DE4302014C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Tuben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Füllen von auf Paletten angeordneten Tuben.

Es sind Vorrichtungen zum Abfüllen von Tuben bekannt, bei denen die Tuben paarweise aus einem Magazin gegriffen, gefüllt, ver­ schlossen und anschließend auf ein Entladeband zur weiteren Verpackung abgelegt werden. Die bereits mit dem Schraubver­ schluß, versehenen und an ihrem rückwärtigen Ende offenen Tuben werden in der Regel kopfüber gehandhabt. Diese Vorrichtung benötigt sehr schnelle Arbeitsabläufe um einen ausreichenden Durchsatz zu ermöglichen. Die erreichbaren Durchsätze liegen im Bereich von 150 Tuben pro Minute. Kürzere Arbeitszyklen sind wegen der damit verbundenen hohen Beschleunigung bei der Hand­ habung der Tuben und wegen einer erforderlichen Mindestdauer einzelner Verfahrensschritte, zum Beispiel beim Verschweißen der offenen Tubenenden, kaum mit einem vernünftigen Aufwand zu realisieren. Ein weiterer Nachteil bei dem bekannten Verfahren besteht darin, daß die Anlieferbehälter, in denen die offenen Leertuben angeliefert werden, nach dem Entnehmen der Tuben entsorgt werden müssen, was unter umweltpolitischen Gesichts­ punkten unerwünscht ist.

Die DE-U 18 90 164 zeigt eine Tubenabfullmaschine, bei der die Tuben reihenweise aus einem Umkarton entnommen werden. Diese Maschine hat einen vergleichsweise geringen Durchsatz. Um den Durchsatz einer derartigen Maschine zu erhöhen, bedarf es hoher Umsetzgeschwindigkeiten, die zu einer höheren Abnutzung der Werkzeuge als auch zu Beschädigungen der Tuben fuhren können. Die GB 1 593 203 zeigt eine Greifvorrichtung, die in der Lage ist, Behälter in einem Karton zu erfassen und in beiden Raum­ richtungen gleichzeitig zu spreizen bzw. zu verdichten. Diese Maschine hat jedoch einen sehr komplizierten Aufbau und ist da­ her sehr kostenaufwendig. Weiterhin ist es mit dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich, die Größe des Spreizvorgangs in bei­ den Richtungen der Anordnungsebene der Tuben unterschiedlich zu gestalten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Art eine Be­ füllung von Tuben in einem hohen Durchsatz bei niedrigen Betä­ tigungsgeschwindigkeiten der Greif-, Behandlungs- und Befül­ lungsvorrichtungen erlauben, und die einen deutlich gerin­ geren spezifischen Energiebedarf aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der entsprechenden Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung werden bereits zum Anliefern der offenen Leertuben diejenige Paletten verwendet, auf denen die gefüll­ ten Tuben schließlich zum Verkauf angeboten werden. Die Tuben sind hingegen auf diesen Verkaufspaletten sehr eng beabstan­ det, weil eine dichte Packung der Tuben auf den Paletten auf­ grund des begrenzten Platzbedarfs in den Verkaufstätten er­ wünscht ist. Die Tuben werden somit zu Beginn des Verfahrens in einer Entnahme bzw. Beschickungseinrichtung zumindest reihenweise, vorzugsweise zweidimensional, d. h. al­ le Tuben auf der Palette gleichzeitig gegriffen und in eine erste Richtung gespreizt, d. h. deren gegenseitigen Abstände werden vergrößert. Wenn alle Tuben der Palette gleichzeitig gegriffen werden, werden diese nach dem Spreizen in der ersten Richtung anschließend in der zweiten Raumrichtung gespreizt. Vorzugsweise werden die Tuben zwischen den Spreizvorgängen ab­ gestellt und erneut gegriffen. Hierdurch kann der apparative Aufwand gering gehalten werden. Die Tuben werden vorzugsweise in einem ersten Arbeitsschritt gegriffen, in der ersten Rich­ tung gespreizt und anschließend abgestellt. Daraufhin werden die abgestellten Leertuben in einem zweiten Verfahrensschritt wieder gegriffen, in der zweiten Richtung gespreizt und in Halterungen einer Fördereinrichtung überführt, auf der die Tuben die einzelnen Stationen der Abfüllvorrichtung durchlau­ fen.

Die Tuben werden vorzugsweise nach dem Überführen in die Halte­ rungen bezüglich ihrer Drehstellung ausgerichtet. Dies ist wichtig für den Verschließvorgang der dem Füllen nachgeordnet ist. Beim Verschließen wird der zylindrische Tubenkörper im Bereich seiner rückwärtigen Einfüllöffnung zusammengepreßt und verscheißt, verkrimpt bzw. verklebt. Die Tube erhält hierbei ihre typische Tubenform. Es ist hierbei jedoch erwünscht, daß die Beschriftung der Tube auf dem nach dem Verpressen abge­ flachten Bereich steht, und nicht im Bereich der stark geknick­ ten Ecken der Verschweißung.

