DE4421967A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Zuführen von Teilen über ein Gefälle, z. B. zum Füllen von Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen von Teilen über ein Gefälle in den Innenraum eines darunterstehenden Behälters, sowie auf ein zugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 10.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der FR-PS 1 066 367 bekannt.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zum Zuführen von Teilen über ein Gefälle, welche unter besonderer Berücksichtigung des möglichen Einsatzes bei der Fertigstellung bzw. Verpackung von Behältern für kleine Spielzeuge, Hals- und/ oder Armbänder oder dergleichen entwickelt wurden, die dazu vorgesehen sind, als Überraschungen in Lebensmittelprodukte oder dergleichen eingebracht zu werden.

Auf diesem Anwendungssektor ist seit vielen Jahren die Lösung bekannt, bei welcher das Überraschungsstück in den Innenraum eines Behälters (üblicherweise als "Tönnchen" oder "Überraschungsei" bezeichnet) eingebracht wird, welcher aus zwei becherförmigen Elementen besteht, die in einer Lage miteinander verbunden werden, in der sie sich mit ihrem Öffnungsabschnitt frontal gegenüberstehen.

Sehr häufig handelt es sich bei der Überraschung um ein Stück, das zusammenzubauen (zusammenzusetzen) ist, und in den Innenraum des Behälters muß neben den Bestandteilen der Überraschung auch ein Blättchen oder Zettel eingelegt werden, der die Anleitung zum Zusammenbau enthält, und/oder ein Stück Folie mit Abziehbildern zur Anbringung auf der Überraschung:
Üblicherweise wird solch ein Blättchen bzw. werden solche Folien röhrchenförmig aufgerollt, damit sie in den Innenraum eines der becherförmigen Körper eingelegt werden können und dort durch dessen Wandung geschützt sind.

Angesichts der erhöhten Geschwindigkeiten bei der Herstellung der Produkte, in welche der Behälter eingeführt werden soll (dies gilt vor allem dann, wenn es sich um großtechnisch hergestellte Süßwaren handelt), und unter Berücksichtigung des Bestrebens, die Kosten der Überraschung so niedrig wie möglich zu halten, ist mit Sicherheit eine Möglichkeit wünschenswert, den Behälter automatisch herzustellen, vor allem hinsichtlich der folgenden Arbeitsgänge:

• - Entnahme der Bestandteile der Überraschung zu deren Einführung in den Innenraum des Behälters,
• - Einführen der Teile in den Innenraum des Behälters (üblicherweise in den Hohlraum eines der becherförmigen Teile, die den Behälter bilden), zusammen mit dem Blättchen bzw. den Zetteln, welche die Anleitung zum Zusammenbau und/oder die Abziehbilder zu Dekorationszwecken enthalten, und
• - Zusammenfügen des Behälters durch Aneinandersetzen der beiden becherförmigen Teile, die den Behälter selbst bilden.

Bisher war es praktisch unmöglich, die vorstehend aufgeführten Arbeitsgänge zur Handhabung in völlig automatisierter Weise auszuführen. Damit waren die Hersteller gezwungen - um die effektive Vollständigkeit des Endprodukts zu gewährleisten (vor allem im Hinblick darauf, daß sich alle Teile der Überraschung im Inneren des Behälters befinden, und darauf, daß das bzw. die Blättchen auch tatsächlich eingelegt ist bzw. sind und der Behälter sicher geschlossen ist) - zu manuellen Verpackungstechniken zurückzugreifen, woraus sich erhebliche organisatorische Probleme und Schwierigkeiten hinsichtlich der Kosten und vor allem der hygienischen Bedingungen des Endprodukts ergaben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Problem des automatischen Eingebens der Bestandteile der Überraschung in den Innenraum des Behälters zu lösen, wobei die vorstehend aufgeführten anderen Probleme durch die Erfindungen gelöst werden, die jeweils Gegenstand anderer Patentanmeldungen derselben Anmelderin vom gleichen Datum sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch das zugehörige Verfahren nach dem Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind den zugeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird nun die Erfindung rein beispielhaft ohne jede Einschränkung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im einzelnen beschrieben, in welcher:

Fig. 1 eine allgemeine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Aufriß ist, und

Fig. 2 bis 4 weitere Ansichten sind, die im wesentlichen der Fig. 1 entsprechen und die Abfolge der einzelnen Schritte im Betriebsablauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.

