[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verpacken von in ihrer Grundform langgestreckt-zylindrischen
Einheiten, insbesondere rollenförmigen Becherstapeln in Behältern, insbesondere Kartons,
mit einer Zufuhreinrichtung zur einzelnen, gerichteten Zufuhr der Einheiten und einer
Aufnahmestation für den die Einheiten in mehreren Lagen zu je mehreren Einheiten aufnehmenden
Behälter, dem die Einheiten über eine obere Öffnung zuführbar sind.
[0002] Bei der Verpackung von in ihrer Grundform langgestreckt-zylindrischen Einheiten
ergeben sich insbesondere dann Probleme, wenn diese Einheiten auf ihrer Stirnseite
keine genügend große Standfläche bzw. Standsicherheit besitzen, aus produktionstechnischen
Gründen von der Erzeugungs- oder Zusammensetzmaschine liegend ausgeworfen und zugeführt
werden und/oder wie es bei Becherstapeln der Fall ist, in sich keinen genügenden Zusammenhalt
haben, um ihre stehende Handhabung mit Hilfe von am dann oberen Ende angreifenden
Saughebern zu ermöglichen. Wenn man ohne sonstige Hilfsmittel solche Einheiten nacheinander
im Behälter einbringt, um dort mehrere übereinander angeordnete Lagen zu bilden,
so werden sich zunächst die Einheiten der untersten Lage ordnen. Selbst hier können
dadurch Schwierigkeiten auftreten, daß empfindliche Einheiten dann, wenn man sie
auch nur um die Höhe des Behälters in diesen hineinfallen läßt beschädigt werden können
bzw. ein Becherstapel od. dgl. etwas der Länge nach auseinandergezogen wird, so daß
er dann nicht mehr zwischen die Stirnwände des Kartons od. dgl. paßt. Die die nächste
Lage bildenden Einheiten werden sich auf Lücke versetzt in die zwischen benachbarten
Einheiten der unteren Lage entstehenden Vertiefungen einordnen. Ist die Lagenbreite
für die unterste Lage etwa ein ganzzahliges Vielfaches des Durchmessers der Einheit,
so bleiben in der zweiten Lage links und rechts Räume frei, was bedeutet, daß nur
die ungeraden Lagen voll gefüllt werden, die geraden Lagen aber jeweils eine Einheit
weniger enthalten. Dies ist häufig aus Gründen der Raumausnützung der zur Verfügung
stehenden Kartons und auch wegen der wechselnden Stückzahl an sich unerwünscht. Abhilfe
ist hier praktisch bisher nur durch zwischen die einzelnen Lagen eingebrachte Trennstücke,
beispielsweise Kartoneinlagen, möglich, wodurch aber der Verpackungsvorgang weiter
kompliziert wird. Selbst dann, wenn man die Einheiten von Hand aus verpackt, ergeben
sich die genannten Schwierigkeiten.
[0003] Bei vielen zu verpackenden Einheiten werden Verpackungsvorrichtungen nicht nur zur
Einsparung von Arbeitskräften, sondern auch deshalb eingesetzt, um eine vollkommen
sterile, zumindest aber eine mit großer Wahrscheinlichkeit nur in geringem Ausmaß
durch Keime usw. verunreinigte Verpackung der Einheiten zu ermöglichen. Dies gilt
im besonderen Maße für Becher, Kulturschalen usw. für medizinische Zwecke, in der
Praxis aber auch für die in viel größeren Stückzahlen benötigten Becher für Lebensmittel,
insbesondere Molkereiprodukte, wie Yoghurt, Rahm, Kakaogetränke usw. Für den Molkereibedarf
werden auch Kulturschalen für Bakterienkulturen in großem Ausmaß benötigt. Alle diese
Verpackungen können zu rollenförmigen Stapeln zusammengesetzt werden, so daß jeder
solche Stapel eine zu verpackende Einheit bildet. Das Zusammensetzen zum Stapel erfolgt
ohne händischen Zugriff an der Fertigungsmaschine. Für die sterile oder keimarme Verpackung
verwendet man vielfach Behälter, wie Kartons, die zusätzlich mit einer sackartigen
Hülle ausgekleidet werden, die nach der Verpackung der Einheiten vor dem Schließen
des Kartons für sich gefaltet, verklebt oder versiegelt wird. Bei Verpackungen dieser
Art ist man bisher in den meisten Fällen auf händische Arbeit angewiesen, wobei man
versucht, die Verunreinigungen der zu verpackenden Gegenstände durch Keime durch weitgehend
sterile Kleidung und Hand- und Gesichtsschutz der jeweiligen Arbeiter zu reduzieren.
