DE10340365A1

DE10340365A1 - Vorrichtung zum Wechseln von an umlaufenden Behälterbehandlungsmaschinen angeordneten Bauteilen

Info

Publication number: DE10340365A1
Application number: DE10340365A
Authority: DE
Inventors: Dieter-Rudolf Krulitsch
Original assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-03-24
Also published as: EP1512663B1; US8006464B2; DE502004000366D1; JP2005075468A; RU2369556C2; RU2004126589A; US20050086909A1; EP1512663A1

Abstract

Vorrichtung zum Wechseln von an umlaufenden Behälterbehandlungsmaschinen angeordneten Bauteilen, insbesondere Behandlungskopfbauteilen zum Verändern des Füll-, Reinigungs- und/oder Verschließprogramms, wobei Wechselbauteile entfernt und durch andere Bauteile und/oder Zentrierteile an den mehreren Behandlungsköpfen ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Behandlungskopf (z. B. Füllelement) (4) eine Anzahl von Wechselbauteilen (18, 19, 20) zugeordnet ist und diese bei einem Wechselvorgang an allen Behandlungsköpfen (4) gemeinsam und/oder zeitgleich wechselbar und/oder mit diesen in Arbeitsposition verbringbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wechseln von an umlaufenden Behälterbehandlungsmaschinen angeordneten Bauteilen, insbesondere Behandlungskopfbauteilen zum Umstellen auf andere Füll-, Reinigungs- und/oder Verschließprogramme, wobei die einzelnen Bauteile entfernt und durch andere ersetzt werden.
Bei Abfüllmaschinen ist es erforderlich, bestimmte Bauteile an den Behandlungsköpfen auszutauschen. Hierzu gehören z.B. Füllrohre, Spülbehälter und dergleichen. Insbesondere bei mechanischen Füllmaschinen zum Abfüllen von Getränken, deren Füllhöhe im Wesentlichen durch die Unterkante eines kurzen Füllrohres bestimmt wird, ist es erforderlich, dieses bei unterschiedlichen Füllhöhen auszutauschen. Im Allgemeinen werden diese kurzen Füllrohre (wenn sie mit einem Schraubgewinde ausgestattet sind) durch Ausschrauben aus dem Füll- bzw. Behandlungskopf entfernt und durch entsprechende Füllrohre anderer Länge ersetzt. Bei einer vorgesehenen Steckverbindung solcher Füllrohre ist es bereits bekannt geworden, diese mit einer pneumatischen Abzugsvorrichtung, die jeweils von Hand betätigt wird, zu entfernen.

Bei einer Vorrichtung gemäß der DE 19840172 A1 ist an der Peripherie der Behälterbehandlungsmaschine ein in unterschiedliche Positionen verfahrbarer Bestückungs- und Wechselautomat vorgesehen, mit welchem Bauteile an den Behandlungsköpfen angebracht, vorhandene Bauteile von diesen entfernt und in eine Vorratsposition verbringbar und andere Bauteile aus ihrer Vorratsposition mit den Behandlungsköpfen verbindbar sind, wobei der Bestückungs- und Wechselautomat Teilsegmente der Behälterbehandlungsmaschine selbsttätig abfährt und jeweils einen Bauteilwechsel an mindestens einem von nebeneinander angeordneten Behandlungsköpfen vollzieht.

Der Bestückungs- und Wechselautomat nimmt nach einer separaten Grobpositionierung der Behandlungsmaschine eine eigene Feinpositionierung gegenüber dieser und einen anschließenden Wechsel der Bauteile vor.

Der Automat ist mit mindestens einer Bestückungseinheit für ein oder mehrere Wechselteile ausgebildet und sektorweise mit den kreisförmig angebrachten Füllventilen in eine übereinstimmende Lage verbringbar und tauscht in der Wechselarbeitsposition mehrere Luftrohre aus.

