DE20022271U1

DE20022271U1 - Automatische Befüllstation

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Publication number: DE20022271U1
Application number: DE20022271U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2010-04-29

Description

Automatische Befüllstation

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Befüllen von Verpackungen mit diversen Packungsgutkomponenten bzw. Stapelkomponenten in mehreren Schichten. Dabei ist die Größe der Verpackung den Abmessungen des Packungsgutes angepaßt, wobei ein möglichst geringer Abstand zwischen dem Außenumfang des Packungsgutes und der Innenbegrenzung des Verpackungsbehälters bestehen soll.

Solche Befüllstationen können auch zum Einlegen von Lebensmitteln, ggf. in mehreren Lagen oder Schichten, in Tiefziehbehälter eingesetzt werden.

Es ist bekannt, Packungsgut, beispielsweise Wurst- oder Käsestücke in vorgeformte Mulden einzulegen. Die Mulden werden anschließend durch eine Folie verschlossen, die beispielsweise mit dem Rand der Mulde verschweißt ist. Dabei werden in eine geeignete Folie durch einen Tiefziehvorgang mehrere Reihen von Mulden eingeformt, die dann fortlaufend gefüllt und durch eine Oberfolie abgedeckt und verschlossen werden. Nachfolgend werden die einzelnen Mulden und nunmehr Verpackungsbehälter durch Schnitte getrennt.

Der Einlegevorgang wird erschwert, wenn die Mulden möglichst genau den Umrissen des Verpackungsgutes angepaßt sind. Eine solche Anpassung ist erwünscht, um Verpackungsgutmaterial sowie Transport- und Lagerraum einzusparen und auch um evtl. Evakuierungs- und Begasungsvorgänge zu erleichtern. Wenn aber die Mulde den Umrissen des Verpackungsgutes angepaßt ist, ist es schwierig, den Einlegevorgang zu mechanisieren.

In DE 4029 359 Al wird eine Vorrichtung für das Einlegen von stapeiförmigem Packungsgut in Tiefziehbehältern beschrieben.

Die Einlegevorrichtung umfaßt einen heb- und senkbaren Einlegekopf, an dessen Unterseite schmale stangen- oder plattenförmige Greifer vorgesehen sind. Die Greifer liegen über dem Packungsgut und fassen mit seitlich am Packungsgut vorbei führenden Hakenenden unter das Packungsgut.

Die Einlegeköpfe können in einer Vielfachanordnung vorhanden sein; dabei kann das Packungsgut reihen- oder spaltenweise oder in Form einer Matrix angeordnet sein,.

Aus DE 4215 546 Al ist des weiteren eine Vorrichtung zum Einlegen von Packungsgut in Mulden bekannt.

Hierbei erfolgt das Einlegen von Packungsgutstapeln, beispielsweise von Wurstscheiben, in Mulden, deren Größe im wesentlichen den Abmessungen des Verpackungsgutes entspricht. Für den Einlegevorgang selbst werden Greifer vorgeschlagen, die im wesentlichen über dem Muldenrand verbleiben aber das Packungsgut ebenfalls unterfassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die das schichtweise Befüllen von Verpackungsbehältern mit unterschiedlichen Packungsgut- bzw. Stapelkomponenten ermöglicht, wobei die Greif- bzw. Manipulierelemente ausschließlich von oben an die Stapelkomponenten angreifen sollen. Der Transport- und Befüllvorgang soll dabei unter Beibehaltung der Matrixanordnung der Packungsgutkomponenten bis in die Verpackungsbehälter hinein erfolgen.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 4 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach der Konzeption der Erfindung werden die einzelnen Packungsgut- bzw. Stapelkomponenten in einer kontinuierlichen und einheitlichen Matrixanordnung &khgr; * y mit der Spaltenzahl y und der Zeilenzahl &khgr; zu den Übergabestellen transportiert. Die Zahl 2...n der Übergabe stellen entspricht der Zahl 2...n der Stapelkomponenten. An

