Sterilisieren des Inneren der Kartons und das Brechen der Kerblinien auf den Kartons gleichzeitig an derselben Station durchgeführt. Infolgedessen können bedeutende Raumersparnisse innerhalb der Maschine erreicht werden, da es nicht nötig ist, die Kerblinien an einer Station zu brechen und die Kartons dann zu einer anderen Station zum Sterilisieren zu bewegen. Ferner können bestehende Maschinen, die nur eine Sterilisierstation besitzen, leicht verändert werden, um einen Betrieb zum Brechen der Kerblinie zu beinhalten. Diese Veränderung kann ohne Erfordernis von bedeutendem zusätzlichem Raum in der Maschine durchgeführt werden.

Verschiedene Typen bekannter Systeme können für die Zufuhr von Sterilisationslösung, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, zu den Sprüheinrichtungen 31 verwendet werden. Alternativ können bestimmte Vorteile erreicht werden, wenn man ein Zuführsystem mit Schwerkraft wie in Figur 7 dargestellt ist, verwendet. Der Einfachheit halber ist die Einrichtung 50 zum Brechen der Kerblinie in Figur 7 nicht dargestellt.

Das Zuführsystem mit Schwerkraft weist einen Speicher 84 auf, welcher einen Vorrat an Sterilisationslösung, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxidlösung, enthält. Der Speicher 84 kann eine geeignete Größe für die Aufbewahrung eines gewünschten Betrages an Sterilisationslösung haben. Ein 15 Liter Speicher 84 wurde für nützlich befunden. Eine Pumpe 86 ist mit dem Speicher 84 verbunden, um die Sterilisationslösung zu einem Akkumulator 88 zu pumpen, der mit einer Entlüftung 89 versehen ist. Der Akkumulator 88 kann jede gewünschte Größe haben, jedoch wurde ein Akkumulator 88 für nützlich befunden, der geeignet bemessen ist, um 250 ml zu enthalten. Die Sterilisationslösung in dem Akkumulator 88 wird jeder der Sprüheinrichtungen 31 über Fließmeß-/-reguliereinrichtungen 90 und Fließmonitore 92 mittels Schwerkraft zugeführt. Die Fließmeß-/-reguliereinrichtungen 90 erlauben, den Fluß der Sterilisationslösung zu den Sprüheinrichtungen 31 zu regulieren, während die Fließmonitore 92 erlauben, den Fluß zu überwachen, falls Fließprobleme (zum Beispiel verstopfte Sprühdüsen) auftreten sollten. Eine Luftreguliereinrichtung 94 ist auch mit den Sprüheinrichtungen 31 verbunden, um den Luftstrom in die Sprüheinrichtungen 31 zu regulieren, um einen zerstäubten Sterilisationslösungsspray zu erhalten. Ein Bypassventil 96 ist in einer Entleerungsleitung 98 zwischengeschaltet, welches auf Wunsch erlaubt, den Akkumulator 88 zu entleeren. Auch ist eine Überlaufleitung 100 zwischen dem Akkumulator 88 und dem Speicher 84 angeordnet. Vorzugsweise wird fortlaufend Sterilisationslösung von dem Speicher 24 in den Akkumulator 88 gepumpt, um sicherzustellen, daß der Akkumulator 88 immer voll ist. Auf diese Weise kann eine verhältnismäßig konstante Höhe aufrecht erhalten werden, so daß der Fluß durch die Sprüheinrichtungen im wesentlichen konstant ist.

In der bevorzugten Ausführungsform wird eine 0.1 % Wasserstoffperoxidlösung verwendet. Die Fließgeschwindigkeit kann ungefähr 0,3 Liter/Stunde für Viertelliterkartons oder ungefähr 1,0 Liter/Stunde für Einliterkartons betragen. Wird eine Wasserstoffperoxidlösung der zuvor erwähnten Konzentration verwendet und werden Fließgeschwindigkeiten ähnlich den oben erwähnten angewandt, so folgt daraus ein ppm-Bereich an Wasserstoffperoxid, was in die annehmbaren Grenzen fällt, welche durch die Lebensmittel-und Arzneimittelbehörde erstellt wurden. Folglich ist es nicht unbedingt notwendig, nach der Station 28 zum Sterilisieren und Brechen der Kerblinie eine Trocknungsstation 30 (siehe Figur 2) zu verwenden. Anstelle der Trocknungsstation hat es sich jedoch als nützlich erwiesen, die Kartons Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zu unterwerfen. Die UV-Bestrahlung und die Wasserstoffperoxidlösung wirken aufeinander ein, um synergistische Sterilisationsergebnisse zu schaffen. Als Alternative zu dem ultravioletten Licht könnte heiße Luft verwendet werden.

