CH702396B1 - Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden Vereinzeln und Ausrichten von einseitig geschlossenen zylindrischen Hohlkörpern, insbesondere von Schraubverschlüssen für Flaschen. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum fortlaufenden Vereinzeln und Ausrichten einer Vielzahl einseitig geschlossener zylindrischer Hohlkörper (23) beschrieben und beansprucht. Die Hohlkörper (23) werden in einem Behandlungsraum (10) durch die Einwirkung einer Luftströmung in lineare Berührung miteinander gebracht und durch die Luftströmung auch im Behandlungsraum (10) geordnet und in Richtung eines Ausgangs (22) bewegt. Dabei drückt die Luft die Hohlkörper (23) gegen eine Führungsschiene (32). Hohlkörper (23), die nicht in der linearen Reihe liegen, werden durch eine Öffnung (26) ausgeworfen. Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Sachgebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden Vereinzeln und Ausrichten einer Vielzahl von einseitig geschlossenen zylindrischen Hohlkörpern, insbesondere von Schraubverschlüssen (d.h. Schraubdeckeln) von Flaschen, beispielsweise Getränkeflaschen, mit Hilfe eines Fluidstroms nach dem Oberbegriff des ersten unabhängigen Patentanspruchs. Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

[0002] Von der Verpackungsindustrie wird es heute verlangt, Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, mit denen pro Zeiteinheit immer grössere Mengen von verpackten Gütern erzeugt werden können. Daher muss der Vorgang der Abfüllung, der aus dem Heranführen der Verpackung, ihrem Befüllen, ihrem Verschliessen und schliesslich dem Wegschaffen des fertig verpackten Produkts besteht, beschleunigt werden.

[0003] Ein Teilschritt des eben skizzierten Verfahrens besteht bei Verpackungen, die aus zwei Teilen bestehen, nämlich aus einem Behälter und einem Verschlussdeckel, im Herbeibringen der Deckel mit der erforderlichen Geschwindigkeit und in der richtigen Lage. Dies betrifft insbesondere Getränkeflaschen, typischerweise PET-Flaschen. Die leeren, bereits etikettierten Flaschen werden nicht von Hand, sondern in einem mechanisch bewegten Fliessband zur Abfüllstation gebracht. Das Abfüllen eines Getränks in die Flasche geschieht heute nicht nur durch die Schwerkraft, sondern unter Druck. Das Verschliessen mit einem Schraubdeckel unter gleichzeitigem Warmpressen des Sicherheitsrings wird maschinell und sehr schnell ausgeführt, und schliesslich können die gefüllten Flaschen mit einem Fliessband sofort abtransportiert werden.

[0004] Ein Engpass in dieser rapiden Abfolge der einzelnen Schritte des Verfahrens bildet das Heranführen der Verschluss-Schraubdeckel (in der Folge kurz «Deckel» genannt) für die gefüllten Flaschen. Diese Deckel müssen in Form einer Reihe aufeinanderfolgender, ausgerichteter und mit der Öffnung nach unten liegender Einheiten so schnell zugeführt werden, dass das Verschliessen der gefüllten Flaschen nicht verzögert wird.

[0005] Ein ähnliches Problem ergibt sich bei dem – meist vorgelagerten – Schritt der Überprüfung von Deckeln, in welchem die fehlerhaften Deckel einzeln aussortiert werden. Auch hier sind heutzutage hohe Geschwindigkeiten erforderlich, so dass die Zeitverluste im gesamten Prozess minimiert werden können. Damit auch diese Überprüfung und Aussortierung möglichst schnell durchgeführt werden können, müssen die Deckel der Kontrollvorrichtung bzw. dem Kontrollsystem ebenfalls in Form einer Reihe aufeinanderfolgender und ausgerichteter Einheiten zugeführt werden.