den Übergabestellen werden die Stapelkomponenten in Matrixanordnung &khgr; * y aufgenommen, zur Verpackungslinie transportiert und in der gewünschten Schichtfolge in den Verpackungsbehältern abgelegt, deren Aufnahmemulden die gleiche Matrixanordnung &khgr; * y aufweisen. Eine Matrixanordnung von &khgr; * y Stapelkomponenten entspricht dabei der Zahl von Stapelkomponenten, die in einem Takt transportiert und von den Baugruppen der Anlage behandelt werden.

Das Handling von der jeweiligen Übergabe-/Übernahmestelle bis zum Ablegen in die Verpackungsbehälter wird für die Stapelkomponente von einem an einer Lineareinheit betriebenen Taktkopf ausgeführt.

Jeder der Taktköpfe 2...n besitzt auf seiner Unterseite in der Matrixanordnung &khgr; * y montierte Manipuliereinheiten, insbesondere in Form von Greif- oder Saugelementen. Jeder so bestückte Taktkopf führt eine Linearbewegung in die Position über der Verpackungslinie aus und legt die Stapelkomponenten 2...&eegr; einer Schicht in die in der gleichen Rasteranordnung bereitgestellten Verpackungen ab.

Die an den Lineareinheiten 2...n verfahrbaren Taktköpfe 2...n führen dazu neben der horizontalen Transportbewegung von der Übergabe-/Übernahmestelle zur Position über den Verpackungsbehältern eine vertikale Hub- und Senkbewegung zur Aufnahme bzw. Ablage der jeweils transportierten Stapelkomponenten aus. Die unterschiedlichen Stapelkomponenten 2...n werden an den Übergabestellen beispielsweise mittels Transportbändern bereitgestellt, wobei sie bereits in Matrixanordnung &khgr; * y mit einem den Taktköpfen 2...&eegr; entsprechenden Raster unter den jeweils zugeordneten Taktkopf 2...n transportiert und so positioniert werden, daß in einem Aufnahme-/Taktvorgang jeder Taktkopf mit seinen &khgr; * y Manipuliereinheiten alle &khgr; * y Stapelkomponenten einer Schicht aufnehmen kann.

Als Manipuliereinheiten in &khgr; * y-Matrixanordnung werden für einzelne Taktköpfe, abhängig von der Beschaffenheit und Geometrie des Packungsgutes, neuartige Systemgreifer eingesetzt.

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Diese Systemgreifer überschreiten während ihres Bewegungsablaufs nicht die Außenmaße der Stapelkomponenten; der Angriff erfolgt an der Oberfläche der Stapelkomponenten.

Kennzeichnendes Merkmal des Systemgreifers sind zwei Doppelkrallen, die in einem 4-fach-Kreuzkopf so angeordnet sind, daß bei geöffnetem Greifer die Krallen in einem Schnitt-/Eindringwinkel 150° < &agr; < 90° auf der betreffenden Stapelkomponente aufliegen und die Schließbewegung des Greifers beendet ist, wenn die einander zugekehrten Krallenenden aufeinander weisen. Die Krallen selbst haben in etwa die Form eines Viertelkreises.

Die Koordinierung der Bewegungsabläufe aller beschriebenen Funktionselemente der automatischen Befüllstation erfolgt durch eine entsprechende Steuerungstechnik; die Taktzahl der Anlage ist regelbar.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Schutzansprüche verwiesen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine dreidimentionale Darstellung einer automatischen Füllstation für

die Herstellung von Cheese Burgern,
Fig. 2 den Grundaufbau eines Systemgreifers, der in zwei Positionen abgebildet ist Position 1: in der Anfangsstellung des Greifvorgangs Position 2: in der Endstellung des Greifvorgangs.

