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Verfahren zum dosierten Einfüllen fester, teigige, flüssiger oder
gasförmiger Produkte in Zellen aus thermoplastischem Material und Maschine zur Ausübung
dieses Verfahrens Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Einfüllen
fester, teigiger, flüssiger oder gas förmiger Produkte in Zellen aus thermoplastischem
Material, sowie eine Maschine zur Ausübung dieses Verfahrens.
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Die Bezeichnung festes Produkt bezeichnet im vorliegenden Fall sowohl
blockförmig als auch plattenförmig gestaltete Produkte, als körniges oder pulverförmiges
Material, oder-noch einen bestimmten Gegenstand, oder elue Mehrzahl zusammenverpackter
solcher Gegenstände.
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Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt in halbschematischer Weise wie ein
solches Verfahren bis jetzt ausgeübt wurde.
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Das gewählte Beispiel bezieht sich auf eine Maschine, welche Zellen
in Gestalt einer kleinen Barke mit einer halbflsigen Masse füllt, wie z.B. Margarine
oder Käse.
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Auf dem Maschinengestell 1 ist eine Rolle 2 angebracht, welche der
Maschine ein thermoplastisches Material in Gestalt eines endlosen Bandes 3 zuführt.
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Dieses Material erreicht zuerst eine Arbeitsstelle 4, wo es erwärmt
wird, dann ein Arbeitsstelle 5, wo die Zellen durch Kümpeln geformt werden, dann
eine Arbeitsstelle 6, wo das dosierte Füllen stattfindet.
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Wach dieser letzten Arbeitsstelle wird ein zweites Band von einer
Rolle 7 aus über die gefüllten Zellen gefuhrt und in 8 mit diesen letzteren zusammengeschweisst,
wodurch das Einhüllen des eingefUllten Produktes vervollständigt wird. Die so mit
einem Deckel versehenen eingehüllten Portionen gelangen endlich zur letzten Arbeitsstelle
9, wo sie einzeln oder in Gruppen voneinander getrennt werden.
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Die fertig eingehüllten Portionen verlassen die Maschine in 10, während
die Abfälle der ausgestanzten Deckelteile, die zurückgewonnen werden können, zu
diesem Zweck in 11 aufgerollt werden.
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Angenommen, es handle sich im vorliegenden Fall um gruppenweise zusnmmenhängende
Portionen wie in 12 in Fig.
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2 dargestellt, so ist es klar, dass in der Arbeitsstelle 6
das
gleichzeitige Dosieren und Einfüllen von sechs Zellen stattzufinden hat.
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Hiezu weist die dargestellte Maschine in 13 einen PAlltrichter, in
welchen vorrätiges Produkt eingefüllt werden kann auf, sowie zwei Gruppen 14 und
15 von Je drei Dosiervorrichtungen, welche zwei Serien 16, 17 von Je drei Einfülldüsen
speisen, die sechs Zellen gleichzeitig füllen (die Anzahl der Zellen könnte slbstverständlich
eine andere sein, insbesondere grösser).
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Es ist bekanntlich sehr schwierig eine exakte Dosierung zu verwirklichen,
Schwierigkeit, die im vorliegenden Fall noch dadurch vergrössert wird, dass eine
Batterie von sechs Dosiervorrichtungen in einem verhältnismässig kleinen Raum eingebaut
werden muss. Ein Dosierapparat ist ausserdem eine Vorrichtung, die sehr oft auseinander
genommen und gereinigt werden muss, was bei einzelnen solchen Vorrichtungen kein
Problem stellt, Jedoch umso verwickelter wird, als man eine grössere Anzahl dieser
Vorrichtungen zusammenbaut, insbesondere in mehreren Reihen (zwei Reihen im vorliegenden
Fall). Dies trifft übrigens bei allen in Batterie zusammengebauten mehrzähligen
Vorrichtungen zu, sei es zum Einfüllen, zum Schweissen, zum Schneiden, usw.