Die Tuben werden in einer sehr zuverlässigen und konstruktiv einfachen Ausführungsform der Erfindung in Halterungen gehal­ ten, in denen die Tuben über eine Reibkupplung drehsicher in ihrer Position gehalten werden. Durch ein Anheben der Halte­ rung mittels eines Stempels kann der Reibeingriff der Halte­ rung gelöst und die Tube in eine gewünschte Drehstellung ge­ dreht werden. Die Ausrichtung der Tube wird daher vorzugs­ weise mittels eines optischen Detektors realisiert, in dessen Strahlenbereich die Tube gleichzeitig mit dem Entkuppeln der Halterung angehoben wird. Der Detektor liest eine auf der Tube angebrachte Markierung und kann in Abhängigkeit von dieser Markierung die Tube in eine definierte Stellung drehen.

Vor dem Abfüllen werden die Tuben reihenweise mit einem steri­ lisierenden oder inerten Gas ausgeblasen, um Verunreinigungen, die die Qualität des später eingefüllten Produkts beeinträch­ tigen könnten, zu beseitigen. Gleichzeitig wird eine spätere Oxidierung des Produkts durch in der Tube vorhandenen Restsau­ erstoff vermieden.

Die Tuben werden in der Abfüllvorrichtung reihenweise gleich­ zeitig gefüllt. Beim Füllen wird in das rückwärtige zylindri­ sche Ende der Tube ein Füllrohr bis zum vorderen Ende der Tube eingeführt, dessen Durchmesser nur geringfügig kleiner als der Tubendurchmesser ist. Beim Hochziehen wird das einzufüllende Produkt mit einer Geschwindigkeit ausgestoßen, die etwas höher als die Geschwindigkeit beim Hochziehen des Füllrohres ist. Auf diese Weise wird eine weitgehend blasenfreie Befüllung der Tube erreicht. Die Anzahl der in einer Reihe gleichzeitig be­ füllten Tuben liegt zwischen 5 und 20, vorzugsweise zwischen 10 und 15.

Nach dem Füllen werden die Tuben an ihrem rückwärtigen Ende verklebt oder verschweißt. Der Abstand der in einer Reihe ange­ ordneten Tuben ist daher vorzugsweise so groß, daß die in einer Reihe stehenden Tuben durch zwei Preß- und/oder Heizbacken gleichzeitig verschlossen werden können, ohne daß sich die linear aufeinanderzu geweiteten Schweißstellen berühren. Der Abstand sollte daher vorzugsweise etwas größer als der halbe Tubenumfang sein. In diesem Zusammenhang macht sich das erfin­ dungsgemäße Verfahren darin positiv bemerkbar, daß aufgrund der größeren Anzahl gleichzeitig verschweißter Tuben die Takt­ zahl verringert und damit die Schweißdauer gegenüber herkömm­ lichen Verfahren erhöht werden kann. Dies führt zu einer quali­ tativen Verbesserung der Verschweißung, die sich in einer ge­ ringeren Ausfallrate äußert. Nach dem Verschweißen oder Verkle­ ben können die Tuben in dem linear aufgeweiteten Bereich mit einem Identifizierungscode zur Identifizierung der Charge oder des Bearbeitungsdatums etc. versehen werden. Der Code kann auf das Tubenende entweder aufgedruckt oder aufgeprägt werden.

Nach dem Verschweißen werden alle Tuben um einen Winkel un­ gleich den Richtungen der Reihen und Spalten und deren Diagona­ len auf den Verkaufspaletten (in der Regel 0, 45 oder 90°) ge­ dreht, wodurch sich diese wieder in geringen Abständen auf der Verkaufspalette verdichten lassen ohne daß sich die linear aufgeweiteten verschweißten Tubenenden der benachbarten Tuben stören. Die Tuben werden vorzugsweise in einem Winkel von 20 bis 60° gegeneinander verdreht.

Die verdrehten Tuben werden nach dem Verschließen wiederum von einer Greifanordnung gegriffen und in einer ersten Richtung verdichtet. Anschließend werden sie abgestellt, erneut gegrif­ fen und in der zweiten Richtung verdichtet.