Wie vorstehend bereits ausgeführt eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz (beispielsweise) bei der Durchführung des Füllvorgangs bei einem Behälter C mit im wesentlichen becherförmiger Ausbildung, welcher in eine entsprechende Öffnung mit vertikaler Achse eingesetzt wird, die in einem Aufnahmeträger V bzw. einer Aufnahmepalette so vorgesehen ist, daß sie so gedreht werden kann, daß ihr Öffnungsbereich nach oben gekehrt ist. Insbesondere sollen in den Behälter C kleine mechanische Teile eingebracht werden, die beispielsweise die Teile eines kleinen zusammenbaubaren Spielzeugs, eines Hals- oder Armbands, usw. (der "Überraschung") darstellen und dazu bestimmt sind, in den Innenraum des Behälters C während dessen Vervollständigung mit einem weiteren becherförmigen Teil einlegt zu werden, welches auf dem Öffnungsabschnitt des Behälters C frontal angeschlossen wird.

Im allgemeinen werden die hier angesprochenen Teile dadurch zugeführt, daß sie von oben nach unten fallen (unter Berücksichtigung der Kriterien, die im folgenden noch weiter erläutert werden).

Insbesondere wird davon ausgegangen, daß der Behälter C, der zur Aufnahme eines in seinen Innenraum fallenden Teiles P1, das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt wird, vorgesehen ist, anfänglich nicht leer ist, sondern in seinem Inneren bereits andere Teile P2, P3 sowie ein oder mehrere Blättchen F (beispielsweise die Anleitung zum Zusammenbau der Überraschung und/oder ein Blättchen mit Abziehbildern zum Verzieren) enthält, die röhrchenförmig aufgerollt und so angeordnet sind, daß sie durch die seitliche Oberfläche des Behälters C geschützt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist, ist insbesondere dazu bestimmt, daß sie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgendes veranlaßt:

• - das Teil P1 wird in den Innenraum des Behälters C so eingeführt, daß seine Richtung mit der größeren Erstreckung im wesentlichen in der Vertikalen ausgerichtet ist, und
• - das Einsetzen des Teils P1 in den Innenraum des Behälters C wird in einer Weise ausgeführt, daß dabei jede Störung mit den Teilen P2, P3 (wobei die Anzahl dieser zuvor schon in den Behälter C eingesetzten Teile absolut nicht auf zwei beschränkt ist, wie dies bei dem hier dargestellten Beispiel der Fall ist, sondern jede Anzahl sein kann) und mit den Blättchen F vermieden wird, die über den Öffnungsabschnitt des Behälters C nach oben überstehen können.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Konstruktion zur Zuführung der Teile P1 über ein Gefälle einen üblicherweise rohrförmigen Kanal 2 mit einem unteren Ende 3 auf, das in der Art eines Flötenmundstücks zugeschnitten ist, während der Kanal 2 in vertikaler Lage steht bzw. vorzugsweise zumindest leicht gegenüber der Vertikalen so geneigt ist, daß sich die am flötenmundstückförmig geschnittenen Ende 3 ausgebildete Austrittsöffnung über dem darunterstehenden Behälter C öffnet (wobei üblicherweise dieser Zuschnitt unter einem Winkel von rund 300 gegenüber der Hauptachse des Kanals 2 ausgeführt ist, welcher zylinderförmig ist).