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Ausser dem Vorhergesagten ist es üblich, dass das die Deckel bildende
Band vorgedruckt wird und es ist dabei wichtig, dass die vorgedruckten Stellen mit
Bezug auf die abgedeckten Zellen zentriert werden. Wenn es wohl möglich
ist,
die Entfernung der gedruckten Felder zu verändern, soÆ ist es hingegen schwierig,
die Entfernung zwischen Zellen, die man durch gleichzeitiges mehrfaches Kümpeln
erhält, zu beeinflussen ohne auf die Elastizität des Materials im Laufe seines Transportes
einzuwirken, was ein schwieriges Problem stellt.
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Bemerkt wird endlich, und dieses Moment liegt der vorliegenden Erfindung
zu Grunde, dass die Arbeitszeiten an den verschiedenen beschriebenen Arbeitsstellen
nicht gleich sind Das Erwärmen des Bandes und hauptsächlich das Kümpeln an den Arbeitsstellen
4 und 5, bedingt eine grössere Zeitdauer und zwar ein mehrfaches der zum Einfüllen
nötigen Zeit oder derJenigen, die das Verschweissen des Deckels oder das Trennen
verlangt, z.B. drei bis sechs Sekunden gegenüber einer einzgen Sekunde. Es hängt
somit das Arbeitstempo der gesamten Maschine einzig von den Punktionen der zwei
ersten Arbeitsgänge ab, das Erwärmen und das Kümpeln.
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Von dieser Erkenntnis ausgehend sieht das vorliegende Verfahren zum
dosierten Einfüllen fester, teigiger, flüssiger oder gasförmiger Produkte in Zellen
aus warmgekümpelten Gruppen von mindestens zwei Zellen aus thermoplastischem Material
vor, dass bei schrittweisem Vorrücken des thermoplastischen Materiales zum Zweck
die Zellengruppen zu bilden und danach zu füllen, das Füllen in einem höheren Arbeitstempo
stattfindet als das Kümpeln.
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Die Maschine zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens wird
mindestens eine Arbeitsstelle aufweisen, wo ein blattförmiges thermoplastisches
Material derart gekümpelt wird, dass Gruppen von mindestens je zwei Zellen entstehen,
gefolgt von einer Einfüllstelle dieser Zellengruppen, wobei die das Füllen ausführenden
Mittel in kleinerer Anzahl vorhanden sind als die Jeweils zu füllenden Zellen, hingegen
mit einem schnelleren Arbeitstempo arbeiten.
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Daraus ergibt sich, wie man es weiter unten sehen wird, die Möglichkeit
ohne Zeitverlust die Dosier- und Füllvorrichtungen in grossem Masse zu vereinfachen.
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Die Fig. 2 bis 5 der anliegenden Zeichnung zeigen vier beispielsweise
gegebene Ausführungsformen des ErSindungsgegenstandes in schematischer Darstellung.
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Die Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung, die sich auf die
erste Ausführungsform des Verf3lrens und der Maschine bezieht.
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Die Fig. 3 ist eine ähnliche die zweite Ausführungsform des Verfahrens
und der Maschine betreffende Darstellung.
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Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die in der Draufsicht
zeigt, wie man gemäss der dritten Ausführungsform vorgehen soll.
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Die Fig, 5 ist eine ähnliche sich auf die vierte Ausführungsform
beziehende Darstellung.
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Gemäss Fig. 2 soll eine Maschine, z.B. wie diese nige der Fig. 1,
durch Kuppeln eines vorerwärmten thermoplastischen Materials in einem Vorgang eine
Gruppe 12 von sechs Zellen bilden. Diese letzteren liegen wie ersichtlich in zwei
nebeneinander befindlichen Reihen von je drei Zellen quer zur Förderrichtung (entsprechend
Pfeil 18).
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Wie bereits beschrieben wurde, würden in einer zurzeit bekannten
derartigen Maschine mit gleichbleibendem Arbeitstempo die sechs Zellen nach 12'
unter einer Batterie von sechs Füllvorrichtungen verschoben, welche bei Jedem Arbeitsgang
die sechs Zellen gleichzeitig füllen würden.
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Im dargestellten Beispiel soll das Füllen mit-tels nur drei solcher
Vorrichtungen stattfinden, d.h. die Hälfte weniger, die in einer einzigen Reihe
in 19, 20 und 21 angeordnet sind.