Die Verdichtung erfolgt in dem gleichen Maße, in dem zu Beginn des Verfahrens die Verspreizung der Tuben erfolgte. Dies be­ ruht darauf, daß die gefüllten Tuben wieder auf die gleichen Paletten aufgesetzt werden, auf denen sie angeliefert wurden. Dies sind die Verkaufspaletten, auf denen die Ware dem Endver­ braucher in einem Supermarkt oder Einzelhandelsgeschäft zum Verkauf angeboten wird. Diese Verkaufspaletten werden, z. B. auf einem Förderband, in der gleichen Geschwindigkeit vom An­ fang der Abfüllvorrichtung zu deren Ende hin transportiert, so daß die Tuben nach dem Abfüllen in dieselbe Palette gestellt werden können, auf der sie angeliefert wurden. Dies ist unter umweltpolitischen Gesichtspunkten sehr vorteilhaft, da die Verwendung von speziellen Verpackungen für den Transport der ungefüllten Tuben entfällt. Die Erfindung stellt somit einen Beitrag zur Müllvermeidung dar.

Durch die größere Anzahl der gleichzeitig bearbeiteten Tuben gegenüber herkömmlichen Verfahren kann die Taktzeit verringert und damit die Dauer der Bearbeitungsperioden erhöht werden. Dies wiederum ermöglicht die Verwendung von Antrieben mit ei­ ner geringeren Leistung, so daß der Energiebedarf pro Abfüllen einer Tube trotz einer Erhöhung des Durchsatzes von 150 Tuben pro Minute bei herkömmlichen Anlagen auf 500 Tuben pro Minute verringert werden kann. Dieser hohe Durchsatz prädestiniert die Verwendung der Maschine für den Konsum- und den Food-Be­ reich, z. B. für Zahnpasta, Senf, Ketchup etc.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der sche­ matischen Zeichnung beschrieben. Diese zeigt eine Aufsicht auf eine Tubenfüllvorrichtung. Die Tubenfüllvorrichtung 10 besteht aus einer mit A, B, C, D bezeichneten Förderstrecke für die Verkaufspaletten der Tuben und einer Förderstrecke für die aus den Paletten entnommenen und in die Halterungen überführten Tuben durch die unterschiedlichen Arbeitstationen der Füllvor­ richtung 10.

Die Tubenfüllvorrichtung 10 wird an der Beschickungsstation 12 mit einer eine Umverpackung enthaltenden Verkaufspalette mit Leertuben beschickt. Mit dem Förderband A wird die Verkaufspa­ lette mit Umverpackung zu der Station 14 gefördert, wo, z. B. durch eine automatische Vakuumvorrichtung, die Umverpackung von der Verkaufspalette entfernt wird. Die Umverpackung wird daraufhin, z. B. auf einem unterhalb des Förderbandes für die Verkaufspaletten angeordneten Förderband, zum Ende der Tuben­ füllvorrichtung transportiert, wo die Umverpackung wieder auf die mit gefüllten Tuben bestückten Verkaufspalette aufgesetzt wird. Die Palette wird durch das Förderband B anschließend in die Entnahmestation 16 transportiert, wo alle 5 _* 10 Tuben auf der Verkaufspalette durch eine nicht dargestellte Greifanord­ nung gleichzeitig entnommen werden. In der Station 18 werden die entnommenen Tuben zuerst in y-Richtung gespreizt und abge­ stellt. Dort werden sie dann erneut gegriffen und in der Stati­ on 20 in x-Richtung gespreizt und in Halterungen einer Förder­ einrichtung 21 für den Transport durch die Tubenfüllvorrich­ tung eingesetzt. Die veränderten Dimensionen der Tuben beim Spreizen bzw. Vergrößern der gegenseitigen Abstände sind durch die Rechtecke in den Stationen 16, 18 und 20 schematisch darge­ stellt.

Ab Station 20 erfolgt die weitere Verarbeitung der in den Hal­ terungen befindlichen Tuben immer reihenweise gleichzeitig. In Station 22 werden die Tuben in den Halterungen auf das Niveau von optischen Sensoren angehoben. Dabei werden die über eine Reibkupplung in ihrer Lage drehsicher gehaltenen Halterungen entkuppelt, so daß die Tuben frei gedreht werden können. Nach dem Erkennen einer auf der Tube angeordneten Markierung werden die Tuben wieder eingekuppelt, so daß sie alle gleich ausge­ richtet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden jeweils 5 Reihen a 10 Tuben gleichzeitig bearbeitet.

In der Station 24 werden die Tuben gereinigt und begast, um Schmutz und/oder Sauerstoff aus den leeren Tuben zu entfernen. In der Station 26 werden die Tuben anschließend, beispielswei­ se unter Schutzgas, gefüllt.

Die Dosierpumpe für die Füllvorrichtung 26 ist mit dem Bezugs­ zeichen 28 versehen. In der Station 30 werden die Tuben ver­ schweißt. Hierbei werden die nach oben weisenden offenen Tuben­ enden zwischen zwei quer zur Förderrichtung ausgerichteten beheizten Preßbacken verschweißt. Hierbei kann gleichzeitig eine Markierung in das Tubenende eingeprägt werden, die die Charge und/oder die Parameter der Abfüllung wiedergeben.