[0006] Bisher wurden die in einer Formspritzmaschine erzeugten und lose herangeführten Deckel aus Kunststoff, meist aus Polyethylen, Polypropylen oder PET (Polyethylenterephthalat) zunächst auf Drehteller gebracht, um sie in eine weiterförderbare Reihe zu bringen, indem sie nacheinander aus den Aufnahme-Vertiefungen der Drehteller entnommen und dann in eine transportierbare Reihe gebracht oder gleich einzeln der Verschliessstation zugeführt wurden. Allerdings ist dieses Verfahren für heutige Abfüll- bzw. Kontrollanlagen viel zu langsam und zudem störungsanfällig, nämlich vor allem dann, wenn die einzelnen Deckel nicht richtig in den Vertiefungen des Drehtellers liegen. Dieses Eintreten der Deckel in die Vertiefungen wird durch die Schwerkraft bewirkt. Auch ist das Ausstossen der Deckel aus diesen Vertiefungen nicht immer frei von Fehlern.

[0007] Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, welches für heutige Anforderungen schnell genug arbeitet und die bisher beobachteten Fehlfunktionen drastisch reduziert oder sogar vermeidet. Ausserdem will die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens angeben.

[0008] In der Patentliteratur sind bereits Vorschläge zum Vereinzeln und Ausrichten, d.h. zum Ordnen, von einseitig geschlossenen Hohlkörpern veröffentlicht worden; dabei handelt es sich stets um leere, noch zu füllende metallische Getränkedosen.

[0009] So beschreibt beispielsweise die europäische Patentanmeldung EP-A1-0 207 629 eine Vorrichtung zum Vereinzeln leerer Dosen mit Hilfe eines Luftstroms, der im Wesentlichen in Gegenrichtung zur Bewegung der Dosen, die durch die Schwerkraft angetrieben werden, gerichtet ist, wobei die Luft die Vorrichtung am Eintritt der zu ordnenden Dosen verlässt. Die Dosen werden im Gegensatz zur Erfindung mit den Mantelflächen anliegend geordnet.

[0010] Die britische Patentanmeldung GB-2 061 856 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zum Ordnen von metallischen Getränkedosen mit Hilfe eines Luftstroms. Dieser Luftstrom ist prinzipiell derart gerichtet, dass eine spiralförmige Bewegung der Dosen in Richtung des Ausgangs der Vorrichtung stattfindet.

[0011] In den einander sehr ähnlichen deutschen Patentanmeldungen DE-2 900 605 und 3 038 167 wird jeweils eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Gegenständen – es handelt sich auch hier um Getränkedosen – in Form eines Haufens und zur seriellen Abgabe in Form einer einzelnen Reihe beschrieben. In der Vorrichtung werden die Gegenstände durch Luft, die entgegengesetzt zur normalen Bewegungsrichtung der Gegenstände strömt, geordnet. Die Bewegung der Gegenstände vom Eingang zum Ausgang wird auch hier mittels Schwerkraft bewirkt, und auch nach diesen Veröffentlichungen verlassen die ausgerichteten, geordneten zylindrischen Dosen die Vorrichtung durch Rollen oder Schieben auf ihren Mantelflächen.

Offenbarung der Erfindung

[0012] Das erfindungsgemässe Verfahren ist im ersten unabhängigen Patentanspruch und die erfindungsgemässe Vorrichtung im zweiten unabhängigen Patentanspruch definiert. Besondere oder bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung bilden den Gegenstand abhängiger Ansprüche.

[0013] Bei der Erfindung werden die wie oben definierten Hohlkörper, die zu vereinzeln und zu ordnen sind, derart behandelt, dass sie nicht auf ihrer Mantelfläche, sondern auf einer ihrer Stirnflächen ausgeschoben werden. Dabei ist die Stirnfläche kreisförmig, wenn die Form der Hohlkörper kreiszylindrisch ist, wie es in den allermeisten Fällen zutrifft. Weiterhin wird nicht die Schwerkraft, die nicht regelbar ist, sondern eine Gasströmung zum Transport der Hohlkörper verwendet. Dies steht im Gegensatz zur Lehre des Standes der Technik, wo das Gas im Gegenstrom oder im Kreuzstrom zur Bewegungsrichtung der Hohlkörper strömt.

[0014] Die zu ordnenden Hohlkörper werden in den Behandlungsraum vorzugsweise schon vorgeordnet eingebracht. Sie werden im Allgemeinen auf einem Förderband angeliefert, auf dem sie flach nebeneinanderliegen, d.h. schon auf einer ihrer Stirnflächen, in der Regel mit der Öffnung nach oben. Natürlich ist aber diese Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt, so dass es durchaus möglich ist, dass die zu ordnenden Hohlkörper auf dem Förderband auch mit der Öffnung nach unten liegen. Bei der nachfolgenden ordnenden Behandlung können Massnahmen getroffen werden, diese vorhandene Ordnung beizubehalten.

