DE4100572A1 - Automatische verpackungsmaschine fuer koerniges bzw. teilchenfoermiges material - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine automatische Verpackungs­ maschine, insbesondere auf eine Maschine zum Verpacken von sehr leichtem, körmigem bzw. teilchenförmigem Material.

Gattungsgemäße Maschinen sind aus dem amerikanischen Patent 48 56 566 bekannt, wobei dort zum Stand der Technik auch noch die US-Patente 16 66 931, 29 10 212 und 45 14 954 sowie das UdSSR-Patent 7 35 492 genannt werden.

Es gibt verschiedene Arten von Produkten, die mit einer Ma­ schine der in Betracht stehenden Art verpackt werden können. Als spezielles Beispiel können z. B. Kinder-Cerealien zu Nah­ rungszwecken genannt werden. Diese Cerealien bestehen aus Flocken mit einem Durchmesser von ca. 3 bis 5 mm und sind dünner als eine Schicht Schreibpapier. Derart leichte und lockere Teilchen schweben nahezu in der Luft und fallen beim Ausgießen relativ langsam, so daß sie sich verteilen, wenn sie turbulenter Luft ausgesetzt werden. Andererseits neigen die gleichen Teilchen dazu, relativ dichte und kompakte Strukturen auszubilden, wenn sie in einem Stoß liegen oder in ihrer Gesamtheit durch Röhren gleiten, da in einem derart abgesetz­ ten Stoß nahezu keine Luft eingeschlossen ist. Ein derartiger Pulk neigt dazu, Röhren zu verstopfen, wenn er durch solche transportiert wird, wie ein Kolben einen Zylinder abschließt, wenn er längs dessen entlanggleitet.

Beim Verpacken dieses Typs von Material entsteht ein ganz spe­ zielles und wesentliches Problem dadurch, daß die durch das Ausgießen des leichten teilchenförmigen Materials bedingte Luftbewegung dieses veranlaßt wegzufliegen und sich über einen weiteren Bereich zu verteilen. Andererseits führt das Aus­ gießen dieser Art von Cerealien in eine Schachtel dazu, daß die Schachtel verstopft wird, wie wenn sich ein Kolben in ei­ nem durch die Schachtelwand gebildeten Zylinder bewegen würde, wodurch die Luft am Boden der Schachtel komprimiert wird. Wenn die Dichte der komprimierten Luft zunimmt entsteht ein Rück­ stoß, der die herabfallenden Teilchen aus der Schachtel stößt. Dies führt dazu, daß die üblichen Verpackungsmaschinen für derartige Materialien mit einer Schicht von Teilchen überzogen sind, welche praktisch innerhalb eines bestimmten Bereiches alles abdecken.

Dieses Problem führt zu einem potentiell unhygienischen Zu­ stand, der eine ständige Reinigung erforderlich macht, wenn es sich um Lebensmittelteilchen handelt. Weiterhin ist hierdurch eine große Streubreite im Füllgewicht der Schachteln bedingt. Dies ist teuer, da es erforderlich wird hinreichend viele Teilchen zu verpacken, so daß auch die leichteste Schachtel immer noch das geforderte Gewicht enthält, was wiederum bedeu­ tet, daß das teilchenförmige Material in den schwereren Schachteln praktisch verschenkt wird. Andere teilchenförmige Materialien als Nahrungsmittelteilchen erfordern unterschied­ liche Überlegungen, die prinzipiellen Probleme sind aber die gleichen. Bei vielen Substanzen ergibt sich das Problem, sie in Schachteln zu füllen, ohne daß alles in der näheren Umge­ bung von diesen verstreuten Teilchen überzogen wird.

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine neue Maschine und ein entsprechendes Verfahren zur Verpackung von teilchenförmigem Material anzugeben. In diesem Zusammen­ hang soll verhindert werden, daß das teilchenförmige Material verstreut wird, wenn es abgepackt werden soll. Um dies zu er­ reichen, soll Luft aus der jeweiligen Schachtel entweichen können, während ein derartiges leichtes, flockiges teilchen­ förmiges Material während des Abpackvorganges eingefüllt wird.

Weiterhin sollen neue Befülleinrichtungen geschaffen werden, welche bei einer derartigen Abpackeinrichtung eine größere Flexibilität ermöglichen, wobei das Abpacken in Abhängigkeit sowohl vom Gewicht als auch vom Volumen möglich sein soll, und wobei die jeweilige Veränderung mit Hilfe nur einiger weniger einfacher Einstellvorgänge realisierbar sein soll.

Weiterhin soll im Rahmen der Erfindung erreicht werden, daß eine derartige Verpackungsmaschine computergesteuert betrieben werden kann, so daß sie für einen weiteren Ausbau geeignet ist.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch eine automatische Verpackungsmaschine gelöst, welche volumetrische Dosierbehäl­ ter aufweist, welche in Abhängigkeit von manuellen oder elek­ tronischen Steuersignalen größer oder kleiner ausgebildet wer­ den können. Wenn sich Schachteln einer Befüllstation nähern, können sich diese zur Seite neigen, so daß das teilchenförmige Material praktisch längs einer Seite der Schachtel hinabrollt, so daß die Luft entweichen kann, ohne am Boden der Schachtel eingeschlossen zu werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs­ formen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Da­ bei zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ver­ packungsmaschine,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Verpackungsmaschine nach Fig. 1,

Fig. 3 eine modifizierte Ausführungsform in einer Aufsicht entsprechend Fig. 2, welche das Beladen von relativ schweren Schachteln ermöglicht,

Fig. 4, 5 einen volumetrischen Befüllbehälter, welcher auto­ matisch eingestellt werden kann, um die Schachtel­ größe wechseln zu können,

Fig. 6, 7 alternative Ausführungsformen des volumetrischen Befüllbehälters gemäß Fig. 4 und 5.

