Vorrichtung zum Verschliessen offener, gefüllter Beutel

Abstract

 Bei einer Vorrichtung 1 zum Verschließen offener, gefüllter Beutel 2, 3 werden die Beutel 2, 3 mittels einer horizontal verlaufenden Transporteinrichtung 4 mindestens einer Bearbeitungsstation 5, 6, 7 zum Verschließen zugeführt. Mittels eines Sensors 8 werden die Füllhöhen der Beutel 2, 3 erkannt. Eine Tendenzsteuerung 11 ist mit dem Sensor 8 und mit einer Einrichtung 10 zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung 4 und mindestens einer Bearbeitungsstation 5, 6, 7 verbunden. Entsprechend der gemessenen Füllhöhe wird von der Tendenzsteuerung 11 der Höhenunterschied jeweils derart eingestellt, daß ein Verschließen der Beutel 2, 3 unmittelbar oberhalb des Füllgutes 27 erfolgt, so daß trotz unterschiedlicher Füllhöhen die Beutel 2, 3 stets ohne Freiraum oberhalb des Füllgutes 27 verschlossen werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen von offenen, gefüllten Beuteln, an der Beutel mittels einer horizontal verlaufenden Transporteinrichtung mindestens einer Bearbeitungsstation zum Verschließen zugeführt werden, mit einem Sensor an der Transporteinrichtung zur Erkennung der Füllhöhen der Beutel, sowie einer Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung und der Bearbeitungsstation.

[0002] Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art besteht die Transporteinrichtung aus einer Vielzahl höhenverstellbarer Platten, über die gefüllte, oben offene Beutel geschoben werden, um Bearbeitungsstationen zum Verschließen zugeführt zu werden. Die Vorrichtung dient dazu, Beutel mit unterschiedlicher Füllhöhe derart ortsfesten Bearbeitungsstationen zuzuführen, daß eine Beutelverschweißung stets unmittelbar oberhalb des eingefüllten Produkts erfolgt. Insbesondere diverse pulver- und granulatartige Produkte, aber auch ungleich geformte, längliche Produkte, wie z.B. dünne, nesterartig ausgebildete Nudeln neigen dazu, trotz konstanter Füllmasse unterschiedliche Füllhöhen in Beuteln auszubilden. Mit der bekannten Vorrichtung wird ein Freiraum oberhalb des Füllguts in den Beuteln vermieden. Mittels eines Sensors werden die Füllhöhen gemessen. Die Platten werden für jeden passierenden Beutel derart mittels eines jeweiligen Antriebs bzgl. ihrer Höhe eingestellt, daß alle Füllhöhen entlang der Transporteinrichtung konstante Höhe aufweisen, die Beutel jedoch entsprechend der jeweiligen Füllhöhe etwas abgesenkt oder erhöht sind.

[0003] Die bekannte Vorrichtung ist technisch relativ aufwendig. Da sich Füllhöhen bei unterschiedlich verdichtbarem Füllgut im allgemeinen erst nach einer Mehrzahl von Beuteln deutlich erkennbar verändern, ist diese Art der Verpackung überdies für sehr viele Füllgüter nicht wirtschaftlich. Besonders die bekannte Einrichtung zur Veränderung des Höhenunterchieds mit jeweils einem Antrieb pro Platte ist sehr konstenintensiv.

[0004] Es liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend auszubilden, daß die Vorrichtung technisch vereinfacht und somit konstengünstiger herstellbar ist. Auf eine große Anzahl an Antrieben soll verzichtet werden, und die Vorrichtung soll praxisüblichen Anforderungen sicher genügen.

[0005] Gelöst ist die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach ist eine Tendenzsteuerung vorgesehen, die mit der Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes und dem Sensor verbunden ist. Bei einem Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung aktiviert die Tendenzsteuerung nach erfolgter Messung mindestens einer Füllhöhe die Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes.

