Verfahren und Vorrichtung zum Verpacken von Produkten

Abstract

 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verpacken von Produkten (1), bei welchem Produkte (1) in einem kontinuierlichen Produktstrom (2) zugeführt werden, wobei die einzelnen Produkte (1) nachfolgend auf einer schiefen Ebene (3) gestapelt werden, wobei unterhalb der schiefen Ebene (3) leere Trays (4) herangeführt werden, wobei jeweils das unterste/vorderste Produkt (1) aus dem Produktstapel (5) ausgeschoben und in das Tray (4) eingeschoben wird und wobei das Tray (4) jeweils schrittweise um einen der Dicke des Produkts (1) entsprechenden Weg vorbewegt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verpacken von Produkten, insbesondere von Lebensmittelprodukten, wie beispielsweise Keksen oder Ähnlichem.

[0002] Bei der Verpackung von Produkten und beim Einlegen von Produkten in Trays ist es erforderlich, die Produkte schonend zu behandeln, damit diese unbeschädigt eingelegt werden können. Weiterhin ist es erforderlich, die in Form offener Schalen, gegebenenfalls mit einzelnen, unterteilten Fächern ausgebildeten Trays präzise zu befüllen, um eine Unterfüllung oder Überfüllung zu vermeiden.

[0003] Im Stand der Technik ist es bekannt, empfindliche Produkte von Hand in die Trays einzulegen. Diese Vorgehensweise ist langsam und kostenintensiv.

[0004] Die DE 199 30 368 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verpacken von flachen Produkten, welche über ein Förderband horizontal angefördert werden. Am Ende des Förderbandes ist ein Tray angeordnet, welches vertikal oder in einem geringen Winkel zur Horizontalen ausgerichtet ist, um die von dem Förderband abgegebenen Produkte stehend oder liegend in die einzelnen Fächer des Trays einzulegen. Das Tray wird zur Beladung in Förderrichtung hin- und herbewegt. Bei dieser Vorgehensweise ist es nachteilig, dass die Produkte nicht in geführter Zuordnung eingelegt werden, sondern von dem Förderband herabfallen, wodurch sich Fehlorientierungen der Produkte ebenso ergeben können, wie eine Unterfüllung oder Überfüllung der Fächer des Trays.

[0005] Aus der DE 298 02 949 U1 ist es bekannt, einzelne Produkte mittels eines Saugkopfes zu greifen und einzeln in eine Faltverpackung einzulegen. Diese Vorgehensweise ist nur für Produkte geeignet, die mittels des Saugkopfes greifbar sind und zeichnet sich zudem durch geringe Taktzeiten aus.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verpacken von Produkten zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und vollautomatischer Funktionsweise zur Verpackung unterschiedlichster Produkte in Trays bei kurzen Taktzeiten und betriebssicherer Wirkungsweise geeignet sind.

[0007] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombinationen der unabhängigen Ansprüche gelöst, die jeweiligen Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0008] Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass Produkte in einem kontinuierlichen Produktstrom angefördert werden. Die Produkte werden nachfolgend gestapelt, wobei das Stapeln auf einer geneigten oder schiefen Ebene erfolgt, so dass es möglich ist, Produktstapel zu bilden, bei denen die Produkte auf einer Seitenfläche stehen.

[0009] Unterhalb des Produktstroms und der Fördervorrichtung zur Zuförderung der Produkte ist jeweils zumindest ein nach oben offenes Tray angeordnet, welches passend zu den Produkten orientiert ist. Erfindungsgemäß erfolgt taktweise ein aktives Einschieben jeweils eines Produktes aus dem Produktstrom mittels eines Schieberelements. Die Produkte werden somit in dem Produktstapel zwischengestapelt, so dass eine geringfügig diskontinuierliche Zuführung der Produkte durch den Produktstrom ausgeglichen werden kann.