Fig. 8 die Verwendung der Dosierbehälter nach Fig. 6, 7 zur Vorbereitung der Befüllung einer Schachtel mit leichtem und flockigem teilchenförmigem Material,

Fig. 9 das Befüllen einer Schachtel mit einem Dosierbehäl­ ter gemäß Fig. 6 und 7 zur Veranschaulichung des durch die Erfindung gelösten Problems,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht eines Dorns mit ei­ nem Schutzschild zur Belüftung und die Verwendung der Dosierbehälter nach Fig. 6 und 7,

Fig. 11 eine Abfolge unterschiedlicher Bewegungszustände A-E entsprechend den Schritten, welche die Verpackungs­ maschine zum Befüllen einer Schachtel ausführt, wenn ein Dorn mit einem Belüftungs-Schild verwendet wird, und

Fig. 12 eine Folge von sieben Verfahrensschritten A bis G, welche veranschaulichen, wie die Verpackungsmaschine eine geneigte Schachtel befüllen kann.

Die Fig. 1 und 2 zeigen beispielsweise eine Verpackungsmaschi­ ne 20 mit einem Magazin 22 zum Halten gefalteter Kartonteile, welche aufgefaltet werden können, geöffnet und als geeigneter Verpackungsbehälter ausgebildet werden können, wie z. B. Falt­ schachteln aus Karton 23. Eine Mehrzahl von Vakuumsaugnäpfen 24 hebt die Kartons gleichzeitig hoch und setzt sie in indivi­ duell zugeordnete Transporthalter 26 ab, welche an einem er­ sten endlosen Kettentransporter 27 angeordnet sind. Bei der Weiterbewegung der die Schachteln tragenden Transporthalter passieren diese unterhalb einer Mehrzahl von Führ- und Ein­ fülleinrichtungen in Form von Schuten 28, welche von einer anderen Transportkette 29 bewegt werden, welche oberhalb der ersten Transporteinrichtung angeordnet ist. Eine derartige Schute besteht im wesentlichen aus einem Fülltrichter, um Pro­ dukt in eine Schachtel zu lenken und abzuführen, während diese durch einen Transporthalter 26 getragen wird.

Eine Mehrzahl von volumetrischen Dosierbehältern 30 ist an zwei Karussellen 32, 34 befestigt, welche oberhalb der Trans­ portkette 29 angeordnet sind bzw. oberhalb der Transporthalter 26, welche diese trägt. Jeder dieser Behälter nimmt eine abge­ messene Menge des Produkts auf und gibt es durch einen Füll­ trichter 28 in eine darunter befindliche Schachtel an einem Transporthalter 26. Auf diese Weise erhält jede Schachtel exakt eine vorgeschriebene Menge des Produkts, wie sie durch die individuellen Dosierbehälter 30 abgemessen wurde. Die Do­ sierbehälter werden durch Rütteleinrichtungen 36, 38 befüllt. Bei einer alternativen Anordnung können Waagen zwischen den Rütteleinrichtungen 36, 38 und den Befülltrichtern 28 angeord­ net sein, so daß das Produkt gravimetrisch anstatt volume­ trisch dosiert wird.

Nachdem die Schachteln 23 gefüllt sind, werden sie über eine Transporteinrichtung 40 abgegeben. Die Transporteinrichtung 27 bringt die so geschaffenen leeren Transporthalter 26 zurück zur Aufnahme weiterer Schachteln 23 von einem Saugnapf 24, welcher sie aus dem Magazin 22 entnimmt.

Die Karusselle 32, 34 sind an Hebemechanismen 42, 44 angeordnet, deren Anhebung entweder durch Handräder 46, 68 oder durch com­ putergesteuerte Schrittmotoren bewerkstelligt wird. Wenn die Karusselle 32, 34 leicht angehoben oder abgesenkt werden, wird das Volumen der Dosierbehälter entsprechend größer oder klei­ ner gemacht. Wenn die Karusselle ein beträchtliches Stück an­ gehoben oder abgesenkt werden, können sie aus dem Arbeitsbe­ reich geschwenkt werden, so daß die darunterliegenden Maschi­ nenteile leicht gewartet, gereinigt, ausgetauscht usw. werden können. Im aus dem Arbeitsbereich bzw. der äußeren Umhüllung herausgeschwungenen Zustand können die Dosierbehälter leicht ausgetauscht werden, um das abzufüllende Volumen zu verändern.

Geeignete Steuereinrichtungen sind bei 52 vorgesehen. Eine An­ zeige-Anordnung ist bei 54 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Zu­ gangstüren 50 können geöffnet oder geschlossen werden, um Be­ dienungspersonen die Reinigung, Wartung oder Einstellung der Maschine zu ermöglichen.

