Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von Packungsmänteln in eine Füllmaschine zur Abfüllung flüssiger Lebensmittel in Mehrschichtverbundpackungen, wobei die Füllmaschine mehrere, parallel verlaufende Füllstraßen aufweist.
Mehrschichtverbundpackungen, insbesondere quaderförmige Mehrschichtverbundpackungen, sind insbesondere als Verkaufseinheiten von Getränken allgemein bekannt. Sie setzen sich aufgrund ihrer günstigen Energiebilanz immer mehr gegen Getränkeflaschen, auch Mehrweg-Getränkeflaschen, durch. Bei diesen quaderförmigen Mehrschichtverbundpackungen gibt es solche, die aus einem Schlauch hergestellt und erst nach dem Füllen vereinzelt werden und andere, die aus mit Faltrillen versehenen und zu einem Packungsmantel zusammengeklebten Packungszuschnitte hergestellt sind. Dabei erfolgt die Herstellung des fertigen Packungsbodens erst unmittelbar vor dem Befüllen.
Füllmaschinen zur Abfüllung flüssiger Lebensmittel in solche Mehrschichtverbundpackungen sind aus der DE 41 42 167 C2 bekannt. Diese bekannten Füllmaschinen weisen eine Anzahl der Menge der Füllstraßen entsprechende Magazine zum Zuführen der Packungsmäntel auf. Da die Füllmaschinen regelmäßig beim Abfüller stehen, werden die nach den Wünschen des Abfüllers bedruckten vorgefertigten Packungsmäntel beim Hersteller der Packung zunächst verpackt, wobei eine vorgegebene Anzahl von flach aufeinander gefalteten Packungsmänteln in einem Paket, welches von einem Karton als Umverpackung zusammengehalten wird, zum Abfüller transportiert wird. Es versteht sich von selbst, daß bei dieser Art von Transport der zur Verfügung stehende Transportraum nahezu 100-%ig ausgenutzt werden kann. Die einzelnen Kartons mit den darin enthaltenen Packungsmäntel-Paketen werden dabei auf Europaletten gestapelt, um das Be- und Entladen der LKW zu erleichtern bzw. zu beschleunigen.
Bei der bekannten Füllmaschine ist es notwendig, die depalettierten und noch mit dem Karton versehenen Pakete von Packungsmänteln von ihrer Umverpackung zu befreien und paketweise dem Magazin bzw. den Magazinen der Füllmaschine zuzuführen. Da die Abfüllung regelmäßig mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, muß stets dafür gesorgt werden, daß die Magazine ausreichend mit Packungsmänteln bestückt sind, um einen Stillstand der Füllmaschine zuverlässig auszuschließen. Dies macht den ständigen Einsatz einer Bedienperson notwendig.
Aus der GB 2 203 723 A ist ein Transportsystem für Verpackungsrohlinge bekannt, bei dem die aufeinander liegend gestapelten Verpackungsrohlinge von einem Lager auf ein Förderband gelegt werden. Das Transportsystem sieht hierfür eine Greifvorrichtung vor, die sich auf einem Verbindungsstück senkrecht zum Förderband bewegen kann. Dieses Verbindungsstück ist wiederum an seinen beiden Enden mit zwei Schienen verbunden, die eine laterale Bewegung des Verbindungsstücks längs dem Förderband ermöglichen.
Die EP 0 597 549 A1 beschreibt eine besondere Ausgestaltung eines Greifers zum Transport von Verpackungsrohlingen, der es ermöglicht, eine Anzahl von Verpackungsrohlingen von einem größeren Stapel von aufeinander liegenden Verpackungsrohlingen abzunehmen. Hierzu wird im oberen Teil des Stapels die gewünschte Anzahl der Verpackungsrohlinge seitlich verschoben und dann durch den Greifer aufgenommen.