[0015] Die Gasströmung ist nach Durchsatz, Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt regelbar, wie weiter unten noch beschrieben wird, was wichtige Vorteile erbringen kann.

[0016] Ein Beispiel der Ausführung des Verfahrens wird weiter unten bei der Beschreibung der Arbeitsweise einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung erläutert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0017] Dieses Beispiel der genannten Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen die Figuren: <tb>Fig. 1<SEP>einen mittigen Längsschnitt der Vorrichtung, in vereinfachter schematischer Darstellung; <tb>Fig. 2<SEP>eine Draufsicht der Vorrichtung, in vereinfachter schematischer Darstellung mit offen gezeigtem Behandlungsraum; <tb>Fig. 3<SEP>eine vergrösserte Darstellung des Bereichs A in Fig. 1 ; und <tb>Fig. 4<SEP>eine vergrösserte Darstellung des Bereichs B in Fig. 2 .

Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung

[0018] Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung weist einen im Wesentlichen waagerecht liegenden gestreckten Behandlungsraum 10 auf (in der Folge kurz als «Kammer» bezeichnet), welcher über nicht gezeigte Luftschleusen von einem Transportband 12 vorn quer durchsetzt wird und sich in Richtung des Pfeils T bewegt. Das Transportband 12 wird im Inneren der Kammer 10 von einem Luftstrom, der von einem Gebläse 14 erzeugt wird und aus einem Düsenkasten 16 austritt, seitlich oder von oben beaufschlagt, wobei sich die Austrittsdüsen gleich neben dem Transportband 12 öffnen. Typischerweise ist die Wirkrichtung des Luftstroms auf das Transportband 12 schräg von oben in Bezug auf die Ebene des Transportbands 12 bzw. des Behandlungsraums 10, so dass die zu ordnenden Hohlkörper durch den Luftstrom einerseits gegen den Boden und andererseits seitwärts gedrückt werden.

[0019] Es sind nach Bedarf auch (nicht dargestellte) Mittel vorhanden, mit denen die Luftmenge geregelt werden kann, d.h. durch eine Klappe in der Luftleitung 18 oder durch Regelung der Drehzahl des Gebläsemotors. Es ist auch möglich, den Ausströmdruck der Luft durch Veränderung der Düsenquerschnitte einzustellen und gegebenenfalls Mittel zur Befeuchtung oder Entfeuchtung sowie zur Erwärmung oder Abkühlung der Luft vorzusehen.

[0020] Die Kammer 10 verjüngt sich progressiv in Richtung des Ausgangskanals 22, dessen Breite W (Fig. 2 ) grösser ist als der Durchmesser der Deckel 23, aber geringer als das Doppelte dieses Durchmessers. Die in Fig. 2 gezeigte einseitige Verjüngung ist nicht zwingend erforderlich, eine symmetrische Verjüngung ist ebenfalls möglich. Auch ist es durchaus möglich, eine Kammer 10 ohne Verjüngung zu realisieren. Der Ausgangskanal 22 hat überall die gleiche Breite W; seine Höhe (Fig. 1 ) nimmt ab und ist schliesslich nicht viel grösser als die Dicke der Deckel 23. Auch ist es denkbar, dass die gesamte Kammer 10 eine einheitliche Höhe aufweist.

[0021] Unter dem freien Ende des Ausgangskanals 22 ist ein Transportband 24, ein Ladestern einer Produktionsanlage oder ein anderes geeignetes Transportmittel angeordnet, dessen Zweck weiter unten erläutert wird. Ausserdem weist der Ausgangskanal 22 in seiner Bodenfläche einen seitlichen rechteckigen Schlitz 26 auf (Fig. 2 und Fig. 4 ), dessen Breite etwas grösser als der Durchmesser eines Deckels ist und der in einem Abstand von der Führungsfläche 32 beginnt, welcher etwa zwei Drittel eines Deckeldurchmessers beträgt. Vom Schlitz 26 führt ein Kanal 28 nach unten, und am Ausgang des Kanals 28 befindet sich ein Auffangbehälter oder, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Förderband 30.