Bei der Darstellung in Fig. 1 und 2 sind die beiden Karusselle 32, 34 ziemlich nahe beieinander, um beide die gleiche Folge von Schachteln 23 zu bedienen, welche durch die Transporthal­ ter 26 gehalten werden. Ein Karussell 32 könnte jede zweite durch die Transporthalter transportierte (z. B. jede ungerade) Schachtel befüllen, während das andere Karussell 34 die je­ weils anderen Schachteln 23 der jeweils dazwischenliegenden Transporthalter, d. h. die geraden, befüllt. Alternativ hierzu könnte ein Karussell eine Produktart in eine Schachtel depo­ nieren und das andere Karussell ein anderes Produkt in der gleichen Schachtel ablegen. Beispielsweise könnte das Karus­ sell 32 in einer Schachtel Zucker ablegen, wohingegen das Karussell 34 Trockenmilch in der gleichen Schachtel plazieren könnte.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Transportkette 29a länger, so daß das Karussell 34a ein gewisses Stück weg von dem Karus­ sell 32a angeordnet ist, so daß ein freier Zwischenraum ent­ steht, der eine Art Allee 56 zwischen den Karussellen ausbil­ det. Im übrigen ist die Anordnung nach Fig. 3 ebenso ausgebil­ det wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschrie­ ben. Die Allee 56 schafft Platz für ein Transportband 58, wel­ ches durch die Verpackungsmaschine unterhalb der das Produkt abgebenden Fülltrichter 28 verläuft. Das Transportband 58 ist so ausgelegt, daß es schrittweise bewegt wird, wobei großvolu­ mige Schachteln 60 zur Befüllung von mehreren Stationen gleich­ zeitig befüllt werden. Das Transportband 58 wartet dann, bis die Schachtel 60 gefüllt ist. Auf diese Weise kann die Maschi­ ne so programmiert werden, daß größere Produktmengen in große Schachteln 60 abgegeben werden. Beispielsweise kann die Ma­ schine gemäß Fig. 1 und 2 eine Mehrzahl von verhältnismäßig kleinen Dosierbehältern 30 aufweisen, welche in gewissem Um­ fang einstellbar sind. Beispielsweise kann die Maschine nach Fig. 1 und 2 Schachteln bis zu einem Pfund befüllen. Demgegen­ über kann es für den Hersteller wünschenswert sein, auch Quan­ titäten wie zehn, zwanzig, dreißig Pfund in Schachteln zu ver­ kaufen, welche durch die Maschine gemäß Fig. 3 abgepackt werden.

Um solche größere Mengen zur Verfügung zu stellen, program­ miert der Benutzer das Transportband 58 so, daß dieses anhält, während die Fülltrichter 28 beliebige Mengen bzw. Einheitsmen­ gen des Produkts in eine der großen Schachteln 60 abgeben, die durch das Transportband 58 herangeführt werden. So kann bei­ spielsweise eine große Schachtel 62 eine 20-Pfund-Schachtel sein, welche zwei Bewegungsschritte weg von einer ersten Be­ füllstation wartet, wo das Produkt aus zehn Transporthaltern 63 beladen durch das Karussell 32a in die große Schachtel ab­ gegeben wird. In zwei weiteren Transportschritten erreicht die Schachtel 62 beispielsweise eine zweite Befüllposition, wo das Produkt von zehn weiteren Transporthaltern 64 beladen durch das Karussell 34a in die große Schachtel abgegeben wird. Auf diese Weise wird beispielsweise die Schachtel 62 mit zwanzig Pfund gefüllt, sobald sie die Position 66 erreicht. (Eine "X"-Markierung 67 zeigt an, daß die Schachtel 66 gefüllt ist.)

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde angenommen, daß das Karussell 32a den ersten 10-Pfund-Teil, und das Karussell 34a den zweiten 10-Pfund-Teil in die Schachtel 62 ablädt. Selbstverständlich kann die Maschine auch so programmiert wer­ den, daß sie in anderer geeigneter Weise arbeitet und jede andere geeignete Produktmenge in beliebig große Schachteln abgegeben wird.

Die Fig. 4, 5 zeigen Dosierbehälter mit Gesamtvolumina, welche schnell und leicht durch Anheben bzw. Absenken der Hebeein­ richtungen 32, 44 (vgl. Fig. 1, 2) angepaßt werden können. Ins­ besondere sind in den Fig. 2, 3 Dosierbehälter 30 dargestellt, die kreisförmig an den Karussellen 32, 34 angeordnet sind. Die Karusselle sind ihrerseits wieder an einem Schwingarm 68, 70 aufgehängt, welcher durch einen Hebemechanismus 32, 44 ange­ hoben bzw. abgesenkt werden kann, der seinerseits wieder durch Handräder 46, 48 angehoben bzw. abgesenkt wird. Selbstver­ ständlich kann jedes Handrad durch einen automatischen, compu­ tergesteuerten Mechanismus ersetzt werden.

Jedes Karussell weist zwei runde Platten 32, 72 auf, wobei je­ de jeweils ein Paar von Teleskopröhren 76, 78 trägt. In Fig. 5 liegen die Karussellplatten 32, 72 relativ nahe beieinander, weil die runde Platte 32 auf die Platte 72 zu abgesenkt wurde. Dies bedeutet, daß die Teleskopröhren 76, 78 ineinandergescho­ ben sind und so relativ kleinen Volumina von ca. 1,5 Pfund oder 880 cm³ entsprechen. Fig. 5 soll veranschaulichen, daß die Platte 32 höher angeordnet ist, wobei die Teleskopröhren 76, 78 ausgestreckt werden und dementsprechend ein größeres Volumen, wie z. B. 2,5 Pfund oder 1580 cm³ umfassen. Selbstver­ ständlich kann jedes andere beliebige Volumen durch Auswahl der Höhe der runden Platte 32 vorgegeben werden, wobei die Be­ hälter 30 geändert werden können, um Teleskopröhren zu reali­ sieren, welche größere oder kleinere Innendurchmesser auf­ weisen. Sowohl Handräder als auch Schrittmotoren können vor­ gesehen sein, um die Platte 32 abzusenken oder anzuheben. Wenn Schrittmotoren verwendet werden, wird eine vorgegebene Anzahl von Ansteuerimpulsen auf diese gegeben, um den Dosierbehältern ein bestimmtes Volumen zu verleihen.