[0006] Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Vorrichtung technisch einfach und damit kostengünstig ist. Es wird lediglich eine geringe Anzahl an Antrieben im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik benötigt. Somit ist auch der Steuerungsaufwand vergleichsweise gering. Praxisüblichen Anforderungen hinsichtlich der Verschweißung der Beutel direkt oberhalb des Füllguts wird sicher genügt, da während eines Abpackvorganges auftretende Füllhöhenschwankungen im allgemeinen mit einer gewissen Tendenz verlaufen. Die Füllhöhe ändert sich bei fester Produktmasse z.B. mit der Versorgung der Verpackungsanlage mit einem neuen Produkt, oder nach einer neuen Vorratsbehälterfüllung. Die Tendenzsteuerung erfaßt eine einzige Füllhöhe oder einen Mittelwert für mehrere Füllhöhen und veranlaßt daraufhin eine Änderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung und einer Bearbeitungsstation bzw. allen Bearbeitungsstationen zum Verschließen der Beutel. Damit wird jeweils der momentanen Tendenz der Fülllhöhenänderung Rechnung getragen.

[0007] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11 und 13 bis 19 beschrieben.

[0008] Ist die horizontale Transporteinrichtung ortsfest bzgl. ihrer Höhe, und ist die Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes eine Höhenverstelleinrichtung für eine Bearbeitungsstation (Anspruch 2), so kann neben einer Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung und den Bearbeitungsstationen auch eine Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen erfolgen. Sind dagegen die Bearbeitungsstationen ortsfest bzgl. ihrer Höhe, und ist die Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes eine Höhenverstelleinrichtung für die horizontale Transporteinrichtung (Anspruch 3), so ist mittels einer einzigen Höhenverstellung erreicht, daß der relative Höhenunterschied zwischen der Transporteinrichtung und sämtlichen Bearbeitungsstationen um den gleichen Betrag verändert wird.

[0009] Eine Höhenverstellung erfolgt genau und zuverlässig, wenn analog Anspruch 4 die Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes eine Spindel in einem Spindelkörper und einen Servomotor als Antrieb für die Spindel oder den Spindelkörper aufweist. Mit dem Servomotor können insbesondere kurzzeitige Drehmomente für die relativ kleinen Höhenkorrekturen schnell und gut ansteuerbar erzeugt werden. Die Kombination eines Spindelkörpers mit einer im Spindelkörper beweglichen Spindel ist robust.

[0010] Zum Verschweißen der Beutel kann eine als Schweißstation ausgestaltete Bearbeitungsstation mit gegeneinander beweglichen, horizontal ausgerichteten Schweißbacken vorgesehen sein (Anspruch 5). Eine derartige Schweißstation erzeugt zuverlässig dichte Schweißnähte.

[0011] Ist als Bearbeitungsstation ein Beutelfahnenumleger mit einer horizontal beweglichen Umlegeeinrichtung vorgesehen (Anspruch 6), so können verschweißte oder unverschweißte obere Beutelbereiche direkt oberhalb des Füllguts umgelegt werden, um eine besonders kompakte Verpackung zu erreichen. Ist zudem am Beutelfahnenumleger ein Beutelfahnenbefestiger vorgesehen (Anspruch 7), so können die Beutelfahnen am Beutel befestigt werden. Dadurch wird eine Rückstellung der Beutelfahnen dauerhaft vermieden. Ein kostengünstiger und zuverlässiger Beutelfahnenbefestiger ist ein Etikettierer (Anspruch 8). Dieser klebt jeweils ein Etikett auf eine umgelegte Beutelfahne und den an die umgelegte Beutelfahne angrenzenden Bereich des Beutels. Die Etiketten können zudem für eine Produktinformation genutzt werden.

[0012] Eine zuverlässige Füllhöhenmessung ist unabhängig vom Verpackungsmaterial, wenn gemäß Anspruch 9 der Sensor oberhalb der Transporteinrichtung angeordnet und gegen die Transporteinrichtung ausgerichtet ist. Die Füllhöhenmessung erfolgt hierbei von oben in die oben offenen Beutel hinein.

[0013] Das Verpackungsergebnis wird verbessert, wenn das Füllgut mitsamt dem Beutel gerüttelt wird. Das Füllgut ist dann dichter und die Füllhöhendifferenzen sind geringer. Weist die Transporteinrichtung in Transportrichtung vor dem Sensor eine Rüttelstrecke auf (Anspruch 10), so wird gerütteltes und dadurch verdichtetes Produkt bzgl. seiner Füllhöhe gemessen und entsprechend weiter verpackt. Eine spätere Verdichtung in dem verschlossenen Beutel auf Grund der üblichen Erschütterungen während eines Transports und ein dadurch erzeugter Freiraum oberhalb des Produkts wird somit vermieden.