[0022] Das Transportband 12 ist mit Querschwellen 20 versehen, die als Mitnehmer für die darauf abgelegten Kunststoffdeckel 23 dienen. Diese Deckel werden in einer Formspritzmaschine erzeugt und mit der offenen Stirnseite nach unten auf dem Transportband 12 abgelegt.

[0023] Es soll nun die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben werden, und diese Beschreibung dient gleichzeitig zur Veranschaulichung des erfindungsgemässen Verfahrens.

[0024] Das Transportband 12 durchläuft die Kammer 10 in Richtung des Pfeils T. Beim Vorbeilaufen vor dem Düsenkasten 16 werden die einzelnen Deckel 23 vom Luftstrom (Pfeil L1) erfasst und ins Innere der Kammer geschleudert. Die Deckel 23 werden in der Folge von der Luftströmung im Sinne der Pfeile L2 in Richtung auf den Ausgangskanal 22 weiterbewegt und legen sich gleichzeitig, von der Luftströmung getrieben, an die Führungsfläche 32 an, nämlich die in Richtung des Pfeils T definierte Vorderseite der Kammer. Zur Unterstützung dieser Bewegung der Deckel 23 können insbesondere weitere Luftdüsen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche den Luftstrom im Inneren der Kammer 10 so beeinflussen, dass eine noch stärkere Führung der Deckel 23 gegen die Führungsfläche 32 und in die Richtung des Pfeils F erreicht wird. Beispielsweise sind sie auch schräg nach unten angeordnet, so dass die Deckel 23 gleichzeitig nach unten und gegen das Ende des Ausgangskanals 22 angetrieben werden. Dabei bilden die Deckel 23 sehr schnell eine einschichtige Reihe, die sofort den Ausgangskanal 22 durchläuft und an dessen freiem Ende auf das Transportband 24 fällt.

[0025] Insbesondere ist es denkbar, dass vom Transportband 12 gleichzeitig mehrere – beispielsweise drei – Reihen von Deckeln 23 durch den Luftstrom L1 in die Kammer 10 hinausgeschleudert werden. Selbstverständlich kann jedoch in einer anderen Ausführungsform auch eine Reihe nach der anderen von den Deckeln 23 befreit werden.

[0026] Das Transportband 24 bringt die Deckel 23, die in einer Reihe hintereinander auf dem Band liegen, in Richtung des Pfeils F in eine nicht gezeigte Kontrollvorrichtung. In dieser an sich bekannten Vorrichtung werden die Deckel einzeln mit Hilfe einer oder mehrerer Kameras visuell auf Fehler und auch auf die richtige Lage geprüft. Deckel, die fehlerhaft sind oder verkehrt herum liegen, werden aus der Reihe ausgeschieden. Andere Prüfmethoden sind ebenfalls denkbar. Allerdings ist es auch denkbar, dass die Deckel 23 nach Austritt aus dem freien Ende des Ausgangskanals 22 durch einen so genannten Ladestern oder eine andere geeignete Aufnahmeeinrichtung einer Produktionsanlage (beispielsweise einer Abfüllvorrichtung) erfasst und in diese Produktionsanlage eingeführt werden.

[0027] Bei ihrer ordnenden Ausrichtung beim Laufen durch den Behandlungsraum 10 werden die Deckel 23 stets vom Luftstrom (Pfeile L2) angetrieben und gegen die Führungsfläche 32 gedrückt. Hin und wieder kommt es vor, dass sich ein Deckel 21 nicht in die Reihe einordnet (Fig. 2 und Fig. 4 ); er reitet sozusagen auf zwei richtig laufenden Deckeln 23. Der Deckel 21 gelangt vor den Schlitz 26 und wird dann vom Luftstrom in Richtung des Pfeils D durch den Kanal 28 ausgeworfen.