Für jeden vorgegebenen Anhebemechanismus besteht eine Begren­ zung wie weit der Durchmesser und wie lang die Teleskopröhren gemacht werden können. Dementsprechend erreichen bei einer bestimmten Verpackungsmaschine die Dosierbehälter eine Maxi­ malgröße jenseits welcher sie nicht mehr größer gemacht werden können. Wenn diese Grenze erreicht wird, können zwei oder mehr Dosierbehälter zusammenwirken, um die Produktmenge zu erhöhen, welche in jeweils eine Schachtel abgegeben wird. Beispiels­ weise können zwei Dosierbehälter verwendet werden, wenn gemäß Fig. 5 ein maximales Volumen für einen bestimmten Behälter 30 vorgegeben ist und der Betreiber größere Schachteln mit z.B. 1500 cm³ befüllen will. Dementsprechend können beispielsweise die Behälter 30 auf dem Karussell 32 auf 1000 cm³ und die Be­ hälter auf dem Karussell 34 auf 500 cm³ eingestellt werden. Jede einzelne Schachtel erhält eine bestimmte Charge des Pro­ dukts aus jedem Karussel, so daß dort die volle Menge von bei­ spielsweise 1500 cm³ eingefüllt ist, nachdem jedes einzelne Karussell sein Produkt abgegeben hat.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine ähnliche Anordnung von Teleskop­ röhren zur Realisierung einer ähnlichen Maschine, wobei aller­ dings ein abfallender Boden 80 vorgesehen ist, der mit einer Verschließeinrichtung zusammenwirkt, um Produkt nach einer Seite hin abzuzweigen. Abgesehen von der Anordnung 80 und der Verschließeinrichtung am Boden der Behälter stimmen die Fig. 4, 5 einerseits und 6, 7 andererseits überein. Das Entleeren der Behälter 30 in den Fig. 6, 7 wird durch eine Verschließ­ einrichtung an dem Behälter gesteuert. Das Leeren der Behälter gemäß Fig. 4, 5 wird durch Öffnungen in einer darunterliegen­ den Platte gesteuert, welche ihrerseits das dieser Erfindung zugrundeliegende spezielle Problem verursacht.

Die Fig. 8, 9 veranschaulichen das spezielle Problem, welches durch die Erfindung gelöst wird. In Fig. 8 ist eine Unterla­ geplatte 32 vorgesehen, über welche die Röhren 78 gleiten. Die feste Platte dient als Boden für die Behälter 30 nach den Fig. 4, 5. Jeder Behälter 30 wird in Richtung A durch das Karussell 32 transportiert. Die Platte 82 steht still. Ein Behälter 30 (Fig. 8) wird mit einem sehr leichten, flockigen, teilchen­ förmigen Material 84 befüllt, welches schwer einzufüllen ist. Eine Mehrzahl von bogenförmigen Linien 86 innerhalb der Teil­ chen soll veranschaulichen, daß das teilchenförmige Material so leicht und flockig ist, daß es in Bewegung ist und sich in einem instabilen Zustand befindet, wenn sich der Behälter 30 über die Oberfläche 82 bewegt. Unterhalb und in Ausrichtung mit dem Behälter 30 bewegt sich ein Fülltrichter 28. Ein Transporthalter 26 (vgl. Fig. 2, 3) trägt eine Schachtel 23, welche sich unterhalb des Fülltrichters bewegt.

In Fig. 9 erreicht der Behälter 30 einen Punkt seiner Trans­ portbewegung, wo die Röhre 78 über eine Öffnung 90 in der festen Platte 82 bewegt wird. In diesem Augenblick fällt das teilchenförmige Produkt 84 durch die Öffnung 90. Aufgrund seiner Leichtigkeit tendieren dessen Partikel dazu, in der Luft zu schweben, wie durch die gekrümmten Linien 86 ange­ deutet.

Trotzdem wird durch den fallenden Stoß teilchenförmigen Pro­ dukts die Schachtel 23 gefüllt, welche durch den Stoß durch­ setzt wird und von diesem nach Art eines Kolbens in einem Zylinder ausgefüllt wird. Diese kolbenartige Wirkung des fal­ lenden teilchenförmigen Produkts führt zu einer Kompression von Luft am Boden der Schachtel, wie durch die Luftwirbel B, C veranschaulicht. Mit zunehmender Kompression der Luft am Boden der Schachtel entfaltet diese eine aufwärts gerichtete Gegen­ kraft, welche einer weiteren Kompression entgegenwirkt.

Wenn die nach oben gerichtete Kraft das Gewicht des herabfal­ lenden teilchenförmigen Produkts übersteigt, bläst die kompri­ mierte Luft B, C die Teilchen nach oben, wie durch die Pfeile D, E veranschaulicht. Als Folge hiervon wird teilchenförmiges Material bei jeder Öffnung frei gesetzt, über welches es transportiert wird, beispielsweise bei 92. Auch wenn es auf irgendeine Weise möglich wäre, all diese Durchlässe abzudich­ ten, würde hierdurch nicht das Problem gelöst werden, weil dann das teilchenförmige Material rückwärts durch die Dosier­ behälter 30 geblasen werden würde. Dementsprechend würde sich eine Wolke 96 des teilchenförmigen Produkts um den Bereich unter der Öffnung 90 absetzen sowie an anderen Plätzen, wo der Luftstrom die Teilchen hintragen kann.

