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Dokumentenidentifikation DE102004058512B4 22.02.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von kontinuierlich in Zellenkäfigen transportierten Behältern und dafür bestimmter Zellenkäfig
Anmelder SIG Technology AG, Neuhausen am Rheinfall, CH
Erfinder Baltes, Klaus, 50127 Bergheim, DE
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40211 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 04.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004058512
Offenlegungstag 14.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse B65B 43/54(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B65B 55/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befüllen von kontinuierlich transportierten Behältern, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundpackungen, mit einer Transporteinrichtung, einer Sterilisiereinheit, einer Fülleinheit und einer Verschließeinheit, wobei die Stegnähte aufweisenden Behälter einzeln in von einer Mehrzahl rotierender Transporträder und Übergaberäder transportierten, oben offenen Zellenkäfigen transportiert werden und wobei die Behälteröffnungen nach dem Befüllen bis zum endgültigen Verschließen vorläufig geschlossen werden. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Zellenkäfig mit einem Zellenkörper zur Aufnahme eines zu befüllenden Behälters zum Transport in der Vorrichtung.

Vorrichtungen zum Befüllen von kontinuierlich transportierten Behältern, beispielsweise Karton/Kunststoff-Verbundpackungen, sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Hierbei werden zunächst intermittierende und kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen unterschieden. Bei den intermittierenden Vorrichtungen erfolgt die Packungsfertigung schrittweise auf einem Dornrad, auf dessen einzelnen Stationen aus einem Packungsmantel eine einseitig offene Packung hergestellt wird. Dabei gibt der Takt des Dornrades die Geschwindigkeit der weiteren Schritte beim Füllen und Verschließen der Packungen an und begrenzt diese. Die Geschwindigkeit lässt sich auch nicht beliebig erhöhen, da durch den taktweisen Transport nach dem Füllen der noch offenen Packungen ein Schwappen des Produktes nicht verhindert werden kann. Darüber hinaus erhöht sich auch der mechanische Verschleiß.

Des weiteren sind intermittierend arbeitende Füllvorrichtung nachteilig, weil diese in der Regel als Längsläufermaschinen ausgebildet sind, das heißt, dass die einzelnen Verfahrensschritte hintereinander entlang einer geraden Maschinenlinie erfolgen. Hierbei ist es zwar möglich, diese Maschinen mehrbahnig auszuführen, jedoch erhöht dies die Komplexität der Konstruktion und bedeutet eine schlechte Zugängigkeit der auf den inneren Bahnen angeordneten Werkzeuge. Schließlich ist es bei den Längsläufer-Füllmaschinen nachteilig, dass eine feste Verkoppelung der auf Transportketten geführten Packungen stets einen gesamten Stillstand der Anlage zur Folge hat, wenn auch nur an einer einzigen Stelle ein Fehler aufgetreten ist. Auch hier ist die schnellste Geschwindigkeit immer nur so groß, wie die maximale Geschwindigkeit der am langsamsten arbeitenden Einheit innerhalb der Linie.

Auch sind kontinuierlich arbeitende Füllvorrichtungen bekannt, welche mit Rundläufermaschinen ausgestattet sind, beispielsweise zum Befüllen von Glasflaschen. Die Flaschen werden dazu hintereinander in Einzelreihen transportiert, wobei die mechanische Festigkeit der Flaschen zur Übertragung der benötigten Druckkräfte ausgenutzt werden können. Dieses Verfahren lässt sich auf nicht so stabile Behälter, wie beispielsweise Karton/Kunststoff-Verbundpackungen, nicht übertragen.

Die EP 0 707 550 B1 sieht eine kontinuierlich arbeitende Füllvorrichtung vor, bei denen Karton/Kunststoff-Verbundpackungen in oben offenen Zellenkäfigen angeordnet sind, welche hintereinander an verschiedene in einer Ebene liegende Funktionsräder zum Sterilisieren, Befüllen, Verschließen etc. der einzelnen Packungen übergeben werden. Die Funktionsräder weisen dabei über ihren Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen auf und die Zellenkäfige sind kraftschlüssig mittels Magneten in den Ausnehmungen der Funktionsräder fixiert.