[0014] Ist die Transporteinrichtung ein Becherband (Anspruch 11), so werden die Beutel während ihres Transports bzw. während ihrer Bearbeitung gehalten. Jeweils ein Beutel ist in einem Becher des Becherbandes eingesetzt.

[0015] Bei dem Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zwischen aufeinanderfolgenden Messungen stets ein vorgegebenes Zeitintervall liegen, und die Messung kann stets an einem nach Ablauf des Zeitintervalls den Sensor erreichenden Beutel erfolgen (Anspruch 13). Oder eine Messung erfolgt stets nach einer vorgegebenen Anzahl den Sensor passierender Beutel (Anspruch 14), z.B. jedes zehnten Beutels (Anspruch 15). In allen Fällen erhält man in ausreichend großem Zeitabstand Trendwerte für sich ändernde Füllhöhen. Die Messungen an jedem zehnten Beutel vorzunehmen hat sich in der Praxis als guter Kompromiß zwischen einer hohen Genauigkeit und einem vertretbaren Aufwand für die Nachregulierung der relativen Höhenunterschiede erwiesen.

[0016] Moderate Nachregulierungen kommen vor, wenn gemäß Anspruch 16 jeweils mehrere hintereinander ausgeführte Messungen der Errechnung eines diese Messungen charakterisierenden Mittelwertes dienen, und die Tendenzsteuerung die Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes analog eines jeweiligen Mittelwertes ansteuert. Hierbei wird verhindert, daß einzelne, besonders stark abweichende Meßwerte dazu führen, daß eine Reihe von Beuteln nach diesem Meßwert bearbeitet wird. Die Mittelwertbildung und die damit verbundene Veränderung des relativen Höhenunterschiedes wird weiter optimiert, wenn die Füllhöhe jedes Beutels gemessen wird (Anspruch 17), und stets für eine Reihe aufeinanderfolgender Beutel ein Mittelwert gebildet und eine Höhenanpassung vorgenommen wird.

[0017] Die Transporteinrichtung kann getaktet (Anspruch 18) oder kontinuierlich (Anspruch 19) betrieben werden. Bei einem getakteten Betrieb können Zeiten, in denen keine Bearbeitung der Beutel erfolgt, wie z.B. Zeiten der Bewegung, dazu genutzt werden, eine Veränderung des relativen Höhenunterschiedes vorzunehmen. Dagegen hat der kontinuierliche Betrieb den Vorteil, daß eine höhere Verpackungsleistung erzielt werden kann.

[0018] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren näher beschrieben. Es zeigt:

Figur 1

in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Verschließen von offenen, gefüllten Beuteln, an der Beutel mittels einer horizontal verlaufenden Transporteinrichtung Bearbeitungsstationen zum Verschließen zugeführt werden, mit einem Sensor zur Erkennung der Füllhöhen der Beutel, einer mit dem Sensor verbundenen Tendenzsteuerung, sowie mit zwei Antrieben zur Höhenverstellung der Transporteinrichtung und somit zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung und den Bearbeitungsstationen;

Figur 2

in einer Seitenansicht eine Vorrichtung analog Figur 1, jedoch mit einer auf konstanter Höhe befindlichen Transporteinrichtung, und mit höhenverstellbaren Bearbeitungsstationen, sowie

Figur 3

in einer Seitenansicht eine Reihe befüllter und verschlossener Beutel, die an einer Vorrichtung verschlossen wurden, bei der die Füllhöhe jedes Beutels gemessen, und jeweils sofort eine Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung und den Bearbeitungsstationen vorgenommen wurde.