Dadurch wird aber die Arbeit erschwert.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art, die eine selbsttätige, geordnete Verpackung von Einheiten in mehreren Lagen zu
je mehreren Einheiten in Behältern ermöglicht, wobei aufeinanderfolgende Lagen gleiche
Stückzahlen an Einheiten enthalten können und auch eine handhabung empfindlicher
Einheiten ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Vorrichtung zu schaffen, die auch für Verpackungen geeignet ist, bei denen ein die
Einheiten aufnehmender Behälter eine ihn auskleidende, für sich verschließbare sackartige
Hülle enthält.
[0005] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich prinzipiell dadurch aus, daß ein
über eine Antriebseinrichtung der Höhe nach verstellbarer Lagenbildner vorgesehen
ist, der in einer angehobenen Beschickungsstellung an die Zufuhreinrichtung anschließt
und in einem Aufnahmeraum die ihm einzeln zugeführten Einheiten zu einer Lage ordnet,
mit der vollen Lage in den Behälter absenkbar ist und einen entfernbaren Boden od.dgl.
zur Entleerung der Lage in den Behälter aufweist.
[0006] Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Schonung der zu verpackenden Einheiten
in zweierlei Hinsicht möglich. Die Bildung einer einzelnen Lage im Lagenbildner
kann im einfachsten Fall dadurch erfolgen, daß die einzeln zugeführten Einheiten von
der Seite her über den Boden des Lagenbildners geschoben werden, bis die Lage voll
ist. Dabei werden auch über entsprechende Leitflächen die Stirnenden der Einheiten
auf Fluchtstellung ausgerichtet. Sobald die Lage voll ist, wird sie in den Behälter
abge senkt, wonach der Boden entfernt wird. Dabei kommt es nur zu einer geringen
Verstellung der Einheiten nach unten, die praktisch durch die Bodendicke begrenzt
ist, so daß sich auch hier keine Beschädigungsgefahr oder die Gefahr einer Falschlage
ergibt. Die auf die erste Lage folgenden Lagen können die gleiche Stückzahl wie die
erste Lage aufweisen. Auch bei der Entfernung des Bodens verhindern die in der Lage
benachbarten Einheiten, daß die vorher freigegebenen Einheiten in die Vertiefungen
der unteren Lage rollen, also auf Lücke gegenüber den Einheiten der unteren Lage versetzt
werden.
[0007] Nach einer bevorzugten Ausführung ist der entfernbare Boden des Lagenbildners nach
Art eines Rollbalkens ausgebildet und aus seiner die Lage unterstützenden Arbeitsstellung
über eine Eckumlenkung nach oben in eine Freigabestellung seitlich neben dem Lagenaufnahmeraum
verstellbar. Bei sehr breiten Lagen kann man den Boden auch teilen und zwei nach entgegengesetzten
Seiten öffnende Rolläden als Boden vorsehen. Der Boden kann aus miteinander über ein
elastisches Zwischenglied verbundenen Lamellen oder auch aus einer relativ dünnen,
federnden Stahlplatte, die um die Eckumlenkung verstellbar ist, gebildet werden.
[0008] Die Zufuhreinrichtung weist nach einer einfachen Ausbildung einen die einzeln zugeführten
Einheiten vom Rand her jeweils um einen ihrem Durchmesser entsprechenden Weg über
den Boden verstellenden Schrittförderer auf. Dieser Schrittförderer kann auch gleich
als Vereinzelungsvorrichtung dienen, wenn von der Zuführeinrichtung her im Pufferbetrieb
gearbeitet wird, so daß mehrere Einheiten auf die Zufuhr warten.