Der einzelne Arbeitsvorgang zum Wechseln von an umlaufenden Behandlungsmaschinen angeordneten Bauteilen umfaßt dabei folgende Schritte:

– sektionales Verfahren des Behandlungsmaschinenrotors mit nachfolgender Grobpositionierung;
– eine Feinpositionierung der Bestückungseinheit am Behandlungskopf mit Entnahme des Bauteils und Ablage in einer Magazineinheit;
– Entnahme mindestens eines Bauteils aus einer Magazineinheit mit nachfolgender Positionierung und Befestigung des Bauteils an mindestens einem Behandlungskopf;
– Ermittlung einer weiteren Arbeitsposition des Bestückungs- und Wechselautomaten und/oder Feinpositionierung zu einem weiteren Sektor des sektional verfahrenen Behandlungsmaschinenrotors.

Hieraus ist erkennbar, dass ein solcher Wechsel auch bei diesem verbesserten Stand der Technik nach wie vor mit umfangreichen Arbeitsschritten und einem entsprechenden Zeitaufwand verbunden ist.

Bei der Reinigung solcher Füllmaschinen bzw. deren Behandlungsköpfe ist es ferner bekannt, für den Reinigungsvorgang entsprechend ausgebildete Spülbehälter einzeln mit den Behandlungsköpfen zu verbinden. Hierbei wird eine von außen an den Drehkreis der Füllmaschine heranführbare Zuführeinrichtung mit dem Drehkreis in eine Zubringstellung verbracht, wonach die einzelnen Spülbehälter in eine Arretierungsposition und mit den Behandlungsstationen verbunden und in Umlauf gebracht werden. Nach Beendigung des Spülvorganges werden die Spülbehälter durch die Zuführeinrichtung von den Behandlungsstationen getrennt und aus dem Drehkreis außerhalb des Bereiches der Gefäßbehandlungsmaschine abgestellt.

Um hier eine Verbesserung zu erreichen, hat man bereits vorgeschlagen, das Befestigen des Spülbehälters an den Füllelementen ohne zusätzliche Hilfsmittel im Wesentlichen automatisch durchzuführen, wobei die Halterung des Spülbehälters über den Auslaufbereich der Flaschen hinaus aufrechterhalten wird, wozu es lediglich notwendig ist, die Betätigung des Entlastungsventils während des Spülzyklus zu unterbinden. Gleichzeitig wird der Gedanke offenbart, den in der Füllmaschine herrschenden Druck dazu auszunutzen, die Halterung des Spülbehälters an dem Füllelement selbst aufrechtzuerhalten ( DE 2308919003 , DE 274750103 , DE 322724401 und DE-GM 7218143). Mit diesen bekannten Vorschlägen ist bereits eine wesentliche Erleichterung bei der täglichen Reinigung solcher Füllmaschinen gegeben. Die einzelnen Spülbehälter werden von einer Parkposition außerhalb der Füllmaschine auf das Transportband für die zu befüllenden Flaschen gesetzt und in die Maschine eingefahren. Während des Umlaufs erfolgt dann durch Anheben der Huborgane auch das Anheben dieser Spülbehälter gegen das Füllventil, wobei dann durch Druckbeaufschlagung der Behälter ein automatisches Festklemmen an den Teilen des Füllelementes bewirkt wird. Die Behälter können dann mehrfach umlaufen und nach Abschluß des Füllverfahrens wieder aus der Maschine entlassen werden. Hierzu wird der Spülbehälter drucklos geschaltet und von den Huborganen wieder auf die niedrige Abführebene des Auslauftransporteurs gebracht.

Schließlich ist es bekannt geworden, die Spülbehälter in der Maschine selbst zu belassen und mittels selbständiger Hubvorrichtungen, die außerhalb der eigentlichen Huborgane zum Anheben der Flaschen angeordnet sind, gegen die Füllelemente zu bewegen ( DE 2553989B2 ). Nach dieser bekannten Ausgestaltung sind weitere Huborgane zum Bewegen der Spülbehälter erforderlich, was den gesamten maschinen- und steuerungstechnischen Aufwand einer ohnehin schon komplizierten Füllmaschine erheblich vergrößert. Hinzu kommt, dass die zusätzlichen Huborgane erheblich außerhalb des Zentrums der eigentlichen Füllventilachsen stationiert sein müssen und hierdurch erhebliche Abstützungsprobleme bei der anschließenden Druckspülung auftreten.