Die bekannten Transportsysteme sind für den Einsatz in Füllmaschinen zur Abfüllung flüssiger Lebensmittel nur bedingt anwendbar. Zum einen ist es mit den bekannten Transportsystemen nicht möglich, aufrecht stehende Packungsmäntel zu transportieren. Zum anderen haben sie entweder ein großes Bauvolumen oder eine für das Greifen aufrecht stehender Packungsmäntel unnötige Komplexität.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zuführung von aufrecht stehenden Packungsmänteln in eine Füllmaschine zur Abfüllung flüssiger Lebensmittel in Mehrschichtverbundpackungen zu schaffen, die die Bedienperson entlastet und ein halbautomatisches oder sogar vollautomatisches Zuführen der Packungsmantel-Pakete zuverlässig gewährleistet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Manipulator mit einer Greifeinheit zum Greifen jeweils eines Pakets von aufrecht stehenden Packungsmänteln und Übergeben an eine bestimmte Füllstraße gelöst, wobei die Greifeinheit in einer horizontalen Ebene in Richtung der Füllstraßen verfahrbar und quer dazu verschwenkbar ist und Mittel zum Einspannen und Übergeben der Pakete aufweist. Erfindungsgemäß müssen die Pakete nun nicht mehr den einzelnen Magazinen der unterschiedlichen Füllstraßen zugeführt werden, sondern lediglich dem Manipulator, der dann in Abhängigkeit von der tatsächlichen Magazinfüllung die Verteilung der Pakete in die jeweiligen am wenigstens gefüllten Magazine übernimmt. Durch die Verfahrbarkeit in einer horizontalen Ebene und einer Verschwenkbarkeit quer dazu ist die Greifeinheit für eine schnelle Verfahrensweise geeignet.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß der Manipulator eine Fahreinheit aufweist, die an wenigstens einer Schiene parallel zu den Füllstraßen längsverfahrbar ist. Darüber hinaus weist der Manipulator zweckmäßigerweise eine Schwenkeinheit auf, die relativ zur vorgenannten Fahreinheit in horizontaler Ebene verschwenkbar ist. Auf diese Weise kann während des Zuführens zu den Magazinen der einzelnen Füllstraßen ein seitliches Verschwenken der Pakete erfolgen, um das gerade vom Manipulator gehaltene Paket dem jeweiligen Magazin zuzuführen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als Mittel zum Greifen füllmaschinenseitig wenigstens zwei aufklappbare Klemmplatten vorgesehen sind, die die seitlichen Vorderkanten eines Paketes gegen einen am anderen Ende des Paketes angreifenden Pressstempel drücken. Auf diese Weise ist zuverlässig gewährleistet, daß das - zunächst zusammendrückbare - Paket so stark zusammengedrückt wird, daß es vom Manipulator sicher gehandhabt werden kann.
Beim eigentlichen Befüllen der Magazine ist darauf zu achten, daß die jeweils vorderen Packungsmäntel des Paketes bzw. letzten Packungsmäntel des Magazines nicht umkippen, da dies einen manuellen Eingriff oder im Extremfall sogar einen Stillstand der Füllmaschine nach sich ziehen würde. Aus diesem Grunde ist in weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung für eine sichere Übergabe des Paketes der Pressstempel relativ zur Schwenkeinheit des Manipulators in Richtung der Füllstraßen längsverfahrbar ausgebildet. Dadurch ist zuverlässig gewährleistet, daß bei stillstehendem Manipulator das an das Magazin übergebene Paket vom Pressstempel mit der Vorschubgeschwindigkeit der der Füllmaschine zugeführten Packungsmäntel weiterbewegt wird, bis es vollständig im Magazin der Füllmaschine angekommen ist und die "Kippsicherung" der letzten Packungsmäntel vom Magazin übernommen wird.
Konstruktiv von besonderem Vorteil ist es, wenn nach einer weiteren Lehre der Erfindung die Klemmplatten und der Pressstempel unmittelbar an der Schwenkeinheit angelenkt sind. Zum Erreichen einer seitlichen Verschwenkbarkeit sieht eine weitere bevorzugte Ausbildung der Erfindung vor, daß die Schwenkeinheit mittels zweier Zuführrichtung hintereinander angeordneter Schwenkarme parallel verschieblich an der Fahreinheit angelenkt ist. Hierbei ist vorteilhafterweise lediglich einer der Schwenkarme angetrieben und der andere Schwenkarm mit diesem drehangetriebenen ersten Schwenkarm zwangsgekoppelt. Dadurch läßt sich zuverlässig verhindern, daß aus der Startbewegung im Totpunkt heraus eine Fehlfunktion hinsichtlich der Parallelität der Schwenkeinheit auftreten kann. Als Zwangskopplung können dabei bekannte Konstruktionselemente wie Ketten, Bänder oder dgl. dienen.