Während die vorliegende Erfindung nach der bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich, daß Variationen, Veränderungen und Äquivalente darin durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie in den Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung für das Vorbereiten von vorgeformten Kartons (10), die mit einem flüssigen Lebensmittel gefüllt werden sollen, wenn sich die Kartons auf einem Förderer vorbewegen, wobei die Kartons (10) einen vorgeformten Boden und aufrechte Wände (12, 13, 14) sowie Kerblinien (16, 18, 18') auf den Wänden haben zum Falten und Abdichten, um einen oberen Verschluß für den Karton zu bilden, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung aufweist zum Einsprühen einer Sterilisierungslösung in das Innere des Kartons durch die offene Oberseite und eine Kerblinienbrechanordnung (50) aufweist, die für eine vertikale Bewegung auf die Oberseite des Kartons (10) hin angebracht ist und ein Brechteil (52) in einer Position hat, um mit den Wänden des Kartons an dem oberen Verschluß in Eingriff zu treten, gekennzeichnet durch einen Sprühkopf (32), der für die vertikale Bewegung in einen auf dem Förderer befindlichen Karton (10) hinein durch die Oberseite des Kartons angebracht ist und am Zentrum des Brecherteils (52) angebracht und vertikal, relativ zu dem Brechteil (52) bewegbar ist, mit einem Antriebsaufbau (56) für das Absenken des Sprühkopfes (32) und des Brechteils (52) zusammen sowie zum Absenken des Brechteils (52), während der Sprühkopf (32) stationär gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sprühkopf (32) und das Brechteil (52) auf einem Antriebsarm (54) getragen werden, der durch Betreiben des Antriebsaufbaues vertikal versetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Sprühkopf (32) von einer Befestigungsplatte (36), die auf dem Antriebsarm (54) ruht, abgehängt ist, und wobei die Befestigungsplatte (36) einen vertikalen Schaft (40) mit einem festen Anschlag (46) aufweist, um die Abwärtsbewegung der Befestigungsplatte (36) zu begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Brechteil (52) an dem Antriebsarm (54) befestigt ist und der Sprühkopf (32) ein Rohr aufweist, welches sich durch ein Loch (58) in dem Brechteil erstreckt, um es dem Brechteil (52) zu erlauben, sich relativ zum Sprühkopf (32) vertikal zu bewegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Brechteil (52) Druckschienen (70, 72, 74, 76) aufweist, die für das Einleiten des Faltens des oberen Verschlusses eines Kartons angeordnet sind, und der Sprühkopf (32) Ambosse (62) aufweist, die sich nach außen erstrecken, um mit dem oberen Verschluß eines Kartons an jeder Ecke in Eingriff zu kommen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Sprühkopf (32) einen Aufbau (44, 46) aufweist für das Positionieren der Ambosse (62) in einer vorbestimmten Höhe relativ zu einem Karton.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Antriebsaufbau (56) das Brechteil (52) relativ zu dem Sprühkopf (32) absenkt, bis die Kartonwände zwischen den Druckschienen (70,72, 74, 76) und den Ambossen (62) zusammengedrückt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei mindestens zwei Sprühköpfe (32, 32) nebeneinander angeordnet und auf dem Antriebsarm (54) getragen sind und eine entsprechende Anzahl von Brechteilen (52, 52) auf dem Antriebsarm (54) getragen sind, einschließlich einem durch Schwerkraft mit einer Wasserstoffperoxidlösung versorgten Zuführsystem, welches mit jedem Sprühkopf verbunden ist, um jeden Sprühkopf mittels Schwerkraft mit Wasserstoffperoxidlösung zu versorgen.







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