[0009] Nach einer Weiterbildung ist der Lagenbildner über die Antriebseinrichtung entsprechend
dem Füllungszustand des Behälters auf verschiedene Absenkstufen absenkbar, wobei die
Stufenhöhe der Lagenhöhe entspricht.
[0010] Die Absenkstufen können durch den Füllungszustand des Behälters erfassende Fühler
bestimmt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin,die Absenkstufen im vorhinein
festzulegen und eine Programmsteuerung vorzusehen, die bewirkt, daß bei aufeinanderfolgenden
Absenkungen die verschiedenen Stufen angefahren werden. Eine solche Programmsteuerung
wird dann auch gleich dazu eingesetzt, um den Betrieb der Zufuhreinrichtung zu steuern,
wobei weitere Fühler, z. B. Lichtschranken vorgesehen sein können, die den Verpackungsbetrieb
nur bei ordnungsgemäß in der Aufnahmestation befindlichem Karton zulassen bzw. den
weiteren Betrieb, insbesondere die Absenkung des Lagenbildners stoppen, wenn die vorgesehene
Lagenhöhe im Karton od. dgl. durch eine aus der Sollage verrückte Einheit der vorhergehenden
Lage nicht erreicht werden kann. Über solche Programmsteuereinrichtungen kann auch
die Zufuhr der Behälter in die Verpackungsstation bzw. deren Weitertransport gesteuert
werden.
[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für Verpackungen, die eine die Einheiten
innerhalb des Behälters umschließende, vorzugsweise für sich versiegelbare sackartige
Hülle aufweisen, eine diese Hülle für das Ein- und Ausfahren des Lagenbildners offen
und in Form einer Auskleidung des Behälters haltende Einführhilfe vorgesehen, die
über eine eigene Antriebseinrichtung für sich von oben her vor dem Lagenbildner in
den in der Aufnahmestation befindlichen Behälter einführbare, den Stirnseiten des
Behälters zugeordnete Platten, Flügel od. dgl. aufweist,welche am Beginn des Einführvorganges
mit ihren unteren Rändern auf im Abstand von der ihnen zugeordneten Stirnwand liegende
Bereiche des Behälterbodens zielen, während oder nach dem Einführen in eine Parallellage
zur zugeordneten Behälterstirnwand verstellbar und in dieser Lage aus Behälter und
Hülle herausziehbar sind. In der Arbeitsendstellung halten diese Platten od. dgl.
die Hülle am Boden und an den Wänden des Behälters anliegend und nach oben offen,
so daß die Hülle den Füllvorgang nicht behindern kann. Bei der Verstellung der Platten
nach außen streifen sie die Hülle über dem Boden glatt. Ferner kann zwischen der Hülle
und dem Behälter befindliche Luft entweichen. Nach einer Variante kann man hier sogar
eine etwas festere Hülle verwenden und den Behälter nur als Verpackungshilfe einsetzen.
Wenn man nämlich hier die Hülle der gewünschten Endform der Verpackung anpaßt und
nach dem Füllen des Behälters auch oben eng an die verpackten Einheiten anlegt, beispielsweise
evakuiert und dann verschließt, kann die Hülle mit den verpackten Gegenständen entnommen
werden, wobei die Außenform im wesentlichen durch die Form des Behälters bestimmt
ist und bleibt.
[0012] Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden
Zeichnungsbeschreibung.
[0013] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es
zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Vorderansicht, wobei die Frontseite mit
einem dort vorgesehenen Teil der Hüllen-Spannvorrichtung weggelassen wurde,
Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1 und
Fig. 3 zur Veranschaulichung des Arbeitsprinzips einen in der Aufnahmestation befindlichen
Karton beim Einlegen einer Lage mit Hilfe des Lagenbildners.