Wenn es sich bei dem teilchenförmigen Produkt 84 um ein Nah­ rungsmittel handelt, muß sofort eine Reinigung vorgenommen werden, um auf diese Weise die Ausbildung von Nährböden für Bakterien zu verhindern. Dies bedeutet, daß bei dem Abfüllen eines derartigen Nahrungsmittels die Verpackungsmaschine in häufigen Abständen zum Reinigen abgeschaltet werden muß. Wenn ein Vakuumsystem installiert wird, um die außer Kontrolle geratene Materialwolke 96 zu entfernen, trägt der Unterdruck größere Mengen der Teilchen weg, wodurch der Verlust und die Kosten noch vergrößert werden.

Das erfindungsgemäße Befüllungssystem, wie es in Fig. 10 dar­ gestellt ist, umfaßt vorzugsweise volumetrische Dosierbehälter gemäß Fig. 6, 7 mit geneigten Bodenführungen 80, wobei diese normalerweise durch eine Verschlußklappe 100 geschlossen sind, welche bei 102 schwenkbar gelagert ist und über eine Rolle 104 gesteuert wird, welche längs der Oberseite einer seitlichen Begrenzung 106 rollt, die als eine Art Nockenführungskurve wirkt. Wenn das Profil der seitlichen Begrenzung 106 das Ab­ fallen der Rolle 104 auf ein in Fig. 10 dargestelltes Niveau erlaubt, verursacht die Schwerkraft, daß die Klappe 100 den Boden des Befülltrichters 78 geschlossen hält. Wenn demgegen­ über die Oberseite der seitlichen Begrenzung ansteigt, bewegt sich die Rolle 104 nach oben in Richtung des Pfeils F, wodurch die Klappe 100 sich um die Schwenklagerachse 102 dreht, wo­ durch die Klappe 100 in Richtung des Pfeils G bewegt wird. Bei einem erneuten Absenken der Oberseite der seitlichen Begren­ zung 106 gelangt die Rolle 104 wieder nach unten in die in Fig. 10 dargestellte Position und die Klappe schwenkt um die Achse 102 und bewegt sich in Richtung H in Schließposition.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Klappe 100 sich öffnet oder schließt, kann durch das Profil der seitlichen Begrenzung 106 gesteuert werden. Wenn das Profil mit einem geringen Nei­ gungswinkel, d. h. mit einer geringen Steigung, ansteigt, er­ folgt die Öffnung der Klappe langsam. Bei einer starken Stei­ gung im Profil der Seitenbegrenzung öffnet sich die Klappe schnell. Vorzugsweise erfolgt die Öffnung langsam genug, damit das teilchenförmige Produkt aus der Klappe 100 herausgleiten bzw. -rollen kann und nicht wie bei einem freien Fall durch eine Öffnung abgegeben wird.

Der Befülltrichter 110 bewegt sich unterhalb der Dosierbehäl­ ter 30. Bei 111 ist durch die Rückseite eines Pfeils angedeu­ tet, daß die Bewegungsrichtung senkrecht zur Papierebene in Fig. 10 verläuft. Ein Teil des Befülltrichters 110 ist schräg ausgebildet und sorgt damit für die trichterartige Gesamtkon­ figuration. Hierzu dient die geneigte Fläche 112, welche zu der offenen Oberseite einer Schachtel 114 zur Aufnahme des Produkts führt. Ein zweiter Teil des Befülltrichters 110 wird durch eine bei 118 schwenkbar gelagerte Klappe 116 innerhalb der Oberseite 110, welche nach Art einer Rütteleinrichtung ausgebildet ist, gebildet. Die Klappe 116 weist eine geneigte Bodenplatte 120 auf, welche dazu führt, daß das teilchenför­ mige Produkt in Fig. 10 nach rechts, auf die dort rechte Wand des Befülltrichters zugleitet.

Die Position und der Zustand der Klappe 116 wird durch einen Betätigungsarm gesteuert, der an der Klappe 116 an einem Schwenklagerpunkt 24 und an dem Befülltrichter 110 an dem Schwenklagerpunkt 118 angebracht ist. Eine Rolle 126 am Ende des Betätigungsarms 122 läuft auf der Unterseite einer Sei­ tenbegrenzung 128. Eine Feder 130 drückt die Rolle 126 gegen den Boden der Seitenbegrenzung 128. Wenn sich das Profil der Seitenbegrenzung 128 absenkt, wird die Rolle 126 hierdurch nach unten in Richtung I gedrückt. Die Rückseite der Klappe 116 bewegt sich in Richtung J nach oben, wodurch der Inhalt der Klappe 116 in den Befülltrichter 110 abgegeben wird. Wenn das Profil der Seitenbegrenzung 128 demgegenüber wieder in das Niveau zurückkehrt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, zieht die Feder 130 den Arm 122 zurück in die in der Zeichnung dar­ gestellte Position, wodurch die Klappe in die Normalposition zurückkehrt.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß die Profile der Sei­ tenbegrenzungen 106, 128 dazu führen, daß die Klappen 100 und 116 miteinander kooperieren, um Produkt aus dem Behälter 30 in die Schachtel 114 überzuleiten. Die Bewegungen der Klappen sind in ihrer Geschwindigkeit so abgestimmt, daß im Idealfall das teilchenförmige Produkt 84 über zwei geneigte Flächen hinabgleitet bzw. hinabrollt und nicht einfach ungehindert durchfällt. Ein derartiges Abrollen oder Abgleiten erzeugt weniger Turbulenzen innerhalb des Produkts und reduziert damit die Neigung zum Zerstreuen.