Aus der EP 1 043 233 A1 ist ein Verfahren zum Befüllen von kontinuierlich transportierten Beuteln bekannt, wobei die Beutel einzeln in Zellenkäfigen und die Zellenkäfige an sich von einer Mehrzahl von Transport- und Übergaberädern transportiert werden. Eines der Transporträder ist zum Verschließen der Beutel ausgebildet und trägt daher über den Umfang verteilte Einheiten aus jeweils zwei Schweißwerkzeugen und Presselementen, wobei letztere zum Zusammenpressen der Beutel unmittelbar vor dem Verschweißen derselben ausgebildet sind. Aus dieser Druckschrift sind auch von außen betätigte Elemente zur Halterung der Beutel in den Zellenkäfigen bekannt.

Es ist klar, dass auch bei kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen bei größeren Transportgeschwindigkeiten der Zeitraum zwischen dem Befüllen und dem Verschließen der Behälter besonders kritisch ist, da das abgefüllte Produkt im Behälter hin- und herschwappen kann, was einerseits zu einem Austreten von Produkt oder aber zu einer Benetzung der miteinander zu verschweißenden Kontaktflächen ("Stegnaht") führen kann. Darüber hinaus können durch Luftwirbel und beim Schweißen stets entstehender Packungsstaub Keime in die gefüllten und noch offenen Behälter gelangen.

Das Verschließen von Verbundverpackungen mit einer oberen Stegnaht ist für sich ebenfalls bereits bekannt. So gehen derartige Verfahren beispielsweise aus der US 4,509,312 und der DE 32 16 173 C2 hervor. Darüber hinaus sind auch Transportkäfige als solche bekannt (DE 15 86 054 A).

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung zum Befüllen von kontinuierlich transportierten Behältern und die dazu verwendeten Zellenkäfige so auszugestalten und weiterzubilden, dass die vorerwähnte Schwappproblematik verhindert wird. Darüber hinaus ist erwünscht, dass eine Verkeimung des Behälters nach dem Füllvorgang ausgeschlossen ist.

Hinsichtlich des Verfahrens ist die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.

Schließlich ist die Aufgabe auch durch einen dafür geeigneten erfindungsgemäßen Zellenkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Bei Behältern mit einer zum Verschweißen vorgesehenen oberen Stegnaht werden erfindungsgemäß die Kontaktflächen der oberen Stegnaht bis zum endgültigen Verschließen aufeinandergepresst. Auf diese Weise wird ein Schwappen des Produktes bis auf die Stegnaht-Kontaktflächen zuverlässig ausgeschlossen und gleichzeitig das Eindringen von Keimen in die noch nicht endgültig verschlossene Packung verhindert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Sterilisiereinheit, Fülleinheit und Verschließeinheit jeweils auf eigenen Transporträdern angeordnet.

Die Einrichtungen zum Zusammenpressen der oberen Stegnaht könnten grundsätzlich nur im Bereich der Fülleinheit und Verschließeinheit vorgesehen sein, wobei die Sterilisiereinheit und auch die zwischen den einzelnen Transporträdern vorgesehenen Übergaberäder mit entsprechenden Einrichtungen ausgestattet sind. Dies schützt auch die bereits sterilisierten Behälter, auch wenn diese zum Befüllen nunmehr geöffnet werden müssen.