[0010] Durch die Verwendung eines Schieberelements ist es möglich, die Produkte aktiv einzuschieben und zu portionieren. Dabei ist es erfindungsgemäß in bevorzugter Ausgestaltung auch möglich, die Produkte dabei nochmals jeweils einzeln zu kontrollieren.

[0011] Erfindungsgemäß ist es somit möglich, ein gezieltes Einlegen der einzelnen Produkte in das jeweilige Tray durchzuführen.

[0012] Erfindungsgemäß bewegt sich das Tray jeweils schrittweise entlang des Produktstapels, so dass die einzelnen Produkte entweder stehend parallel zueinander oder geschuppt in das Tray einlegbar sind.

[0013] Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist es möglich, das Einlegen der Produkte in die Trays automatisch durchzuführen. Hierdurch werden manuelle Arbeiten weitgehend überflüssig. Es ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Personalkosten. Weiterhin ist es möglich, den Hygienestandard zu steigern. Abhängig von der Dimensionierung und Ausgestaltung der einzelnen Produkte ergeben sich erfindungsgemäß sehr hohe Taktzeiten, welche bei einem manuellen Einlegen oder einem teilmanuellen Verpacken nicht realisierbar sind.

[0014] Erfindungsgemäß werden die einzelnen Trays aus einem Magazin mittels einer Trayzuführvorrichtung zugeführt. Diese kann platzsparend unter dem Produktstrom bzw. der Fördervorrichtung für die Produkte angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Trays von anderer Stelle automatisch zuzuführen.

[0015] Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass jederzeit eine Kontrolle sowie ein manueller Eingriff möglich sind, um fehlerhafte Produkte oder fehlerhaft befüllte Trays auszusondern.

[0016] Durch die erfindungsgemäß in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehene Möglichkeit, das Produkt mittels eines Schieberelements aus dem Produktstapel auszuschieben, ist die Möglichkeit einer aktiven Vereinzelung und eines aktiven Einlegens der Produkte geschaffen. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Anpassung an unterschiedliche Produktdimensionierungen oder Produktformen durch Austausch des Schieberelements und geringfügige Anpassung der Vorrichtung.

[0017] Die zugeführten Produkte werden somit auf der schiefen Ebene in einem Produktstapel zwischengelagert. Das jeweils vorderste/unterste Produkt wird dabei durch das Eigengewicht des Produktstapels oder durch eine andere kraft- oder formschlüssige Vorrichtung in der Ausschiebeposition gehalten, so dass das Produkt mittels des Schieberelements ausgeschoben und in das Tray abgelegt werden kann. Dieses Ausschieben erfolgt ohne die Gefahr einer Beschädigung des Produkts, so wie sich dies aus der nachfolgenden Beschreibung im Einzelnen ergibt.

[0018] Erfindungsgemäß ist es möglich, sowohl runde als auch eckige, aber auch ungleichförmig geformte Produkte zu verpacken.

[0019] Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Automatisierung sind hohe Produktzahlen aus dem laufenden Produktstrom vereinzelbar und verpackbar, beispielsweise 300 Produkte pro Minute.

[0020] Es versteht sich, dass erfindungsgemäß mehrere Verpackungsvorgänge nebeneinander gleichzeitig durchgeführt werden können, wenn in dem Produktstrom nebeneinander angeordnete Reihen von Produkten zugefördert werden und wenn die Trayzuführvorrichtung mehrere nebeneinander angeordnete Reihen von Trays bereitstellt. Erfindungsgemäß können somit parallel nebeneinander ein- oder mehrere Produktströme verarbeitet werden. Die Produkte können von einem oder mehreren Schieberelementen in die jeweiligen Fächer der Trays abgelegt werden, wobei die einzelnen Schieberelemente gemeinsam mittels eines einzigen Antriebs oder mittels jeweils einzelner Antriebe bewegbar sind.