[0014] Die Vorrichtung besitzt einen Grundrahmen 1 mit einem Fußgestell 2. Oben ist am Fußgestell
2 ein Arbeitstisch 3 vorgesehen, der in einer Station 4 mit Verpackungskartons geschickt
werden kann. Diese Verpackungskartons 5 nach Fig. 3 besitzen einfaltbare Verschlußlappen
6 und nehmen eine sackartige Hülle 7 auf, deren Rand mit den Lappen 5 nach außen gebogen
wird und die bei der Verpackung den Aufnahmeraum 8 des Kartons auskleiden soll. Aus
der Station 4 kann jeweils ein Karton mit Hilfe eines Schrittförderers in die Aufnahmestation
9 verstellt werden. Der Schrittförderer besitzt einen pneumatischen Kolbentrieb 10,
über den ausschwenkbare Mitnehmer 11, die durch Schlitze des Tisches 3 hindurchgreifen,
den Karton in der Station 4 erfassen und in die Station 9 verstellen. Ein ausklappbarer
Anschlag 12 bestimmt die Arbeitsendstellung des Kartons 5 in der Aufnahmestation
9. Seitliche Leitschienen 13 dienen zur Führung des Kartons bei der beschriebenen
Verstellung. Nach dem Einführen des Kartons in die Beschickungsstation 9 kehren die
Mitnehmer 11 in die dargestellte Ausgangslage zurück. Ist der Karton in der Station
9 gefüllt, dann kann er mit Hilfe eines aus der Station 4 nachgeschobenen Kartons
in eine Entnahmestation 14 verstellt werden, wo die Hülle 7 für sich geschlossen wird,
wonach der Karton 5 durch Einklappen und Verkleben der Verschlußlappen 6 endgültig
geschlossen wird.
[0015] Der Aufnahmestation 9 ist ein Lagenbildner 15 zugeordnet. Dieser besitzt einen Aufnahmeraum
16 für eine Lage von zu verpackenden Einheiten 17, beispielsweise von rollenförmigen
Becherstapeln. Dieser Aufnahmeraum 16 ist in der Arbeitsstellung nach den Fig. 1,
2 und 3 nach unten hin durch einen nach Art eines Rollbalkens ausgeführten Boden 18
begrenzt, der mit seinen Seitenrändern in Führungsschienen geführt ist, die eine Eckumlenkung
bilden, so daß der Boden 18 aus den dargestellten Stellungen in eine Freigabestellung
verstellbar ist, in der er in der Führung 19 seitlich neben dem Aufnahmeraum 16 steht.
Für die Verstellung des Bodens 18 in beiden Richtungen dient ein pneumatischer Zylinder-Kolbentrieb
20.
[0016] In der in Fig. 1 ersichtlichen Stellung kann der Aufnahmeraum 16 mit Hilfe einer
Zufuhreinrichtung einzeln mit Becherstapeln 17 beschickt werden. Diese Becherstapel
fallen auf einen Tisch 21 und werden auf diesem mit Hilfe einer ausschwenkbaren Klappe
22 erfaßt und durch die dabei von der Klappe 22 freigegebene Seitenöffnung in den
Aufnahmeraum 16 befördert. Befindet sich unterhalb der Klappe 22 und der von ihr freigegebenen
Öffnung schon eine Rolle 17, dann wird sie durch die eingeschobene nächste Rolle nach
links (Fig. 1) verstellt, also schrittweise weiterbefördert. Ein Leitblech 23 verhindert
ein Hochsteigen der Rollen beim Weiterschieben. Zur Betätigung der Klappe 22 ist ein
an beiden Enden ange lenkter pneumatischer Kolbentrieb 24 vorhanden.