Damit nun auch die erfindungsgemäße Vorrichtung über einen möglichst langen Zeitraum ohne Beaufsichtigung durch Bedienpersonal arbeiten kann, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Vorrichtung ein Speicher zur Aufnahme einer Mehrzahl von Paketen vorgeschaltet ist. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Speicher eine der Anzahl der Füllstraßen aufweisende Anzahl von Speicherräumen aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Packungsmäntel-Paketen aufnehmen können. Besonders zweckmäßig ist es, wenn diese Speicherräume sich vertikal erstrecken, so daß dem Manipulator, welcher sich in der Ebene der Füllstraßen befindet, die zuzuführende Pakete von unten übergeben werden können. Zweckmäßigerweise weisen die Speicherräume eine Mehrzahl verfahrbarer Speichereinheiten zur Aufnahme der Pakete auf.
Schließlich sehen weitere Ausgestaltungen der Erfindung vor, daß der Vorrichtung eine Einrichtung zum Depalettieren vorgeschaltetet ist und/oder daß die Vorrichtung Mittel zum Entfernen des Umkartons eines Packungsmantel-Paketes aufweisen. Auf diese Weise ist, je nach den Wünschen und den räumlichen Verhältnissen des Abfüllers, ein modularer Aufbau möglich, um die erfindungsgemäße Vorrichtung vollautomatisch oder halbautomatisch betreiben zu können.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ansichten eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Manipulator 1 auf, der im wesentlichen aus einer Fahreinheit 2, die auf parallel zu den Füllstraßen F der nur angedeuteten Füllmaschine verlaufenden Schienen 3 verfahrbar ist und einer Schwenkeinheit 4 besteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Füllmaschine vier Füllstraßen F auf.
Aus Fig. 3 geht der Aufbau des eigentlichen Manipulators 1 deutlich hervor. Mit den dort dargestellten Doppelpfeilen sind die Bewegungen von Fahreinheit 2 und Schwenkeinheit 4 schematisch dargestellt. Die genaue Position des Manipulators 1 wird dabei über nur angedeutete Wegmesser festgestellt und an den die Zuführung steuernden Mikroprozessor gemeldet. Als Mittel zum Greifen eines Paketes P weist die Schwenkeinheit 4 füllmaschinenseitig zwei aufklappbare Klemmplatten 5 auf, welche die seitlichen Vorderkanten des Paketes P gegen einen am anderen Ende des Paketes P angreifenden Pressstempel 6 drücken. Dieser Pressstempel 6 ist, wie mit einem Pfeil angedeutet, relativ zur Schwenkeinheit 4 des Manipulators 1 in Richtung der Füllstraße F längsverfahrbar ausgebildet.
Um nun eine seitliche Schwenkbarkeit der Schwenkeinheit 4 relativ zur Fahreinheit 2 zu erreichen, sind im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei in Zuführrichtung hintereinander angeordnete Schwenkarme 7 und 7' vorgesehen. Dabei erfolgt die Verdrehung des Schwenkarmes 7 unmittelbar durch einen nicht näher bezeichneten Drehmotor. Damit es keine Probleme hinsichtlich der Drehung aus der bzw. über die Totpunktlage ergibt, sind beide Schwenkarme 7 und 7' durch ein nicht näher bezeichnetes Übertragungsmittel zwangsgekoppelt. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges paralleles Verschwenken der Schwenkeinheit 4 gewährleistet.