Die taktweise Zuführung der einzelnen Teile P1 in den Innenraum des Kanals 2 erfolgt von oben her mit Einrichtungen, die im folgenden als bekannt vorausgesetzt werden; und zwar kann die Zuführung in besonders vorteilhafter Weise mittels der den Gegenstand einer Patentanmeldung derselben Anmelderin vom gleichen Datum bildenden Vorrichtung erfolgen.

Das Ende 3 des Kanals 2, welches die Mündung bildet, durch welche die Teile P1 in den Innenraum des darunterstehenden Behälters C fallen gelassen werden, ist mit einem Klappenteil 4 verschlossen (das in den nachfolgenden Ansprüchen als "Verschlußeinrichtung" bezeichnet wird), das durch ein Betätigungsteil (beispielsweise ein strömungsmittelgesteuertes Spannteil 5) gesteuert wird.

Dabei ist der Umstand von besonderer Bedeutung, daß die Klappe 4, die gegenüber einer oberen Achse X4 angelenkt ist, die im wesentlichen in horizontaler Richtung verläuft, gleichzeitig die Mündung 3 mehrerer untereinander gleicher Auslaßkanäle 2 "bedienen" kann. Dadurch ist es somit möglich, mehrere Kanäle 2 mit gleichem Aufbau wie der vorstehend erläuterte Kanal, in einer Mehrfachstation zusammengefaßt werden können, um so den gleichzeitigen Austritt identischer Teile P1 in die Innenräume von Behältern C in entsprechender Anzahl zu ermöglichen (beispielsweise von vier Behältern C), welche im Aufnahmeträger V in einer Reihe ausgerichtet sind.

Zu diesem Zweck ist der Aufnahmeträger V üblicherweise im wesentlichen gesenkförmig ausgebildet und wird auf einem Förderer K (z. B. einem Bandförderer) in horizontaler Richtung zu den Punkten bewegt, die in Fig. 1 unter dem Bezugszeichen 4 zu erkennen sind.

Die Vorschubbewegung des Aufnahmeträgers V erfolgt vorzugsweise schrittweise, damit in dem Augenblick, in dem die Teile P1 durch Hineinfallen in den Innenraum des Behälters C zugeführt werden, dieser Behälter sich in stationärer Position bezüglich des darüberstehenden Kanals 2 befindet.

Auf der dem Kanal 2 bezüglich der gedachten vertikalen Ebene, die durch die Mittelachse des Behälters C definiert wird, gegenüberliegenden Seite ist ein Einführelement 6 angebracht, das aus einer kleinen Zunge aus beruhigtem Stahl besteht und auf der Stange bzw. Spindel eines strömungsmittelgesteuerten Betätigungsteils 7 angeordnet ist, bei dem es sich im typischen Fall um ein Spannteil handelt. Insgesamt ist diese Zunge so angeordnet daß sie durch die Betätigung des Spannteils 7 selektiv folgende Gleitbewegungen ausführen kann:

• - zwischen einer Ruhestellung (Fig. 1), in welcher das untere Ende der Zunge 6 (die im allgemeinen gegenüber der Vertikalen um einen Winkel von beispielsweise rund 30° so geneigt ist, daß sie in etwa parallel zur Klappe 4 verläuft, wenn letztere die Mündung 3 verschließt) sich in einem gewissen Abstand über dem Aufnahmeträger V und damit dem Behälter C befindet, so daß sie nicht den horizontalen Vorschubweg des Aufnahmeträgers V auf dem Förderer K beeinträchtigt; und
• - einer Wirkstellung (Fig. 2), in welcher die Zunge zum Behälter C hin ausgefahren ist und dabei mit ihrem unteren Ende in den Behälter C eindringt, und zwar auf einer Seitenwand desselben und genauer gesagt auf der Seitenwand, die der Seite zugewandt ist, von welcher die vom Kanal 2 herausfallenden Teile P1 ankommen.