[0017] Die Teile 16, 18, 19, 20, 22, 23 und 24 sind Bestandteile des Lagenbildners 15,
der mit Hilfe einer zentralen, säulenartig angeordneten pneumatischen Zylinder-Kolbeneinheit
25 aus der dargestellten Lage nach den Fig. 1 und 2 in eine von mehreren möglichen
Absenkstellungen nach Fig. 3 abgesenkt werden kann. Am Kolbentrieb 25 können abstandsweise
Betätigungsmagnete für Reed-Relais vorgesehen sein, die eine Steuereinrichtung für
die Zylinder-Kolbeneinheit 25 betätigen, so daß der Lagenbildner dann, wenn ein neuer
Karton in der Station 9 steht, zunächst bis knapp über den Boden dieses Kartons abgesenkt
wird. Ist diese Stellung erreicht, wird über eine Folgesteuerung die Zylinder-Kolbeneinheit
20 betätigt, so das der Boden 18 weggezogen wird und die Lage aus den Rollen 17 nun
am Boden des Kartons 5 ruht. Nun wird der Lagenbildner 15 in die Ausgangsstellung
nach Fig. 1 und 2 zurückgestellt und gleichzeitig der Boden 18 wieder in die dargestellte
Stützstellung gebracht. Nach Bildung einer neuen Lage im Aufnahmeraum 16 erfolgt wieder
die Absenkung des Lagenbildners 15, nun aber nur mehr bis über die erste Lage, wonach
wieder die eben im Lagebildner 15 befindliche Lage im Karton 5 abgelegt wird.
[0018] Um die Ausrichtung und Bildung der Lagen zu erleichtern, kann die Klappe 22 über
einen weiteren Kolbentrieb 26 auch der Höhe nach verstellbar sein. Über einen Stempel
27, der mittels eines Kolbentriebes 28 ausfahrbar ist, lassen sich auch die Einheiten
17 von den Stirnseiten her ausrichten.
[0019] Die Vorrichtung ist in der bisher beschriebenen Ausführung für die Verpackung in
Kartons geeignet, bei denen entweder keine Hülle 7 vorhanden oder diese Hülle 7 in
Form einer Auskleidung im Karton 5 festgelegt ist.
[0020] Um auch bei Verwendung nur lose in den Karton 5 einlegbarer Hüllen 7 eine einwandfreie
Verpackung zu ermöglichen, wird zusätzlich für diese Hülle 7 eine sie für das Ein-
und Ausfahren des Lagenbildners 15 offen und in Form einer Auskleidung des Kartons
5 haltende Einführhilfe vorgesehen. Diese besteht aus zu den Stirnwänden des Kartons
5 passenden Flügeln oder Wandteilen 29, 30, die um Schwenkachsen 31 mit Hilfe von
Zylinder-Kolbeneinheiten 32 verschwenkbar sind, wobei die Schwenkachsen 31 ihrerseits
an Kopfstücken von Zylinder-Kolbeneinheiten 33 vorgesehen sind, die am Rahmen 1 verschiebbar
und schwenkbar lagern. Durch gesteuerte Betätigung der Zylinder-Kolbeneinheit 32,
33 kann man die Wandteile 29, 30 absenken und schwenken. Die Steuerung erfolgt dabei
in der Weise, daß dann, wenn ein neuer Karton mit lose eingelegter sackartiger Hülle
in der Aufnahmestation steht, diese Wandteile 29, 30 in Schrägstellung abgesenkt
werden und sobald sie den angehobenen Lagenbildner 15 passiert haben, aufeinander
zu bewegt werden. Sie zielen dann schräg mit ihren unteren Rändern auf einen im Abstand
von der zugehörigen Stirnwand liegenden Bereich des Kartonbodens. Innerhalb des Kartons
werden die Wandteile 29, 30 schwenkend gerade gestellt, so daß sie im wesentlichen
an den zugehörigen Stirnwänden des Kartons anliegen, wobei sie die Hülle 7 am Boden
des Kartons und an dessen Seitenwänden glattstreifen. Nun kann die Beschickung des
Kartons mit Hilfe des Lagenbildners 15 erfolgen. Ist der Karton gefüllt, werden die
Wandteile 29, 30 wieder herausgezogen. Man kann sie auch nach der Bildung jeder einzelnen
Lage im Karton schrittweise hochziehen.