Insbesondere die von außen vorzunehmenden Austauschaktionen an solchen Behälterbehandlungsmaschinen und deren Füll- und Behandlungsköpfe weisen ferner bei dem Einsatz aseptischer Füllsysteme durch den erforderlichen Eingriff in den Reinräumen erhebliche Nachteile auf.

Der Erfindung liegt nun unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile die Aufgabe zugrunde, bei der Veränderung des Füll- oder Reinigungsprogramms oder Umstellung auf andere Gebinde- und Mündungsgrößen der zu befüllenden und/oder zu verschließenden Behälter eine wesentlich schnellere und einfachere Umstellung/Anpassung der Behandlungs- und Füllmaschine vornehmen zu können, wobei insbesondere auch der Eingriff von Außen bei aseptischen Behandlungsverfahren in Reinräumen oder Maschinen mit solchen reinraumartigen Behandlungsabteilungen und -zonen vermieden werden soll.

Diese der Erfindung vorgegebene Aufgabenstellung wird bei einer Behälterbehandlungsmaschine der genannten Art gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 sowie der Unteransprüche.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dass der Wechsel von Behandlungsbauteilen wie Aufnahmen, Zentrierungen, Halteeinrichtungen und Halskragenunterstützungen u. dgl. sowie Spülbehälter oder Spülrohre und -Düsen mit nur einem Verstellvorgang automatisch bei bzw. an allen Behandlungsköpfen einer solchen Behälterbehandlungsmaschine vorgenommen werden kann.

Insbesondere ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis bei solchen Umstellarbeiten, zumal Behälterbehandlungsmaschinen häufig deutlich über einhundert einzelne Behandlungsköpfe und/oder Füllstellen aufweisen.

Darüber hinaus ist bei abgeschlossenen Räumen oder Raumteilen solcher Behandlungsmaschinen oder deren Anordnung in speziellen Aseptikräumen ein von außen vorzunehmender Eingriff nicht mehr erforderlich.