Innerhalb des Befülltrichters 110 ist eine Belüftungsplatte 132 vorgesehen, welche einen Weg 113 zum Entweichen der Luft eröffnet, bevor diese in der Schachtel 114 durch herabfallen­ des Produkt eingeschlossen wird. Die Belüftungsplatte 132 liegt unter dem fallenden Produkt, so daß das Entweichen der Luft nicht durch eine größere Produktmasse auf der Klappe be­ hindert wird. Eine Abdeckung 134 an der Oberseite des Belüf­ tungsbereiches in Form einer Platte 132 verhindert, daß das teilchenförmige Produkt in den Entlüftungsbereich gelangt.

Fig. 11 zeigt zeitlupenartig fünf Bewegungsphasen, welche den Füllzyklus unter Verwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion gemäß Fig. 10 veranschaulichen. In Fig. 11A wird der Dosier­ behälter 30 mit einem teilchenförmigen Produkt gefüllt, wel­ ches durch eine geschlossene Klappe am Boden des Behälters zurückgehalten wird.

In Fig. 11B bewegt sich die Rolle 104 in Richtung F, so daß die Klappe 100 geöffnet wird, wobei das teilchenförmige Pro­ dukt auf die Klappe 116 fällt, und zwar vorzugsweise mit einer rollenden oder gleitenden Bewegung, so daß minimale Turbulen­ zen entstehen.

In Fig. 11C hat die Klappe 100 den Boden des Behälters 30 ge­ schlossen. Das teilchenförmige Produkt wird durch die Klappe 116 gehalten, so daß es Zeit erhält, sich abzusetzen. Der Übergang von dem Behälter auf die Klappe ist dabei im wesent­ lichen ohne Turbulenzen erfolgt. Dementsprechend wird prak­ tisch kein Produkt durch Luftströmungen verstreut.

In Fig. 11D wird die Klappe 116 abgesenkt und das Produkt fällt in die Schachtel 114. Da die Klappe 116 in Richtung auf eine Seite der Schachtel 114 hin abgesenkt wird, gleitet das Produkt von der Klappe herunter und fällt ohne Ausbildung eines verschließenden Pfropfens in die Schachtel. Dementspre­ chend entsteht keine Kolbenwirkung, wie sie herkömmlicherweise dann entsteht, wenn ein herabfallendes teilchenförmiges Pro­ dukt den Querschnitt einer Schachtel ganz ausfüllt. Dies führt dazu, daß wenig oder keine Luft am Boden der Schachtel 114 eingeschlossen und komprimiert wird. Stattdessen tendiert die Luft 138 in der Schachtel dazu, über die Seite der Schachtel 114 zu entweichen, welche der Befüllseite gegenüberliegt, wie dies durch den Pfeil K veranschaulicht wird. Diese Luft ent­ weicht unter der Abdeckung 134 des Entlüftungsbereiches, ge­ bildet durch die Platte 132 (vgl. Fig. 10). Anzumerken ist, daß das über die Kante der Klappe 116 herabfallende Produkt sich jenseits der Abdeckung 134 befindet.

In Fig. 11E befindet sich das teilchenförmige Produkt inner­ halb der Schachtel 114. Ein Pfeil in Fig. 11E zeigt die Luft, welche aus der Schachtel entweicht und über den Entlüftungs­ bereich in die Umgebung geht. Dementsprechend bleibt nur noch als weiterer Verfahrensschritt das Verschließen und Abdichten der Verschlußklappen am Boden der Schachtel.

Angesichts der Darstellung in Fig. 11 wird deutlich, daß der Schritt gemäß Fig. 11D noch immer ein vertikales Fallen um­ faßt. Im Hinblick auf den relativ turbulenzfreien zweistufigen Fall aus dem Behälter 30 auf die Klappe 16 und von der Klappe 16 in die Schachtel 114 entsteht aber bei den allermeisten Produkten gleichwohl kein Problem. Allerdings können manche Produkte so leicht und flockig sein, daß sogar dieses zweistu­ fige Herabfallen nicht zuverlässig eine gewisse Verstreuung des Produkts verhindert.

Dementsprechend zeigt Fig. 12 einen siebenstufigen Füllzyklus, während dessen die Schachtel geneigt wird, um Turbulenzen wei­ ter zu reduzieren. Zusätzlich zu den in Fig. 10 dargestellten Komponenten zeigt Fig. 12A Klammern 140, 142, welche an zwei Kettentransporteuren 144, 146 befestigt sind, die durch "X"-Markierungen veranschaulicht sind. Die Bodenkante 148 des Befülltrichters 150 ist geneigt, um eine geneigte bzw. abge­ senkte Schachtel aufzunehmen. Der Befülltrichter 150 umfaßt die Belüftungsplatte 132 und die Abdeckung 134.