[0021] Für den Betrieb der gesamten Vorrichtung und insbesondere für die Steuerung der
einzelnen Zylinder-Kolbeneinheiten 10, 20, 24, 26, 25, 28, 32, 33 wird vorzugsweise
eine Programmsteuereinrichtung vorgesehen. Dieser können auch den Betrieb überwachende
Fühler zugeordnet sein, die dann, wenn sich kein Karton in der Aufnahmestation 9 befindet,
wenn eine Lage nicht ordnunsgemäß geordnet ist, sich keine Becherstapel in der Zufuhrstation
befinden usw. den Betrieb unterbricht und ein Alarmsignal auslöst. Neben einfachen
Programmsteuereinrichtungen mit Schrittschaltwerken und Quittierungsschaltern kommt
insbesondere ein Mikroprozessor mit Programmspeicher in Frage, wobei man hier die
Verstellwege der einzelnen Kolbentriebe auch über Längenmeßeinrichtungen, insbesondere
inkrementale Längenmeßeinrichtungen überwachen und das Arbeitsprogramm im Speicher
festhalten kann. Für verschiedene Verpackungsaufgaben auf der gleichen Maschine, etwa
Änderungen der Größe oder Anzahl der Einheiten bzw. Änderungen der Kartongrößen können
die notwendigen Steuerbefehle vorgespeichert und im Bedarfsfall vom Speicher auf
die Steuerung abgerufen werden.
1. Vorrichtung zum Verpacken von in ihrer Grundform langgestreckt-zylindrischen Einheiten,
insbesondere rollenförmigen Becherstapeln in Behältern, insbesondere Kartons, mit
einer Zufuhreinrichtung zur einzelnen, gerichteten Zufuhr der Einheiten und einer
Aufnahmestation für den die Einheiten in mehreren Lagen zu je mehreren Einheiten aufnehmenden
Behälter, dem die Einheiten über eine obere Öffnung zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß ein über eine Antriebseinrichtung (25) der Höhe nach verstellbarer Lagenbildner
(15) vorgesehen ist, der in einer angehobenen Beschickungsstellung an die Zufuhreinrichtung
(22) anschließt und in einem Aufnahmeraum (16) die ihm einzeln zugeführten Einheiten
(17) zu einer Lage ordnet, mit der vollen Lage in den Behälter (5) absenkbar ist und
einen entfernbaren Boden od. dgl. (18) zur Entleerung der Lage in den Behälter aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der entfernbare Boden
(18) des Lagenbildners (15) nach Art eines Rollbalkens ausgebildet und aus seiner
die Lage unterstützenden Arbeitsstellung über eine Eckumlenkung nach oben in eine
Freigabestellung seitlich neben dem Lagenaufnahmeraum (16) verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung
einen die einzeln zugeführten Einheiten vom Rand her jeweils um einen ihrem Durchmesser
entsprechenden Weg über den Boden (18) verstellenden Schrittförderer (22) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagenbildner
(15) über die Antriebseinrichtung (25) entsprechend dem Füllungszustand des Behälters
(5) auf verschiedene Absenkstufen absenkbar ist, wobei die Stufenhöhe der Lagenhöhe
entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Verpackungen,
die eine die Einheiten (17) innerhalb des Behälters (5) umschließende, vorzugsweise
für sich versiegelbare sackartige Hülle (7) aufweisen, eine diese Hülle für das Ein-
und Ausfahren des Lagenbildners (15) offen und in Form einer Auskleidung des Behälters
haltende Einführhilfe (29 - 33) vorgesehen ist, die über eine eigene Antriebseinrichtung
(32, 33) für sich von oben vor dem Lagenbildner in den in der Aufnahmestation (9)
befindlichen Behälter einführbare, den Stirnseiten des Behälters zugeordnete Platten,
Flügel od. dgl. (29, 30) aufweist, welche am Beginn des Einführvorganges mit ihren
unteren Rändern auf im Abstand von der ihnen zugeordneten Stirnwand liegenden Bereiche
des Behälterbodens zielen, während oder nach dem Einführen in eine Parallellage zur
zugeordneten Behälterstirnwand verstellbar und in dieser Lage aus Behälter (5) und
Hülle (7) herausziehbar sind.