Erfindungsgemäß sind die Einrichtungen zum Zusammenpressen der oberen Stegnaht allerdings nicht auf den vorgenannten einzelnen Rädern, sondern an jedem Zellenkäfig selbst vorgesehen, wobei die Presselemente von einem einzigen Betätigungselement gemeinsam betätigbar sind. Dazu kann das Betätigungselement als Schwenkhebel ausgeführt und mit einem Kulissenstein versehen sein, der mit auf den jeweiligen Transport- bzw. Übergaberädern vorgesehenen Führungsschienen zusammenwirkt. Bei dieser besonders bevorzugten Lösung erfolgt der kinematische Antrieb zum Verschließen der Behälter nach dem Befüllen unter Ausnutzung der Transportbewegung.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Presselement zwei Klemmplatten aufweist, welche durch vom Schwenkhebel betätigten Faltarmen betätigbar sind. Auf diese Weise erfolgt ein stets gleichmäßiges Zusammenfalten der oberen Stegnahtlappen, wobei die Klemmplatten bevorzugt so angeordnet sind, dass Verschließelemente sowie beispielsweise Sonotrode und Amboss einer Ultraschall-Schweißanlage im oberhalb der Klemmplatte hervorstehenden Stegnahtbereich eingreifen können.

Des weiteren ist es zweckmäßig, wenn jeder Zellenkäfig einen oberen und unteren Kragen aufweist, welcher mit entsprechenden Halteelementen in den als Sternräder ausgebildeten Transport- bzw. Übergaberädern zusammenwirkt, um eine schonende Übergabe der Zellenkäfige auf die einzelnen Räder zu gewährleisten.

In weiter bevorzugter Ausführung der Erfindung weist jeder Zellenkörper eines Zellenkäfigs vier Wandbleche und einen Zellenboden auf. Dabei ist bevorzugt der Zellenboden innerhalb des Zellenkörpers höhenverstellbar ausgebildet, um auch – bei gleichem Packungsquerschnitt – verschieden große Packungsformate aufnehmen zu können. Auf diese Weise lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit denselben Zellenkäfigen unterschiedliche Formate abfüllen, ohne dass hier ein gesamter Satz der verwendeten Zellenkäfige ausgewechselt werden muss.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 einen Zellenkäfig mit Klappmechanik, geöffnet in perspektivischer Darstellung und

2 den Zellenkäfig aus 1 mit geschlossener Klappmechanik.

Der dargestellte bevorzugte Zellenkäfig besteht zunächst und im wesentlichen aus einem Zellenkörper 1 mit vier Wandblechen 2 und einem (höhenverstellbaren) Zellenboden 3, so dass eine von oben in den Zellenkäfig eingesetzte Packung P definiert im Zellenkäfig fixiert ist. Ein oberer Kragen 4 und ein unterer Kragen 5, beide vorzugsweise kreisrund, dienen zur Aufnahme in entsprechend vorgesehenen (nicht dargestellten) Aufnahmeplätzen der einzelnen Transport- bzw. Übergaberäder.

Erfindungsgemäß weist der Zellenkäfig einen Schwenkhebel 6 auf, der um eine am Zellenkörper 1 befestigte Achse 7 von seiner Öffnungsstellung (1) in seine Schließstellung (2) verschwenkt werden kann.

Über den Schwenkhebel werden seitlich angeordnete Faltarme 8 und 9 derart betätigt, dass mittels geometrischer Ausgestaltung eine Zwangsbewegung um zwei gegenüberliegende Bolzen 10 mittels in den Faltarmen 8 und 9 ausgebildeten Langlöchern 11 und 12 erfolgt. Wie besonders gut in 1 erkennbar ist, sind an den Enden der Faltarme 9 eine Klemmplatte 13 und an den Enden der Faltarme 8 eine Klemmplatte 14 vorgesehen, welche im Kopfbereich K der Packung P beim Zusammenklappen eine Stegnaht S bilden, welche bevorzugt so hoch frei nach oben absteht, dass die eingesetzten (nicht dargestellten) Verschließelemente die Stegnaht S verschließen können, beispielsweise durch Herstellen einer Ultraschall-Schweißnaht.