Weiterbildungen und Varianten der Erfindung werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen dieser Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht eine Behälterbehandlungsmaschine, ausgebildet als Füllmaschine zusammen mit einer angekoppelten Verschließmaschine,
2 den oberen Teil einer Füllmaschine mit einem umlaufenden Träger für die Behandlungsköpfe und/oder Füllventile und eine Aufnahmevorrichtung für die verschiedenen Wechselbauteile,
3 die Behandlungsköpfe mit einer zugeordneten Spüldüse, die auch als Spülbehälter ausgebildet sein kann und
4 einen Radialquerschnitt eines Behandlungskopfes und Teile der oberen Behälterbehandlungsmaschine mit einem Sterilraum.
Die zu füllenden Flaschen 2 werden der Füllmaschine 1 bzw. dem Rotor 3 über einen Transporteur 5 und einen Einlaufstern 6 (ggf. mit vorgeschalteter Einteil-Schnecke 5) zugeführt. Die gefüllten Flaschen 2 werden über einen Übergabestern 7 der nachfolgenden Verschließmaschine 8, beispielsweise ausgebildet als Kronkorkenverschließer oder Schraubverschließer zugeführt. Die gefüllten und verschlossenen Flaschen 2 gelangen über einen Auslaufstern 9 an den Transporteur 10. Mit 11, 12 und 13 sind den Sternen 6, 7 und 9 zugeordnete Führungselemente angedeutet. Ebenso wie die Sterne können auch diese Führungselemente die unterschiedlichste Ausgestaltung aufweisen. Insbesondere bei der Behandlung von Kunststoffflaschen werden Halskragen-Führungs- und Zentrierelemente sowie pneumatische Förderer eingesetzt.
Die Füllmaschine 1 bzw. deren Rotor 3, die Verschließmaschine 8 bzw. deren Rotor sowie die Sterne 6, 7 und 9 sind beispielsweise einzeln mit einem eigenen Antrieb oder durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben und bilden einen gemeinsamen Maschinenblock bzw. eine kombinierte Füll- und Verschließmaschine.
Bei der Füllmaschine 1 handelt es sich um mechanisch, elektrisch bzw. elektronisch oder anderweitig gesteuerte Füllelemente 4. Ein solches Füllelement 4 ist sehr vereinfacht in der 2 als Behandlungskopf wiedergegeben. Jedes dieser Füllelemente ist am Umfang eines Ringkessels 14 befestigt, der Bestandteil des Rotors 3 ist und einen ringförmigen Innenraum zur Aufnahme des flüssigen Füllgutes sowie zur Schaffung eines Spanngasraumes bilden kann.
Jedes Füllelement 4 weist bei der dargestellten Ausführungsform u. A. ein Gehäuse 15 auf, in welchem ein Flüssigkeitskanal 16 gebildet ist, der mit einem Ringraum oder einer Zuleitung in Verbindung steht und an der Unterseite des Gehäuses 5 eine ringförmige Auslaßöftnung 17 bildet.
Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Behandlungsköpfe 4 als Freistrahlfüllelemente ausgeführt, bei denen eine Hubbewegung von Füllelementteilen gegen die Flaschenmündung und umgekehrt nicht vorgesehen ist. Ungeachtet dessen kann jedoch jedes andere Füllelement mit Senkbewegung zur Abdichtung gegen die Gefäßmündung eingesetzt werden. In gleicher Weise ist ein Anpressen der Gefäßmündungen gegen Anpreß- und Dichtelemente der Füllöffnungen oder der Einsatz mobiler Teleskopanpressungen möglich. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist jedem Füllelement 4 eine Anzahl von Wechselbauteilen 18, 19, 20 zugeordnet, die an einer Aufnahmevorrichtung beispielsweise in Form eines umlaufenden Ringes 21 angeordnet sind. Diese Wechselbauteile 18, 19, 20 sind als unterschiedliche Flaschenhalsaufnahmen 18, 19 und/oder als nicht dargestellte Mündungsklemmvorrichtungen bekannter Art sowie als Spülrohr oder Spüldüse 20 zur Zu- und Abführung eines umlaufenden Reinigungsmediums ausgebildet.
In 2 befindet sich die kleinere Flaschenhalsaufnahme 19 mit einer zentrierten Flaschenmündung 22 im Einsatz.
Bei der Umstellung auf andere Behälter oder Flaschengrößen und/oder Mündungsgrößen oder eines anderen Programms ist durch einfache Verstellung bzw. Verdrehung des Ringes 21 die Zuordnung der größeren Flaschenhalsaufnahme 18 oder eines anderen vorgesehenen Wechselbauteils zu allen am Rotor befindlichen Behandlungsköpfe bzw. Füllelemente zeitgleich gewährleistet. Die Verstellung des Ringes um die Füllmaschinenachse ist auf verschiedene Art und Weise mit den Verstellmitteln aus dem Stand der Technik möglich. Es können motorische, elektrische, pneumatische oder auch hydraulische Stellvor richtungen oder dgl. mit unterschiedlicher oder fester Hubvorgabe (Mehrfachhub) eingesetzt werden. Vorzugsweise ist ein Hub pro Teilungsabstand der jeweiligen Wechselbauteile vorgesehen, wodurch bei der Drehung des Ringes deren fehlerfreie zentrische Positionierung zum Zentrum der Behandlungsköpfe 4 gewährleistet ist.
Bei der Ausbildung der Wechselbauteile als Spülrohr bzw. Spüldüse 20 sind diese mit einer flexiblem Leitung mit den Versorgungszentren verbunden. Spezielle Dichtungsausbildungen am Spülrohr 20 und/oder Füllelementunterteil 17 gewährleisten ein sicheres Abdichten der zugeordneten Bauteile.
Es ist auch denkbar, den Verstellring 21 selbst mit einem geeigneten CIP-Kanal auszubilden bzw. einen solchen in oder an diesem anzuordnen. 3 zeigt allerdings lediglich vereinfacht die Zuordnung einer Spüldüse 20 zu dem Füllventilraum.
Eine weitere Variante zeigt 4 mit einem Radialquerschnitt eines Behandlungskopfes und Teile der oberen Behälterbehandlungsmaschine. Der um die Rotationsachse der Füllmaschine MA verdrehbare und umlaufende Ring 21 bildet mit seiner inneren Lagerstelle 23 und den Mündungsaufnahmen einen teilweise geschlossenen ausgebildeten Sterilraum 24, der von einem äußeren feststehenden Ring 25, der im Ein- und Auslaufbereich unterbrochen ist, ergänzend umschlossen wird. Diesem so gebildeten Raum 24 kann auf verschiedene Weise Sterilgas oder ein anderes geeignetes Sterilisationsmittel zugegeben werden.
Anstelle des im Ausführungsbeispiel dargestellten Verstellringes 21 können zur Aufnahme der jeweiligen Wechselteile auch entsprechende Verstellsegmente einem jeden Füllventil zugeordnet sein. Diese können mit den Wechselteilen unterhalb des Füllelements 4 verschwenkt werden. Dazu kann ein alle Verstellsegmente über Verstellstange u. dgl. gemeinsam verstellender Antrieb vorgesehen sein. Auch können solche Verstellsegmente über einzelne Servomotoren angetrieben sein, die dann zweckmäßig gemeinsam zum Wechsel der jeweiligen Wechselbauteile angesteuert werden.