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Nach ihrem Trennen vom Band, in welchem sie gekümpelt wurde und dem
Verschieben nach 12' wird die Zellengruppe 12 wie dargestellt mit Hilfe der drei
Vorrichtungen 19, 2C, 21 zum Teil gefüllt, d.h. nur die erste Dreierreihe davon.
Um die zweite Dreierreihe zu füllen, genügt es dann, die Gruppe nach 12"zu verschieben
derart, dass diese zweite Reihe unter dieselben drei Füllvorrichtungen zu liegen
kommt.
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So, und während eIne Sechsergruppe gekümpelt wird, führt die Füllvorrichtung
zwei Füllvorgänge aus. Sie -arbeitet also zweimal schneller.
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Dadurch wird die Maschine gemäss Fig. 1 nicht geändert mit der Ausnahme,
dass sie z.B. nur noch die Füllvorrichtungreihe 15 aufweist, während die Reihe 14
ausfällt und die weiteren Vorgänge, wie s. B. das Verschweissen des Deckels in 8
und das Trennen in 9 im gleichen doppelten Arbeitstempo wie das Füllen vorgenommen
werden können, jedoch selbstverständlich auch im Arbeitstempo des Kümpelvorganges.
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Unerlässlich ist hingegen, dass in 22 (siehe Fig. 1) Mittel vorgesehen
werden, die ein Schneiden des thermoplastischen Materials derart voraehmbn, dass
die Zellengruppen je voneinander getrennt werden.
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Diese Trennung, nach welcher es nötig wird, die Zellengruppen einzeln
weiterzubefördern, hat den zusätzlichen Vorteil, dass man in der Arbeitsstelle 8,
wo die Zellen verschlossen werden, diese letzteren in genaue- Ueb ereinstimmung
mit den gedruckten Feldern des Abdeckbandes 7 gebracht werden können, Gemäss dem
zweiten Beispiel der Fig. 3 soll wieder eine Gruppe 23 von sechs in zwei Reihen
von je drei Zellen liegenden Zellen, welche wie bereits angegeben gekümpelt wurde,
gefüllt werden. Die beiden Reihen liegen anfänglich wieder quer zur Förderrichtung
durch die Kümpelvorrichtung (Richtung des Pfeiles 24).
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Diese Lage ist hier zu bevorzugen, weil man ein breites Band besser
bearbeitet als ein schmales und die beim schrittweisen Vorschub zu beschreibenden
Wege gekürzt werden.
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Nach dem Kümpeln und nach dem Trennen vom Band wird aber im vorliegenden
Fall die Zellengruppe Um 90° in ihrer Ebene verdreht und in die Lage 23 gebracht,
während die Förderrichtung unverändert bleibt.
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Mit Bezug auf die Förderrichtung ergibt sich in der Weise, dass nicht
mehr zwei Reihen von je drei Zellen (Sige 2), sondern drei Reihen von je zwei Zellen
zu füllen sind.
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Bs wird also Jetzt möglich nur zwei Füll- und Dosiervorrichtungen
vorzusehen, welche auf der Zeichnung schematisch durch die Pfeile 25 und 26 dargestellt
sind.
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Diese Vorrichtungen werden aber in diesem Fall dreimal in Tätigkeit
gesetzt anstelle von zweimal bei Jedem Arbeitsgang.
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Die Aenderungen, welche die Maschine gemäss Fig. 1 in diesem Fall
zu erfahren hat, sind nicht dargestellt, denn sie liegen auf der Band.
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Man wird ferner die Wahl zwischen dem Verschliessen der Zellen mittels
eines schmäleren Bandes oder mittels eines breiteren B=ldes, welches drei Zellen
decken kann haben, da das Verschliessen bzw. Abdecken entweder nach einer neuen
Drehung um 900 der Zellengruppe stattfinden kann oder indem man das Verschlussband
senkrecht zur Förderrichtung 24 über die Zellen führt.
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Man könnte auch die Zellengruppen unmittelbar nach dem Kümpeln senkrecht
zur ursprünglichen Förderrichtung weiterbefördern, was die Drehung um 900 in ihrer
Ebene vermeiden würde, dies weil die Benützung eines breiteren Bandes
wirtschaftlicher
ist, wie es bereits gesagt wurde.