[0028] Damit ist das Ziel der Erfindung erreicht, und deren Aufgaben sind gelöst. Das Verfahren und die Vorrichtung lassen sich im Rahmen des Beanspruchten modifizieren, weiterentwickeln und verbessern, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die als Transportmittel und ausrichtende Kraft verwendete Luft durch ein anderes Gas ersetzt werden, wie z.B. durch Stickstoff oder Kohlendioxid, und die Luft kann auch erwärmt oder befeuchtet werden, wenn beim Verfahren elektrostatische Ladungen auftreten, die dann durch feuchte Luft schneller neutralisiert werden. Anstelle von Kunststoffdeckeln können selbstverständlich auch gegebenenfalls plastifizierte Metalldeckel erfindungsgemäss geordnet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum fortlaufenden Vereinzeln und Ausrichten einer Vielzahl einseitig geschlossener zylindrischer Hohlkörper (23), bei dem eine Vielzahl der Hohlkörper (23) in einen Behandlungsraum (10) eingetragen wird, die Hohlkörper (23) im Behandlungsraum (10) der Wirkung eines Gasstroms unterworfen werden, die Hohlkörper (23) im Inneren des Behandlungsraums (10) an einer Führungsfläche (32) in einreihige gegenseitige Berührung gebracht werden, und in Form einer Reihe mit gegenseitiger Berührung aus dem Behandlungsraum (10) ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (23) mit Hilfe des Gasstroms ausgerichtet, vereinzelt und an der Führungsfläche (32) in eine lineare Reihe gebracht werden, wobei sie mit ihren Mantelflächen auf der Führungsfläche (32) liegen und sich an den Mantelflächen berühren, und dass sie vom Gasstrom in Richtung des Ausgangs (22) des Behandlungsraums (10) bewegt werden, wobei das Gas im Wesentlichen im Gleichstrom mit den Hohlkörpern (23) strömt und diese dabei an die Führungsfläche (32) drückt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einseitig geschlossenen zylindrischen Hohlkörper (23), welche vereinzelt und ausgerichtet werden, Schraubverschlussdeckel von Getränkeflaschen sind.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (23) in den Behandlungsraum (10) vorgeordnet eingetragen werden, indem sie regellos, aber bereits mit ihren offenen Stirnseiten auf einem Förderband (12) liegend in den Behandlungsraum (10) eingebracht und dort vom Gasstrom in den Behandlungsraum (10) weiter hineingeblasen werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 600 bis 3000 Hohlkörper (23) pro Minute behandelt werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlkörper (23), die am Ausgang (22) des Behandlungsraums (10) an der Führungsfläche (32) nicht anliegen, ausgeworfen werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit strömende Gasmenge geregelt wird und/oder das Gas bezüglich Temperatur und/oder Feuchtigkeitsgehalt konditioniert wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geordneten Hohlkörper (32) nach Verlassen des Behandlungsraums (10) einer Kontrollstation zugeführt werden, in welcher fehlerhafte und falsch liegende Hohlkörper (23) ausgesondert werden.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum fortlaufenden Vereinzeln und Ausrichten einer Vielzahl einseitig geschlossener zylindrischer Hohlkörper (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Bestandteile enthält: einen Behandlungsraum (10) mit einer Eintragsseite und einem Ausgang (22) sowie einer Führungsfläche (32), wobei sich der Behandlungsraum (10) gegen den Ausgang (22) vorzugsweise verjüngt; eine Gaszufuhr mit einem Gebläse (14) und mit einem Düsenkasten (16) an der Eintragsseite des Behandlungsraums, um die Hohlkörper (23) auszurichten, zu vereinzeln und an der Führungsfläche (32) in eine lineare Reihe zu bringen, wobei das Gas im Wesentlichen im Gleichstrom mit den Hohlkörpern (23) strömt und diese dabei an die Führungsfläche (32) drückt; und eine Öffnung (26) im Ausgang (22) zwecks Ausscheidung nicht in Reihe geordneter Hohlkörper (23).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragsseite des Behandlungsraums (10) mit in der Ebene einander gegenüberliegenden Schlitzen zum Eintreten und Austreten eines Transportbandes (12), welches die zu ordnenden Hohlkörper (23) heranbringt und quer zur Längsachse des Behandlungsraums (10) läuft, versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Öffnung (26) des Ausgangs (22) eine Fördereinrichtung (24) zur Weiterbewegung der Reihe der geordneten Hohlkörper (23) vorgesehen ist.