Die automatische Befüllstation nach Fig. 1 transportiert jeweils vier Einzelteile (Stapelkomponenten) eines Cheese Burgers in die von einer Verpackungsmaschine bereitgestellten Kunststoffverpackungen 6 eines tiefgezogenen Folienstranges. Die Befüllung erfolgt mittels Handlingstechnik mit zugehöriger Steuerung. Das System gliedert sich in n=4 Hauptbaugruppen, die untereinander und mit den vorgelagerten Maschinengruppen, sowie der Verpackungsmaschine, und einer Ausstoßeinrichtung

steuerungstechnisch so verbunden sind, daß die regelbare Taktzahl der Verpackungsmaschine die Verarbeitungsgeschwindigkeit bestimmt.

In der ersten Hauptbaugruppe I werden die Unterteile des Brötchens als Stapelkomponente 1.1 mit dem Taktkopf 3.1 in die Verpackungsmaschine transportiert. Die Brötchen sind vorher auf einer Maschine geschnitten, getrennt und vereinzelt worden. Dabei werden mit einem Takt x*y = 4*4=16 Teile transportiert, die vorher in einem feststehenden Raster &khgr; * y abgelegt worden sind. Dieses Raster gilt für alle vier Taktköpfe 3, wie auch alle Taktköpfe mittels einer zahnriemengetriebenen Lineareinheit 4 von Übergabestelle 2 zur Verpackungslinie 6 verfahrbar sind. Der Transport der Unterteile 1.1 erfolgt durch 16 mechanische Systemgreifer 5, die an der Unterfläche des Taktkopfes 3.1 befestigt sind. Die vertikale Bewegung des Taktkopfes in die Verpackung 6 wird durch einen pneumatischen Zylinder realisiert.

In der zweiten Hauptbaugruppe II werden Frikadellen als Stapelkomponente 1.2 zugeführt, die vorher über einen Winkelbandförderer und Transportbänder 10, im gleichen Raster x*y = 4*4 = 16 wie die Unterteile 1.1 vereinzelt worden sind. Der Transport erfolgt mit dem Taktkopf 3.2 in die Verpackungsmaschine. An der Unterfläche dieses Taktkopfes 3.2 befinden sich hier in 16 Dreiergruppen angeordnete Vakuum-Faltenbalgsauger 5, die die Frikadellen 1.2 in die Verpackungsmaschine transportierten. Der Quertransport 4 sowie die Bewegung in die Verpackung 6, erfolgt analog wie am Taktkopf 3.1.

In der dritten Hauptbaugruppe III werden als Stapelkomponente 1.3 Gouda-Käsescheiben zugeführt. Diese werden vorher in einer Käseschneidmaschine in vierfach Schichtung geschnitten und getaktet. Der weitere Transport ist direkt mit der zweiten Hauptbaugruppe II, bis auf die Anordnung der Vakuumsauger 5, identisch. Diese werden hier in 16 Vierergruppen an der Unterfläche des Taktkopfes 3.3 angeordnet. Der Quertransport 4 des Taktkopfes 3.3 sowie die Bewegung in die Verpackung 6, ist wie oben beschrieben ausgeführt.

In der Hauptbaugruppe IV werden als Stapelkomponente 1.4 die Brötchenoberteile zugeführt. Die Vereinzelung und der getaktete Transport erfolgt aus der Schneidemaschine, wie zum Taktkopf 3.1 beschrieben. Der eigentliche Transport wird mit Systemgreifern 5 gleicher Bauart, wie für die Unterteile 1.1 durchgeführt. Der Quertransport 4 des Taktkopfes 3.4 sowie die Bewegung in die Verpackung 6, ist wie oben beschrieben ausgeführt.

Alle 4 * 16 = 64 Transportstellen, der vier Taktköpfe 3, werden auf ihre Befüllung hin überwacht. Diese Leerstellenüberwachung garantiert, daß in der Verpackung nur vollständig komplettierte Erzeugnisse vorhanden sind. Bei einer gemeldeten Leerstelle wird die betreffende Verpackung, nach einer definierten Anzahl von Takten, durch die Ausstoßeinrichtung eliminiert.