Claims

Vorrichtung zum Wechseln von an umlaufenden Behälterbehandlungsmaschinen angeordneten Bauteilen, insbesondere Behandlungskopfbauteilen zum Verändern des Füll-, Reinigungs- und/oder Verschließprogramms, wobei Wechselbauteile entfernt und durch andere Bauteile und/oder Zentrierteile an den mehreren Behandlungsköpfen ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Behandlungskopf (z. B. Füllelement) (4) eine Anzahl von Wechselbauteilen (18, 19, 20) zugeordnet ist und diese bei einem Wechselvorgang an allen Behandlungsköpfen (4) gemeinsam und/oder zeitgleich wechselbar und/oder mit diesen in Arbeitsposition verbringbar sind.
Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 mit an einem umlaufenden Träger angeordneten Behandlungsköpfen wie Füllelemente und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Behandlungsköpfe (4) eine diesen zugeordnete Aufnahmevorrichtung (21) mit mehreren Wechselbauteilen (18-20) angeordnet ist und diese einzelnen Aufnahmevorrichtungen (21) mit den aufgenommenen Wechselbauteilen (18-20) gemeinsam im Verhältnis zur Position der Behandlungsköpfe (4) verstell- und/oder verdrehbar gelagert sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Füllelemente (Behandlungsköpfe) (4) ein verstellbarer umlaufender Ring (21) angeordnet ist, an dem die jeweiligen Wechselbauteile (18-20) eines Füllelementes angeordnet sind und diese gemeinsam mit dem Ring (21) um die Rotorachse (MA) der Behandlungsmaschine verdrehbar (1) und in Position verbringbar gelagert sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselbauteile (18-20) als unterschiedliche Flaschenhalsaufnahmen und/oder Flaschenzentrierungen und/oder Spülbehälter/Spüldüse ausgebildet sind.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselbauteile (18-20) einerseits als Aufnahmen, Zentrierungen und Halteeinrichtungen für die Flaschen- und/oder Behälterköpfe (4) und andererseits als Reinigungs- und/oder Spülhülsen (20) für die Füllelemente ausgebildet und im Bereich der Füllelemente in Position gelagert sind.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring 21 in Form eines CIP-Ringkanals und/oder Medienkanals ausgebildet ist und/oder einen solchen Kanal aufnimmt und/oder mit diesem verbunden ist.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen (20) gleichzeitig Zu- und Abführkanäle für weitere Medien oder Sterilisationsmedien bilden oder aufweisen.