[0019] Bei einer Vorrichtung 1 zum Verschließen offener, gefüllter Beutel 2, 3, an der Beutel 2 mit etwas geringerer Füllhöhe und Beutel 3 mit etwas größerer Füllhöhe mittels einer horizontal verlaufenden Transporteinrichtung 4 Bearbeitungsstationen 5, 6, 7 zum Verschließen zugeführt werden, dient ein Sensor 8 zur Erkennung der Füllhöhen in den Beuteln 2, 3 (Figur 1). Der Sensor 8 ist ein Ultraschallsensor 9. Es ist eine Einrichtung 10 zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung 4 und den Berarbeitungsstationen 5, 6, 7 vorgesehen. Eine Tendenzsteuerung 11 verarbeitet die Meßwerte des Sensors 8. Die Bearbeitungsstationen 5, 6, 7 sind ortsfest. Die Einrichtung 10 zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes ist eine Höhenverstelleinrichtung 12 für die horizontale Transporteinrichtung 4 und besteht aus mehreren mit einem Gestänge 13 der Transporteinrichtung 4 fest verbundenen Spindelkörpern 14, in denen jeweils eine Spindel 15 steckt, und wobei jeweils ein Servomotor 16 als Antrieb 17 für eine Spindel 15 dient.

[0020] Mit dem Gestänge 13 sind Walzen 18, 19 drehbar verbunden. Eine Walze 19 ist als Antriebswalze 20 mit einem axial die Antriebswalze 20 antreibendem Motor 21 ausgestaltet. Die Antriebswalze 20 treibt die Transporteinrichtung 4 getaktet an. Die Transporteinrichtung 4 ist ein Becherband 22. Die Wandungen 23 der Becher 24 stützen die Beutel 2, 3 insbesondere während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen. Der Sensor 8 befindet sich oberhalb der Transporteinrichtung 4, ist gegen die Transporteinrichtung 4 ausgerichtet, und mißt mit seinem Meßstrahl 25 die Füllhöhe jedes Beutels 2, 3. In Transportrichtung vor dem Sensor 8 weist die Transporteinrichtung 4 eine Rüttelstrecke 26 auf, entlang der die Beutel 2, 3 zwecks Komprimierung des Füllguts 27 gerüttelt werden. Die Beutel 2, 3 werden, von der Rüttelstrecke 26 kommend, am Sensor 8 vorbei den Bearbeitungsstationen 5, 6 7 zugeführt.

[0021] Als Bearbeitungsstation 5 ist eine Schweißstation 28 mit gegeneinander beweglichen, horizontal ausgerichteten Schweißbacken 29. An der Schweißstation 28 werden die oberen Bereiche der Beutel 2, 3 verschweißt und dadurch abstehende Beutelfahnen 30 erzeugt.

[0022] An der nächsten Bearbeitungsstation 6 werden die Beutelfahnen 30 mittels einer horizontal beweglichen Umlegeeinrichtung 31 der als Beutelfahnenumleger 32 ausgestalteten Bearbeitungsstation 6 umgelegt. Am Beutelfahnenumleger 32 ist als weitere Bearbeitungsstation 7 ein Beutelfahnenbefestiger 33 vorgesehen. Der Beutelfahnenbefestiger ist ein Etikettierer 34, der Etiketten 35 gegen die umgelegten Beutelfahnen 30 und gegen den übrigen Beutel 2, 3 klebt, und somit die Beutelfahnen 30 an deren Rückstellung hindert.

[0023] Die Tendenzsteuerung 11 ist außer mit dem Sensor noch über Leitungen 36, 37 mit den Antrieben 17 der Höhenverstelleinrichtung 12 verbunden.

[0024] Die Vorrichtung 1 wird derart betrieben, daß zwei Takte nach jeder erfolgten Füllstandsmessung die Tendenzsteuerung 11 die Antriebe 17 derart ansteuert, daß die Transporteinrichtung 4 um den Differenzbetrag zweier aufeinanderfolgender Füllstandshöhen nach oben oder unten gesetzt wird.