[0021] Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bildung eines Produktstapels durch Aufstellen der Produkte von einem kontinuierlichen Produktstrom, in dem die Produkte liegend angefördert werden, in eine Stapelposition, in der die Produkte auf einer Seitenfläche oder seitlich stehen und einen Stapel bilden, ist es möglich, eine stehende oder schräggestellte Einlegung der Produkte in die Trays zu ermöglichen. Eine derartige Traybeladung ergibt für den Verbraucher eine günstige Positionierung der Produkte, die er bequem und einfach greifen und entnehmen kann.

[0022] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schieberelement an das Produkt heranfährt und gegen dieses anliegt. Das Schieberelement wird dann zusammen mit dem Produkt beschleunigt. Hierdurch wird ein Aufschlag des Schieberelements auf die Oberfläche des Produktes verhindert, wodurch Beschädigungen des Produktes vermieden werden. Das Schieberelement wird hierzu bevorzugterweise mittels eines Servoantriebs betätigt.

[0023] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine schematische Teil-Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Lösung,

Fig. 2

eine perspektivische Teil-Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3

eine vergrößerte Darstellung analog Fig. 2,

Fig. 4

eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß den Fig. 2 und 3, und

Fig. 5

ein Weg-Zeit-Diagramm der Bewegung des Schieberelements.

[0024] Die Fig. 1 zeigt eine schiefe Ebene 3, welche beispielsweise in einem Winkel von 45° geneigt ist. Auf diese schiefe Ebene, welche beispielsweise in Form eines Rutschblechs ausgebildet sein kann, wird ein Produktstrom 2 aufgeleitet, um ein Produktstapel 5 zu bilden. Das Produktstapel 5 dient sowohl zur Pufferung einer nicht ganz kontinuierlichen Zuführung von Produkten 1, als auch als Puffer beim Wechsel von einem Tray 4 zum nächsten Tray.

[0025] Die Trays 4 sind in Form offener Schalen ausgebildet, welche in ihrem Innenraum zusätzlich unterteilt sein können, um die Produkte 1 stehend oder geschuppt aufzunehmen.

[0026] Die einzelnen Trays 4 werden mittels einer Trayzuführvorrichtung 9, welche in Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist, zuführt. Die Trayzuführvorrichtung 9 kann beispielsweise ein Taktband umfassen.

[0027] Aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt sich, dass sowohl die geneigte Ausrichtung der schiefen Ebene 3 als auch der Trayzuführvorrichtung 9 parallel zueinander vorgesehen sind, so dass die Produkte 1 direkt und ohne weitere Positionsänderung in das jeweilige Tray 4 eingeschoben werden können.

[0028] Der Produktstapel 5 liegt gegen ein Anlageelement 11 an, welches somit den Produktstapel 5 stützt. Vor dem Anlageelement 11 ist ein Schieberelement 6 angeordnet, mittels dessen es möglich ist, jeweils ein Produkt 1 in das Tray 4 einzulegen. Das Tray 4 wird nachfolgend um eine Produktdicke, beispielsweise eine Keksstärke, mittels der Trayzuführvorrichtung 9 weitergeschoben.

[0029] Die Fig. 2 bis 4 zeigen in perspektivischer, vereinfachter Darstellung eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0030] Erfindungsgemäß sind mehrere zueinander angeordnete Bahnen von Produkten 1 vorgesehen, um die Produkte 1 mittels einer Fördervorrichtung 7 kontinuierlich anzufördern. Es ergibt sich dabei ein schematisch in Fig. 3 gezeigter Produktstrom 2. Die Produkte werden auf eine schiefe Ebene 3 geleitet und dabei gekippt bzw. aufgestellt, so dass sich der in Fig. 1 gezeigte Produktstapel 5 ergibt. Bei der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Vorrichtung sind nebeneinander mehrere derartige Produktstapel 5 vorgesehen. Die Produkte 1 werden somit einer Umlenk- und Stapelvorrichtung 8 zugeführt, in der die Produkte, wie in Fig. 1 gezeigt, gestapelt werden.