Aus den Fig. 1 und 2 geht ferner hervor, daß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Speicher 8 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Paketen P vorgeschaltet ist. Zweckmäßigerweise weist der Speicher 8 sich vertikal erstreckende Speicherräume A, B, C, D auf, die jeweils eine Mehrzahl von Packungsmantel-Paketen P aufnehmen können. Jeder Speicherraum A, B, C, D weist dabei übereinander angeordnete Speichereinheiten 9 auf, so daß die dort befindlichen Pakete P von unten dem Manipulator 1 zugeführt werden können. Es ist schnell ersichtlich, daß durch die Vorschaltung eines Speichers 8 ein längerer Betrieb der Füllmaschine möglich ist, ohne daß eine Bedienperson ständig Pakete P in das Magazin M der Füllmaschine einlegen muß. Die Bedienperson steht daher für längere Zeitabschnitte für andere Aufgaben zur Verfügung.
Die eigentliche Übergabe eines vom Manipulator 1 getragenen Paketes P ist in aufeinanderfolgenden Schritten in Fig. 4 schematisch dargestellt:
Dabei ist in fünf aufeinanderfolgenden Schritten, die schematisch eine Draufsicht auf das vom Manipulator 1 getragene Paket P und das entsprechende Magazin M der Füllmaschine dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber die Darstellung auf eine einzige Füllstraße begrenzt ist.
Im ersten Schritt ist das Paket P von der nicht dargestellten Schwenkeinheit durch die daran befindlichen Klemmplatten 5 und den Pressstempel 6 gehaltert und es erfolgt eine Zuführung in Richtung des Pfeiles auf das Magazin M der Füllmaschine. Während beim Magazin M der Füllmaschine auf der rechten Seite ein fester Anschlag vorhanden ist, werden die letzten Packungsmäntel (auf der linken Seite) durch zum Magazin M gehörende Klemmplatten 10 vor dem Umkippen gesichert. Da auf der rechten Seite eine stetige Entnahme von Packungsmänteln erfolgt, bewegen sich die Klemmplatten 10 gemäß der Entnahmegeschwindigkeit nach rechts. Ein nur schematisch dargestellter Wegmesser 11 zeigt dabei an, wenn ein vorbestimmter Mindestfüllstand des Maganzins M erreicht ist. Diese Stellgröße wird von einem Mikroprozessor weiterverarbeitet und sorgt dafür, daß die Schwenkeinheit mit dem eingespannten Paket P bis an das Magazin M heranfährt, wie im zweiten Schritt dargestellt ist. In dieser Stellung werden die beiden Klemmplattenpaare 5, 6 durch nur schematisch dargestellte Riegel 12 miteinander verriegelt und die Klemmplatten 5, 10 aus dem Bereich der Packungsmäntel herausgeschwenkt, wie im Schritt 3 dargestellt. Dabei sorgt der Pressstempel 6 für die erforderliche Nachführung der Packungsmäntel in das Magazin M. Zu diesem Zweck ist, wie bereits ausgeführt, der Pressstempel 6 relativ zur Schwenkeinheit 4 des Manipulators 1 längsverfahrbar ausgeführt.
Aus Schritt 3 geht weiter hervor, daß, nachdem der Pressstempel 6 für den Weitertransport der nachgefüllten Packungsmäntel sorgt, die Fahreinheit 2 soweit zurückgefahren wird, daß die Klemmplattenpaare 5, 10 in der äußersten (linken) Stellung des Magazins M zum Stehen kommen. Diese Stellung ist in Schritt 4 dargestellt. Dort werden dann die Schwenkklappen 10 wieder in den Packungsmantelquerschnitt eingeschwenkt und übernehmen den rückwertigen Halt der im Magazin M befindlichen Packungsmäntel, wie in Schritt 4 deutlich erkennbar ist. Der Pressstempel 6 wird dadurch entlastet und die Klemmplatten 5 von den Klemmplatten 10 entriegelt, so daß die gesamte Schwenkeinheit 4 zur Aufnahme des nächsten Paketes P vom Magazin M fortbewegt werden kann.
Durch die Wegmesser 11, die für jedes Magazin der vorhandenen Füllstraßen F vorhanden sind, wird sichergestellt, daß - in Verbindung mit einem entsprechend programmierten Mikroprozessor - stets das "leerste" Magazin mit dem nächsten vom Manipulator 1 zur Verfügung gestellten Packungsmantel-Paket P versorgt wird.