Der die Schachtel tragende Transporthalter 26 ist bei 152 mit der Klammer 142 schwenkbar verbunden, so daß der Transport­ halter 26 vor- und zurückschwingen kann, wie dies in den sie­ ben Verfahrensschritten gemäß Fig. 12 veranschaulicht ist. Der Zustand der Schachtel kann durch ein Profil einer Seitenbe­ grenzung gesteuert werden, wie dies im einzelnen in Verbindung mit den Rollen 104, 126 bzw. den Seitenbegrenzungen 106, 128 und Fig. 10 erläutert wurde. Dieses Profil sorgt dafür, daß die Schachtel 114 sich in Richtung des Pfeils K in Fig. 12C neigt bzw. ausschwenkt, nachdem das Produkt von dem Behälter 30 abgegeben wurde und die Klappe 116 erreicht. Bevor das Pro­ dukt von der Klappe 116 in die Schachtel 114 abgegeben wird positioniert das Nockenprofil die Schachtel schräg, wie in Fig. 12D durch den Pfeil L angedeutet. In diesem geneigten Zustand bildet die Seite der Schachtel eine geneigte Verlänge­ rung der schrägen Seite des Befülltrichters 150 (vgl. Fig. 12E), so daß das Produkt im wesentlichen keiner Diskontinuität begegnet. Nachdem die Schachtel befüllt wird, führt sie das Nockenprofil wieder in die senkrechte Position (vgl. Pfeil M, Fig. 12F) zurück.

Schließlich ist festzustellen, daß die Neigung des Befüll­ trichters 150 auf der Seite entgegengesetzt der Neigung in Fig. 10 erfolgt. Dies ist deshalb so, damit die Seite des Be­ fülltrichters im Bereich des zulaufenden Endes der Klappe 316 mit der Seite der Schachtel fluchtet. Dementsprechend ist er­ kennbar, daß die rechte Kante in Fig. 11D des Befülltrichters 110 mit der rechten Kante der Schachtel 114 in der Füllposi­ tion fluchtet, so daß das herabfallende Produkt keiner physi­ kalischen Diskontinuität begegnet. Ebenso fluchtet die rechte Kante des Befülltrichters 150 (siehe F in Fig. 12E) mit der Schachtel in der Füllposition, so daß auch hier keine Diskon­ tinuität entsteht. Aufgrund dieser geneigten Oberflächen hat das Produkt die Neigung, über eine schräge Ebene herabzurollen und fällt nicht geradewegs nach unten.

Es ist auch anzumerken, daß das Seitenbegrenzungsprofil, wel­ ches den Zustand der Schachtel 114 steuert, sehr kompliziert strukturiert ausgebildet sein kann, so daß die Schachtel zu­ nächst in einem großen Winkel geneigt ist und der ursprüng­ liche Fallvorgang langsam beginnt.

Claims (22)

1. Automatische Verpackungsmaschine zum Abfüllen von teilchen­ förmigen Produkten in eine Schachtel, gekennzeichnet durch we­ nigstens drei Transporteinrichtungen, die vertikal übereinan­ der angeordnet sind, wobei eine oberste Transporteinrichtung eine Mehrzahl von Dosierbehältern zum Dosieren vorbestimmter Portionen des teilchenförmigen Produkts trägt, wobei eine mittlere Transporteinrichtung Einrichtungen zum Weiterleiten der Portionen während der Übertragung dieser Portionen von den Dosierbehältern zu den Verpackungsbehältern trägt, und wobei die untere Transporteinrichtung die Verpackungsbehälter zu Positionen bringt, wo sie mit den übertragenen Portionen über die Überleitungseinrichtungen beladen wird, sowie Einrichtun­ gen zum Übertragen des Produkts in wenigstens zwei verschiede­ nen Schritten von den Dosierbehältern zu den Überleitungsein­ richtungen und dann in die Verpackungsbehälter, wobei jeder dieser Schritte über eine geneigte Ebene führt.

2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dosierbehäl­ ter, deren Boden in Form einer Verschlußklappe ausgebildet ist, welche von einer geschlossenen in eine geneigte Position bringbar ist, so daß das Produkt von dieser Klappe herunter­ gleitet.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußklappe eine geneigte Ebene in einer solchen Position bildet, daß das Produkt rollend von der Ebene abgeführt wird.

4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überleitungseinrichtungen eine Auflageklappe umfassen, welche das Produkt aufnimmt, wenn es von der Schließklappe gleitet, sowie daß Einrichtungen vorgesehen sind, um anschließend die Aufnahmeklappe in eine einer geneigten Ebene entsprechenden Position zu bringen, so daß das Produkt von der Klappe in den Verpackungsbehälter gleitet.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageklappe die zweite geneigte Ebene ausbildet und einen Winkel aufweist, der das Abrollen des Produkts beim Verlassen dieser geneigten Ebene begünstigt.

6. Maschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Entlüftungs­ einrichtungen an den Überführungseinrichtungen, welche dazu dienen, Luft aus dem Verpackungsbehälter entweichen zu lassen, wenn dieser mit Produkt befüllt wird.

7. Maschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Belüf­ tungsplatte an den Überführungseinrichtungen, wobei die Belüf­ tungsplatte einen Durchlaß für entweichende Luft aus der Schachtel bildet, der in die freie umgebende Atmosphäre unter dem herabfallenden Produkt hindurchführt.

8. Maschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtun­ gen zum Neigen des Verpackungsbehälters, damit eine Seite des Behälters eine geneigte Ebene ausbildet, über welche das Pro­ dukt beim Befüllen des Behälters hineingleiten kann.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verpackungsbehälter um einen Winkel geneigt wird, der das Produkt abrollend abgleiten läßt.

10. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Transporteinrichtung Einrichtungen zum Entladen einer Mehrzahl von Dosierbehältern in einen einzigen Verpackungsbe­ hälter umfaßt, wobei die Gesamtmenge des Produkts größer sein kann als die dosierten Einzelportionen.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierbehälter durch zwei Karussellanordnungen getragen wer­ den, welche voneinander einen Abstand aufweisen und eine Allee durch das so gebildete System ausbilden, wobei sich Transport­ einrichtungen durch die so gebildete Allee erstrecken, um Großbehälter in Abfüllpositionen zu bringen, wobei weiterhin Einrichtungen an zwei aufeinanderfolgenden Positionen vorgese­ hen sind, um Produkt aus einer Mehrzahl von Dosierbehältern in eine der Großpackungen an jeder der aufeinanderfolgenden Posi­ tionen einzufüllen und zum Betrieb der Transporteinrichtung zur Bewegung der Großpackungen durch die aufeinanderfolgenden Positionen derart, daß eine Großpackung jeweils an einer der Füllpositionen beladen wird.

12. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierbehälter an zwei Karussellanordnungen angeordnet sind, welche einen Abstand voneinander derart aufweisen, daß eine Art Allee durch das System gebildet wird, wobei Transportein­ richtungen sich durch diese Allee erstrecken und Großpackungen in wenigstens eine Füllposition transportieren, und wobei Ein­ richtungen zum Einleiten von Produkt aus einer Mehrzahl von Dosierbehältern in einen der Großbehälter vorgesehen sind, wo­ bei die Transporteinrichtung danach so in Bewegung gesetzt wird, daß ein erster befüllter Großbehälter von der Befüllpo­ sition weg und ein anderer Großbehälter in Befüllposition ge­ bracht wird.

13. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierbehälter durch zwei Karussellanordnungen getragen wer­ den, welche einen Abstand voneinander aufweisen und eine Art Allee durch das System ausbilden, wobei sich Transporteinrich­ tungen durch diese Allee erstrecken, um Großpackungen in we­ nigstens eine Befüllposition zu bringen, und wobei Einrichtun­ gen zum Überleiten von Produkt aus einer Mehrzahl von Dosier­ behältern in diese Großpackungen vorgesehen sind, wobei danach die Transporteinrichtung zur Bewegung der Großpackungen so be­ tätigt wird, daß eine erste Großpackung von einer Befüllposi­ tion weg und eine andere Großpackung in die Befüllposition ge­ bracht wird.

14. Verpackungsmaschine gekennzeichnet durch einen Dosierbe­ hälter zur Dosierung einer Portion des zu verpackenden Pro­ dukts in einer automatischen Verpackungsmaschine, wobei der Dosierbehälter zwei teleskopartig ineinandergeschobene Röhren umfaßt, die durch obere bzw. untere Platten gehalten werden und entsprechend dem Heben oder Absenken der oberen Platte ausziehbar oder zusammenschiebbar sind, wobei Schließklappen vorgesehen sind, und wobei die Dosierbehälter einen offenen Boden aufweisen, der durch die Schließklappen verschlossen ist, wobei weiterhin Einrichtungen zum Öffnen der Schließklap­ pen um einen bestimmten, beschränkten Betrag vorgesehen sind, um auf diese Weise eine schiefe Ebene auszubilden, über welche das Produkt herausgleiten kann, um den Dosierbehälter zu leeren.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der unteren der teleskopartigen Röhren eine geneigte Oberfläche aufweist, um Produkt auf diese Platte zu führen.

16. Maschine nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Einrich­ tungen zur Bewegung des Dosierbehälters und eine darunter an­ geordnete Auflageklappe, welche so angeordnet ist, daß sie sich mit dem Dosierbehälter bewegt und durch diesen beladen werden kann, wobei weiterhin Einrichtungen vorgesehen sind, um diese Auflageklappe um einen Winkel zu neigen, der es ermög­ licht, daß das aus dem Dosierbehälter abgegebene Produkt von der Auflageklappe rutscht, wobei das Produkt aus dem Dosier­ behälter über die Auflageklappe in einem zweistufigen Vorgang zu einem anderen Ort transferiert werden kann.

17. Maschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Mehr­ zahl von Auflageklappen und Einrichtungen zum Überleiten von Produkt von einer Mehrzahl dieser Auflageklappen in darunter­ liegende Behälter, wobei größere Produktmengen eingefüllt werden.

18. Maschine nach Anspruch 17, gekennzeichnet, durch Einrich­ tungen zum Bewegen der unten angeordneten Behälter schritt­ weise derart, daß sie mit größeren Produktmengen beladen werden.

19. Maschine nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Einrich­ tungen zum Neigen der unten angeordneten Behälter zur Aufnahme von einzufüllendem Produkt ohne den Einschluß von Luft in dem Behälter, wenn das Produkt übergeleitet wird.

20. Maschine zum Verpacken eines leichten und flockigen teil­ chenförmigen Produkts, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Überleiten einzelner, diskreter Portionen des Produkts in Schachteln sowie Einrichtungen zur Verhinderung eines Luftein­ schlusses in den Schachteln beim Befüllen mit dem Produkt.

21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern von Lufteinschlüssen durch eine Entlüftungsleitung unterhalb des Produkts gebildet sind, wenn das Produkt in die Schachteln abgefüllt wird.

22. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern von Lufteinschlüssen Einrichtun­ gen zum Neigen der Schachteln beim Füllen umfassen.