[0031] Die Fig. 2 und 3 zeigen weiterhin einzelne Schieberelemente 6, welche jeweils mittels eines eigenen Servoantriebs 10 betätigbar sind, so dass sich ein Heranfahren an das Produkt, ein Stoppen beim Kontakt mit dem Produkt und ein nachfolgendes Beschleunigen zum Einschieben des Produktes in das Tray ergibt.

[0032] Die Fig. 5 zeigt im Einzelnen den Bewegungsweg des Schieberelements 6. Das Schieberelement wird so an das Produkt 1 herangeführt, dass es auf dessen Kante mit einer sehr geringen Geschwindigkeit auftrifft oder ohne Relativgeschwindigkeit an die Kante des Produktes angelegt wird. Die Fig. 5 zeigt nun die Bewegungsabläufe des Produktabschubs mittels des Schieberelements. Das Schieberelement wird in einer Beschleunigungsphase beschleunigt. Da das Schieberelement 6 gegen das Produkt 1 anliegt, wird analog hierzu ebenfalls das Produkt 1 beschleunigt. Die Beschleunigung erfolgt bis zu einer maximalen Geschwindigkeit und geht dann in eine Bremsphase über. Es erfolgt somit eine beschleunigte Bewegung des Produktes 1 und ein nachfolgender harmonischer Übergang in eine Verzögerungsphase, um das Produkt sanft in das Tray abzulegen. Bei Erreichen der Endposition des Schieberelements trennt sich dieses von dem Produkt 1 und wird mit maximaler Rückhubgeschwindigkeit in seine Ausgangsposition zurückbewegt. Dieser Bewegungsablauf ist in Fig. 5 dargestellt. Von der Ausgangsposition wird dann das Schieberelement 6 wiederum an das nächste Produkt 1 angenähert, so dass der in Fig. 5 gezeigte Bewegungsablauf von neuem erfolgen kann.

[0033] Der Servoantrieb 10 des jeweiligen Schieberelements kann pneumatisch ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, einen Servomotor, vorzugsweise einen Linearmotor, zu verwenden. Ebenfalls günstig kann es sein, eine oder mehrere Kurvenscheiben vorzusehen. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, sehr hohe Taktzahlen zu realisieren und gleichzeitig eine größtmögliche Schonung des Produktes zu erreichen, um Beschädigungen zu vermeiden.

[0034] Weiterhin zeigen die Figuren eine Trayzuführvorrichtung 9, welche unterhalb der Fördervorrichtung 7 für die Produkte 1 angeordnet ist und ein Taktband umfasst, welches parallel oder geneigt zu der schiefen Ebene 3 angeordnet sein kann. Die Fig. 2 zeigt eine nicht-parallele Anordnung, während die Fig. 3 und 4 jeweils eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung zeigen.

[0035] Sobald das Tray unterhalb des Produktstapels 5 angeordnet ist, so wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, beginnt das Schieberelement 6 mit der Produktvereinzelung und schiebt das erste Produkt 1 in das Tray 4 ein. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, und ist das Schieberelement 6 wieder zurückgezogen worden, so rutscht automatisch der Produktstapel 5 um die Dicke eines Produktes 1 auf der schiefen Ebene 3 weiter in Richtung auf das Anlageelement 11. Gleichzeitig taktet das Tray 4 mittels der Trayzuführvorrichtung um eine Produktbreite vor, so dass sich der Abschiebevorgang mittels des Schieberelements 6 wiederholt. Dieser Zyklus endet, sobald das Tray 4 mit der Nennfüllmenge mit Produkten 1 befüllt ist. Nahtlos beginn die Befüllung des nächsten Trays 4, so dass zeitliche Verluste vermieden werden und erfindungsgemäß hohe Taktzeiten realisierbar sind.

[0036] Das befüllte Tray wird nachfolgend über einen Trayablauf 12 abtransportiert und weiter verpackt.