Der Systemgreifer für die Aufnahme von Packungsgut der Lebensmittelindustrie nach Fig. 2 besteht aus den Baugruppen Pneumatikzylinder 13, Stößel 12, der mit der Kolbenstange des Zylinders 13 verbunden ist, 4-fach Kreuzkopf 9, an dem über Schlitzhebel 11 die Doppelkrallen 8 befestigt sind, Flanschplatte 14 und Befestigungsplatte 15.

Bei der Darstellung nach Position I befindet sich der Stößel 12, verbunden mit der Kolbenstange des Pneumatikzylinders 13, im unteren Totpunkt des 4-fach Kreuzkopfes 9, über der Stapelkomponente 1, die aufgenommen und transportiert werden soll. Bei Beaufschlagung des Zylinder 13 mit Druckluft bewegt sich die Kolbenstange vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt auf Position II des Kreuzkopfes 9. Damit drehen sich, über die Schlitzhebel 11 bewegt, die Doppelkrallen 8 in das Packungsbzw. Stapelgut. Der Kreuzkopf 9 steht dabei auf Position II und die vier Doppelkrallen haben die Stapelkomponente 1, hier das Unterteil eines Cheese Burger, sicher erfaßt. Anschließend kann der Transport in eine Verpackung 6 erfolgen. Das Öffnen erfolgt durch eine Bewegung des Zylinders in den unteren Totpunkt, wodurch sich die Doppelkrallen 8 aus den Stapelkomponenten ausdrehen.

Der Hub des Pneumatikzylinders beträgt ca. 12 mm für die Kompaktbaugruppe. Sollte der Einbau in ein System erfolgen, bei dem sich zwischen Zylinder 13 und Flanschplatte 14 noch eine Befestigungsplatte 15 befindet, verlängert sich die Stößelstange um die Plattendicke. Alle eingesetzten Materialien sind vorzugsweise zugelassene Werkstoffe für die Lebensmittelindustrie, wie Edelstahl oder PTFE, oder mit PTFE bedampfte Werkstoffe, die beständig sind gegen die eingesetzten Reinigungsmittel.

•: 8:

Liste der Bezugszeichen

1 Packungsgut-Komponenten, Stapelkomponenten

2 Übergabestellen

3 Taktköpfe

4 Lineareinheit

5 Manipuliereinheit (Greif- oder Saugelemente)

6 Verpackungsbehälter, Verpackungslinie

7 Ablageposition

8 Doppelkrallen

9 4-fach Kreuzkopf

10 Transporteinrichtungen

11 Schlitzhebel

12 Stößel

13 Pneumatikzylinder

14 Flanschplatte

15 Befestigungsplatte

Claims

1. Automatische Befüllstation zum Befüllen von Verpackungsbehältern mit verschiedenen Stapelkomponenten (1) der Anzahl 2 bis n, die in mehreren Schichten 2 bis n übereinander abgelegt werden, bestehend aus

a) 2 bis n Transporteinrichtungen (10), die die 2 bis n Stapelkomponenten (1) zu den 2 bis n Übergabestellen (2) transportieren, wobei die jeweils gleichartigen Stapelkomponenten (1) einer Stapelschicht auf den Transporteinrichtungen (10) in einer kontinuierlichen und einheitlichen Matrixanordnung x . y in einer Anzahl abgelegt sind, die sich aus der Zeilenzahl x und der Spaltenzahl y ergibt, und mit einem Takt x . y Stapelkomponenten transportiert werden.