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Es ist selbstverständlich, dass das erSindungsgemässe Verfahren eine
Unmenge verschiedener Kombinationen zulässt und dass die Anzahl der Zellen und der
Zellenreihen sehr verschieden sein kann. Es ist u.a. gar nicht unerlässlich, dass
die senkrecht zur Förderrichtung liegenden Zellenreihen mehr Zellen enthalten, als
die Anzahl der nebeneinander liegenden Reihen.
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Es ist auch nicht unerlässlich, dass jede Zellengruppe nach dem Kümpeln
von der nächstfolgenden getrennt wird.
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Das dritte Beispiel gemäss Fig. 4 zeigt in der Draufsicht wie man
gleichzeitig drei Zellenreihen 27, 28, 29 kuppeln könnte, wobei man die so erhaltenen
Gruppen erst nach Jedem zweiten Kümpelvorgang, d.h. nach jedem zweiten Arbeitsgang
der Kümpelvorrichtung voneinander trennen würde, sodass man doppelte Zellengruppen
wie 30 mit sechs Zellenreihen erhalten würde.
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Benützt man ur das Füllen zwei Reihen 31 und 32 von Füll- und Dosiervorrichtungen,
welche man dreimal in Tätigkeit setzt, so können die sechs Reihen im Arbeitstempo
drei gefüllt werden, während das Kümpeln im Arbeitstempo zwei stattfindet (d.h.
je zwei Kümpelvorgänge für zwei Füllvorgänge).
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Die schematische Draufsicht des vierten Beispieles gemäss Fig. 5
zeigt eine besonders einfache Anordnung, die man im Fall des gleichzeitigen Kümpelns
von je zwei Zellen
33 und 34 anwenden kann.
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Angenommen es finde das Kümpeln in einer quergerichteten Lage mit
Bezug auf die Förderrichtung 35 statt (dies stets mit dem Ziel ein breiteres Band
zu bearbeiten), so würde man eine Jede Gruppe von zwei Zellen von der vorangehenden
trennen, dann nach 33', 34' nach einer Umdrehung um 900 in ihre Ebene bringen, was
es erlaubt, das Füllen in doppeltem Arbeitstempo mit Hilfe einer einzigen Füll-und
Dosiervorrichtung 36 vorzunehmen.
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Es ist auch selbstverständlich, wenn man die Maschine der Fig. 1
betrachtet, dass man das Band 3 in 37 schneiden könnte, derart, dass es vor dem
Erwärmen in einzelne Blätter zerteilt würde. Dies kann den Vorteil einer besseren
Verteilung der Wärme mit sich bringen, denn die zwischen den Arbeitsstellen 4 und
5 liegende schlecht geheizte Stelle wo sich das Band gegebenenfalls wieder kühlt,
wird somit vermieden.
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Bis jetzt wurde stets von einer Verschiebung der Zellen gegenüber
der sie füllenden Vorrichtungen geredet, es ist aber selbstverständlich, dass es
sich um eine relative Bewegung handelt und, dass einer Verschiebung der Füllvorrichtungen
über die Zellen nichts im Wege steht, wodurch sogar das Zerschneiden des Bandes
vermieden werden köuifte.
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Es ist auch denkbar, dass man diese beiden Bewegungen miteinander
kombinieren könnte.
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Auch ist es nicht unerlässlich, von einem auf einer Spule aufgewickeltem
Material auszugeherL, da ein blattförmiges
Material auch verwendbar
ist, insbesondere zum Abdecken der Zellen. Man könnte derartige Blätter von einem
Vorrat abheben und sie aus einem anderen Material als die Zellen vorsehen, z.B.
aus Metall.
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Die Füllvorrichtung kann auch eine solche sein, welche harte Körper
in die Zellen legt, die dosiert bzw. gezählt oder gewogen werden oder noch eine
vibrierende Vorrichtung, welche Pastillen verteilt.
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Das Füllen und das Aufsetzen des Deckels kann man endlich im leeren
Raum und/oder in Gegenwart eines neutralen Gases vornehmen.