Das Kodieren kann auch in der nächsten Station 32 erfolgen, in der die Tuben alle in die gleiche Richtung gedreht werden, so daß sich die linear erweiterten Tubenenden beim nachfolgenden Verdichten nicht gegenseitig behindern. In der Station 34 wird abgewartet, bis 5 Reihen a 10 Tuben angelangt sind. Die nun in der Station 34 befindliche Anzahl der Tuben entspricht genau der Anzahl der Tuben in der Verkaufspalette. Nach dem Erreichen der erforderlichen Anzahl an Tuben werden diese von einer Greifvorrichtung gleichzeitig gegriffen, in x-Richtung ver­ dichtet und in der Station 36 abgestellt. Dort werden die Tuben erneut gegriffen, in y-Richtung verdichtet und in die Verkaufs­ palette in der Einstellstation 38 eingesetzt die inzwischen über die Förderbänder C und D die Station 38 erreicht hat. In der Station 40 wird die unter den Förderbändern B bis D trans­ portierte Umverpackung wieder durch eine automatische Vorrich­ tung auf die Verkaufspaletten aufgesetzt. Von dort können die für den Verkauf fertig verpackten und gefüllten Tuben für eine, eventuell automatische, Stapelung entnommen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Füllen von Tuben, bei dem leere Tuben angelie­ fert, gefüllt und verschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die leeren Tuben auf Verkaufspaletten für den Endabnehmer angeliefert, alle Tuben gleichzeitig aus der Palette entnommen, vor dem Abfüllen gespreizt und nach dem Verschließen wieder verdichtet und in die gleiche Verkaufspalette eingestellt werden, wobei die Spreizung und Verdichtung der Tuben nacheinan­ der in beiden Richtungen (x, y) der Förderebene einer Abfüllvor­ richtung (10) durchgeführt wird.

2. Tubenfüllvorrichtung für auf Paletten zweidimensional ange­ ordnete Tuben mit:

• - einer Entnahme- (16) und Spreizvorrichtung (18, 20) zum flä­ chenweise Greifen und anschließenden Spreizen der Tuben, die ei­ ne erste Vorrichtung zum Greifen (16), Spreizen in der ersten Richtung (y) und Abstellen (18) der Tuben und eine zweite Vor­ richtung zum Greifen der abgestellten Tuben, Spreizen in der zweiten Richtung (x) und Einsetzen der Tuben in die Halterungen der Fördereinrichtung aufweist,
• - einer Fördereinrichtung (21) mit Halterungen für die Tuben,
• - einer Fülleinrichtung (26) zum Füllen der Tuben,
• - einer Verschließeinrichtung (30) zum Verschließen der offenen Tubenenden, und
• - einer Einstellvorrichtung, die eine erste Vorrichtung zum Ent­ nehmen (34) der Tuben aus den Halterungen, Verdichten (36) der Tuben in der ersten Richtung (x) und Abstellen der Tuben und ei­ ne zweite Vorrichtung zum Verdichten (38) der Tuben in der zwei­ ten Richtung (y) und Einsetzen in die Verkaufspalette aufweist.

3. Tubenfüllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördereinrichtung (A; B; C; D) für den automatischen Transport der Verkaufspaletten von der Entnahmestation (16) bis zur Einstellstation (38) vorgesehen ist.

4. Tubenfüllvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (14, 40) zum Abnehmen und Aufsetzen einer Umverpackung von der/auf die Verkaufspalette vorgesehen ist.

5. Tubenfüllvorrichtung nach einem der Anspruche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuben in den Halterungen über eine Reibkupplung drehfest gehalten sind.

6. Tubenfüllvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen über eine Rutschkupplung in eine entkuppelte Stellung anhebbar sind.

7. Tubenfüllvorrichtung nach einem der Anspruche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (22) zum gleichsinnigen Ausrichten der Tu­ ben vorgesehen ist.

8 . Tubenfüllvorrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuben zum Ausrichten in den Erfassungsbereich eines op­ tischen Detektors angehoben werden, dessen Signal zur Steuerung der Ausrichtbewegung der Tuben dient.

9. Tubenfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (30) zwei quer zur Förderrichtung (x) ausgerichtete, gegebenenfalls beheizte Preßbacken aufweist.

10. Tubenfüllvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschließeinrichtung (30) eine Einrichtung (32) zum Verdrehen der Tuben in eine Drehposition nachgeordnet ist, die von der Richtung der Reihen und Spalten und der entsprechenden Diagonalen in den Verkaufspaletten abweicht.