[0025] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 erkennt der Sensor 8 gerade eine Füllhöhe im Beutel 3, die gegenüber der Füllhöhe im vorausgegangenen Beutel 2 um einen Differenzbetrag größer ist. Um zwei Takte später an der Schweißstation 28 wieder eine Verschweißung direkt oberhalb des Füllguts 27, ohne Erzeugung eines Leerraums über dem Füllgut 27, zu erzeugen, muß die Höhenverstelleinrichtung 12 die Transporteinrichtung 4 um diesen Differenzbetrag nach unten verstellen. Für die Bearbeitungsstationen 6, 7 ist diese Verstellung nicht so wichtig wie für die Schweißstation 28, jedoch erzeugen auch die Bearbeitungsstationen 6, 7 bei Ankunft der Beutel 3 verbesserte Ergebnisse. Die mit der Vorrichtung 1 erzeugten, verschlossenen Beute 2, 3, die in Figur 1 dargestellt sind, sind äußerst kompakt und weisen keinen Leerraum trotz unterschiedlicher Füllhöhen in den Beuteln 2, 3 auf (Figur 3).

[0026] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 die horizontale Transporteinrichtung 4 ortsfest bzgl. ihrer Höhe, und die Einrichtung 10 zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes ist eine Höhenverstelleinrichtung 12 für die Bearbeitungsstationen 5, 6, 7. Als Servomotor 16 ausgestaltete Antriebe 17 verändern hier die Höhenlagen der Körper 38, 39 der Bearbeitungsstationen 5, 6, 7. Die Tendenzsteuerung 11 ist über die Leitungen 40, 41 mit den Antrieben 17 verbunden. Infolge der erhöhten Füllstände in den Beuteln 3 stellt die Höhenverstelleinrichtung 12 die Bearbeitungsstationen 5, 6, 7 um den Differenzbetrag der Füllstände nach oben.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Verschließen offener, gefüllter Beutel, an der Beutel mittels einer horizontal verlaufenden Transporteinrichtung mindestens einer Bearbeitungsstation zum Verschließen zugeführt werden, mit einem Sensor an der Transporteinrichtung zur Erkennung der Füllhöhen der Beutel, sowie einer Einrichtung zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes zwischen der Transporteinrichtung und der Bearbeitungsstation, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tendenzsteuerung (11) vorgesehen ist, die mit der Einrichtung (10) zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes und dem Sensor (8) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Transporteinrichtung (4) ortsfest bzgl. ihrer Höhe ist, und daß die Einrichtung (10) zu Veränderung des relativen Höhenunterschiedes eine Höhenverstelleinrichtung (12) für eine Bearbeitungsstation (5, 6, 7) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (5, 6, 7) ortsfest bzgl. ihrer Höhe ist, und daß die Einrichtung (10) zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes eine Höhenverstelleinrichtung (12) für die horizontale Transporteinrichtung (4) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes eine Spindel (15) in einem Spindelkörper (14) und einen Servomotor (16) als Antrieb (17) für die Spindel (15) oder den Spindelkörper (14) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungsstation (5) eine Schweißstation (28) mit gegeneinander beweglichen, horizontal ausgerichteten Schweißbacken (29) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungsstation (6) ein Beutelfahnenumleger (32) mit einer horizontal beweglichen Umlegeeinrichtung (31) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Beutelfahnenumleger (31) ein Beutelfahnenbefestiger (33) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutelfahnenbefestiger (33) ein Etikettierer (34) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (8) oberhalb der Transporteinrichtung (4) angeordnet und gegen die Transporteinrichtung (4) ausgerichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung vor dem Sensor (8) die Transporteinrichtung (4) eine Rüttelstrecke (26) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (4) ein Becherband (22) ist.

12. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Messung mindestens einer Füllhöhe die Tendenzsteuerung (11) die Einrichtung (10) zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes aktiviert.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgenden Messungen stets ein vorgegebenes Zeitintervall liegt, und daß eine Messung stets an einem nach Ablauf eines Zeitintervalls den Sensor (8) erreichenden Beutel (2, 3) erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung nach einer vorgegebenen Anzahl den Sensor (8) passierender Beutel (2, 3) erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllhöhe jedes zehnten, den Sensor (8) passierenden Beutels (2, 3) gemessen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere hintereinander ausgeführte Messungen der Errechnung eines diese Messungen charakterisierenden Mittelwertes dienen, und daß die Tendenzsteuerung (11) die Einrichtung (10) zur Veränderung des relativen Höhenunterschiedes analog eines jeweiligen Mittelwertes ansteuert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllhöhe jedes Beutels (2, 3) gemessen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (4) getaktet betrieben wird.

19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (4) kontinuierlich betrieben wird.

Zeichnung