b) 2 bis n Taktköpfen (3), wobei jeder zu einer Stapelkomponente (1) gehörende Taktkopf (3) an einer Lineareinheit (4) zwischen der von der zugehörigen Transporteinrichtung (10) bedienten Übergabestelle und der Ablageposition (7) über den Verpackungsbehältern (6) horizontal verfahrbar ist und die Taktköpfe (3) an der Übergabestelle (2) und an der Ablageposition (7) eine vertikale Hub- und Senkbewegung ausführen und dabei in jedem Takt gleichzeitig x . y Stapelkomponenten (1) einer Schicht in x . y- Matrixanordnung aufnehmen bzw. in den Verpackungsbehälter (6) absetzen.

c) Manipuliereinheiten (5) in Form von Greif- oder Saugelementen zum Aufnehmen oder Absetzen der Stapelkomponenten (1) einer Schicht, wobei die Greif- oder Saugelemente in x . y-Matrixanordnung an der Unterseite der Taktköpfe (3) montiert sind,

d) einer Steuereinheit zur Koordinierung aller Bewegungsabläufe der Funktionselemente (2) bis (7) und (10) von der Bereitstellung der Stapelkomponenten (1) einer Schicht in x . y-Matrixanordnung an der Übergabestelle (2) bis zur Ablage jedes gleichzeitig bewegten Satzes von x . y Stapelkomponenten (1) in richtiger Schichtfolge pro Takt in die in gleicher Rasteranordnung bereitgestellten Verpackungsbehälter (6),

e) einer Transporteinheit für die Verpackungsbehälter (6), die diese schrittweise von der Ablageposition für die 1. Stapelkomponente bis zur Ablageposition der letzten Stapelkomponente transportiert.

2. Befüllstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2 bis n Taktköpfe (3) in einer Ebene neben- und/oder hintereinander liegen.

3. Befüllstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Befällung der Verpackungsbehälter (6) mit vier Stapelkomponenten (1.1) bis (1.4) n = 4 Hauptbaugruppen vorhanden sind, die für jede Stapelkomponente die Baugruppen

- Transporteinrichtungen (10) zur Übergabestelle (2),

- Taktkopf (3), der an einer Lineareinheit (4) horizontal und vertikal verfahrbar ist,

- Manipuliereinheiten (5), die an der Unterseite des Taktkopfes (3) angeordnet sind und die jeweilige Stapelkomponente (1) an der Übergabestelle (2) aufnimmt und nach Erreichen der Ablageposition über der Verpackungslinie in die Verpackungsbehälter (6) ablegt,

umfasst, wobei Transport und Handling der Stapelkomponenten (1) einer Schicht in Matrixanordnung x . y erfolgen und in jedem Takt von den Baugruppen (3, 4, 10) x . y Stapelkomponenten (1) transportiert und schließlich in die Behälter (6) abgelegt werden und alle Baugruppen steuerungstechnisch so verbunden sind, dass die regelbare Taktzahl die Verarbeitungsgeschwindigkeit bestimmt.

4. Automatische Befüllstation, dadurch gekennzeichnet, dass als Manipuliereinheit ein Systemgreifer mit Greifelementen (8, 9) vorgesehen ist, der während des Bewegungsablaufs der Greifelemente (8, 9) nicht die Außenmaße der Stapelkomponente (1) überschreitet und an der Oberfläche der Stapelkomponenten angreift.

5. Befüllstation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemgreifer zwei Doppelkrallen (8) aufweist, die in einem 4-fach Kreuzkopf (9) so angeordnet sind, dass bei geöffnetem Greifer die Krallen in einem steilen Schnitt-/Eindringwinkel α auf der Stapelkomponente (1) aufliegen und die Schließbewegung beendet ist, wenn die Krallenenden aufeinander weisen.

6. Befüllstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt-/Eindringwinkel α größer 90° und α kleiner 150' Beträge.

7. Befüllstation nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Krallen (8) etwa die Form eines Viertelkreises aufweisen.

8. Befüllstation nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkrallen (8) über Schlitzhebel (11) gedreht werden.