[0037] Erfindungsgemäß ergibt sich somit ein kompakter Aufbau der Vorrichtung, welcher eine gute Zugänglichkeit und eine leichte Reinigung ermöglicht. Insbesondere durch die gute Zugänglichkeit der Umlenk- und Stapelvorrichtung 8 und der Schieberelemente 6 lassen sich kurze Rüstzeiten realisieren. Trotz der hohen Taktzahlen ist es möglich, manuell in den Produktstrom einzugreifen und gegebenenfalls Fehler zu korrigieren.

Bezugszeichenliste

[0038] 

1

Produkt

2

Produktstrom

3

schiefe Ebene

4

Tray

5

Produktstapel

6

Schieberelement

7

Fördervorrichtung

8

Umlenk- und Stapelvorrichtung

9

Trayzuführvorrichtung

10

Servoantrieb

11

Anlageelement

12

Trayablauf

Ansprüche

1. Verfahren zum Verpacken von Produkten (1), bei welchem Produkte (1) in einem kontinuierlichen Produktstrom (2) zugeführt werden, wobei die einzelnen Produkte (1) nachfolgend auf einer schiefen Ebene (3) gestapelt werden, wobei unterhalb der schiefen Ebene (3) leere Trays (4) herangeführt werden, wobei jeweils das unterste/vorderste Produkt (1) aus dem Produktstapel (5) ausgeschoben und in das Tray (4) eingeschoben wird und wobei das Tray (4) jeweils schrittweise um einen der Dicke des Produkts (1) entsprechenden Weg vorbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unterste/vorderste Produkt (1) auf der schieben Ebene kraft- oder formschlüssig in der Ausschiebeposition gehalten wird, bis ein Ausschieben erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt (1) mittels eines Schieberelements (6) aus dem Produktstapel (5) ausgeschoben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkte (1) beim Übergang von dem kontinuierlichen Produktstrom (2) zu der schiefen Ebene (3) zur Bildung des Produktstapels (5) von einer liegenden, in eine auf einer Seite stehende Position aufgestellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberelement (6) an das Produkt (1) angelegt und seine Bewegung gestoppt wird und dass zum Einschieben das Produkt (1) zusammen mit dem Schieberelement (6) beschleunigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkte (1) stehend oder geschuppt in das Tray (4) eingeschoben werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zu befüllende Tray (4) mit derselben Neigung wie die schiefe Ebene (3) zugeführt und während der Befüllung gelagert wird.

8. Vorrichtung zum Verpacken von Produkten (1) mit einer Fördervorrichtung (7) zum kontinuierlichen Zufördern von Produkten (1) mit einer Umlenk- und Stapelvorrichtung (8) für die Produkte (1), mit einem Schieberelement (6) zum Verschieben eines Produktes (1) aus der Umlenk- und Stapelvorrichtung (8) in ein unterhalb der Umlenk- und Stapelvorrichtung (8) angeordnetes Tray (4), sowie mit einer Trayzuführvorrichtung (9), welche unterhalb der Umlenk- und Stapelvorrichtung (8) angeordnet ist und zur Zuführung und zum schrittweisen Bewegen des Trays (4) beim stückweisen Einschieben der Produkte (1) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenk- und Stapelvorrichtung (8) sowie die Trayzuführvorrichtung (9) zumindest in dem einander benachbarten Bereich geneigt angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass parallel nebeneinander mehrere Produktströme (8) mit einem oder mehreren Schieberelementen (6) vorgesehen sind, welche zum Einschieben von Produkten (1) in nebeneinander zugeführte Trays (4) oder in Trays (4) mit mehreren nebeneinander ausgebildeten Fächern vorgesehen und mit einem gemeinsamen Antrieb oder jeweils eigenen Antrieben versehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberelement (6) mittels eines Servoantriebs (10) betätigbar ist.

Zeichnung