Schließlich ist den 1 und 2 noch zu entnehmen, dass der Schwenkhebel 6 an dem der ortsfesten Achse 7 gegenüberliegenden Ende einen Kulissenstein 15 aufweist, welcher bevorzugt sphärisch gewölbt ausgebildet ist und mit (nicht dargestellten) entlang dem Umfang der einzelnen Transport- bzw. Übergaberäder angebrachte Führungsschienen angesteuert wird. Durch die sphärische Wölbung des Kulissensteins 15 lässt sich eine spielfreie Führung erreichen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Befüllen von kontinuierlich transportierten Behältern (P), insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundpackungen, in einer Vorrichtung mit einer Transporteinrichtung, einer Sterilisiereinheit, einer Fülleinheit und einer Verschließeinheit, wobei die Stegnähte (5) aufweisenden Behälter (P) einzeln in von einer Mehrzahl rotierender Transporträder und Übergaberäder transportierten, oben offenen Zellenkäfigen (1) transportiert werden und wobei die Behälteröffnungen nach dem Befüllen bis zum endgültigen Verschließen vorläufig geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsschienen einzelner Transporträder und/oder Übergaberäder ein Betätigungselement (6, 15) an den jeweiligen Zellenkäfigen (1) betätigen und dass die Stegnähte (S) der Behälter (P) durch die Betätigung der Betätigungselemente (6, 15) vorläufig verschlossen werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der oberen Stegnaht (S) bis zum endgültigen Verschließen aufeinandergepresst werden. Vorrichtung zum Befüllen von kontinuierlich transportierten Behältern (P), insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundpackungen, mit einer Transporteinrichtung, einer Sterilisiereinheit, einer Fülleinheit und einer Verschließeinheit, wobei die Stegnähte (5) aufweisenden Behälter (P) einzeln in von einer Mehrzahl rotierender Transporträder und Übergaberäder transportierten, oben offenen Zellenkäfigen (1) transportiert werden und wobei die Behälteröffnungen nach dem Befüllen bis zum endgültigen Verschließen vorläufig geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenkäfige (1) jeweils ein Betätigungselement (6, 15) zum vorläufigen Verschließen der Stegnaht (S) der Behälter (P) aufweisen und dass einzelne Transporträder und/oder Übergaberäder Führungsschienen zum Betätigen des Betätigungselements (6, 15) und vorläufigen Verschließen der Stegnaht (S) der Behälter aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisiereinheit, Fülleinheit und Verschließeinheit jeweils auf eigenen Transporträdern angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen zum Betätigen der Betätigungselemente (6, 15) an der Fülleinheit und der Verschließeinheit vorgesehen sind. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisiereinheit Führungsschienen zum Betätigen der Betätigungselemente (6, 15) und jeder Zellenkäfig (1) Einrichtungen zum Zusammenpressen der oberen Stegnaht (S) aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergaberäder Führungsschienen zum Betätigen der Betätigungselemente (6, 15) und jeder Zellenkäfig (1) Einrichtungen zum Zusammenpressen der oberen Stegnaht (S) aufweisen. Zellenkäfig mit einem Zellenkörper zur Aufnahme eines zu befüllenden Behälters (P), vorgesehen zur Verwendung mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Behälter (P) mit zum Verschweißen vorgesehenen oberen Stegnahtlappen (S) versehen sind, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Presselemente (13, 14) zum Zusammenpressen der oberen Stegnaht (S) und dass die Presselemente (13, 14) von einem einzigen Betätigungselement (6, 15) gemeinsam betätigbar sind. Zellenkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Schwenkhebel (6) mit einem Kulissenstein (15) ausgebildet ist, der mit auf den jeweiligen Transport- bzw. Übergaberädern vorgesehenen Führungsschienen zusammenwirkt. Zellenkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente als zwei Klemmplatten (13, 14) ausgebildet sind, welche mittels vom Schwenkhebel (6) betätigten Faltarmen (8, 9) betätigbar sind. Zellenkäfig nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen mit dem Zellenkörper (1) verbundenen Kragen (4, 5). Zellenkäfig nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenkäfig einen oberen (4) und einen unteren Kragen (5) aufweist. Zellenkäfig nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenkörper (1) vier Wandbleche (2) und einen Zellenboden (3) aufweist. Zellenkäfig nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenboden (3) innerhalb des Zellenkörpers (1) höhenverstellbar ausgebildet ist.






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