Die Abfolge der Funktionsschritte der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von einer ganz allgemein angegebenen Steuerung Antriebseinheit U gesteuert (welche aus einer elektronischen Zentraleinheit und im typischen Fall aus einer sogenannten logischen programmierbaren Steuerung PLC besteht), die entsprechend den Befehlen auf das Betätigungsteil 5 für die Klappe 4 und auch auf das Betätigungsteil 7 für die Zunge einwirkt, die sie von der Einheit erhält, die den Betriebsablauf der Maschine überwacht, deren Bestandteil die Vorrichtung 1 darstellt, so daß die einzelnen Arbeitsschritte in der nachstehend beschriebenen Abfolge ausgeführt werden können.

In einem ersten Schritt wird der Förderer K so vorwärts bewegt, daß er einen Behälter C (bzw. noch besser eine Gruppe oder Reihe von Behältern C) in vertikaler Ausrichtung zu einem Punkt unterhalb der Austrittsöffnung 3 des Kanals 2 (und der Kanäle 2, die für gewöhnlich mit diesem innerhalb einer Mehrfach- Füllstation kombiniert sind) führt.

In diesem Zustand (Fig. 1) wird die Zunge 6 in Ruhestellung gehalten und befindet sich die Klappe 4 in Schließstellung, in welcher die Mündung 3 des Kanals 2 verschlossen ist, in welchem das Teil P1 zugeführt wird bzw. schon fast über das Gefälle zugeführt wurde (wie bereits ausgeführt, und zwar mit Einrichtungen, die hier als bekannt vorausgesetzt werden, die allerdings zum besseren Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind); insbesondere wird dabei deutlich, daß infolge der rohrförmigen Ausbildung des Kanals 2 und der besonderen Form, in der die Mündungsöffnung 3 ausgeführt ist (nämlich mit flötenmundstückförmig geschnittenem Ende) bei in etwa vertikal gehaltenem Kanal sich auch die Mündung 3 in einer in etwa vertikalen Ebene erstreckt (die beispielsweise um rund 30° gegenüber der Vertikalen geneigt ist), so daß das Teil P1 sich unter Einwirkung der Schwerkraft so ausrichtet, daß seine Richtung mit der größeren Erstreckung vertikal ausgerichtet ist, und in den Innenraum des Behälters C in vertikaler Richtung zugeführt wird.

Nacheinander steuert nun die Einheit U das Spannteil 7 an, um die Zunge 6 abwärts zu spannen, während die Klappe 4 immer noch in Schließstellung gehalten wird, so daß das Spannteil 7 seine Betriebsstellung im Inneren des Behälters C (Fig. 2) erreichen kann.

An diesem Punkt wird das Spannteil 5 so angesteuert, daß es die Öffnung der Klappe 4 (Fig. 3) veranlaßt.

Die Bewegung .der Klappe 4 löst zwei Vorgänge aus:

• - zum einen löst sich die Klappe 4 von der Öffnung 3, durch welche das Teil 1 nun - da es nicht mehr von der Klappe 4 zurückgehalten wird - frei aus dem Kanal 2 in den Innenraum des Behälters C fallen kann;
• - und gleichzeitig führt die Verbringung der Klappe 4 in Öffnungsstellung dazu, daß sich die Zunge 6 biegt, wodurch sie sich unter Biegung diametral mit ihrem unteren Ende quer zum Behälter C stellt, bis sie eine Position erreicht, in welcher sie in etwa diametral gegenüber der Position steht, die sie zuvor eingenommen hat, wobei sie sozusagen durch den Innenraum des Behälters C "fegt" und die Teile P2, P3, die sich bereits in dessen Innenraum befinden dabei gegen die Wandung der Umhüllung des Behälters C anlehnt, so daß sie nicht die Fallbahn des Teiles P1 stören.

Ansonsten spannt die Zunge 6 einerseits mit ihrer rückwärtigen Fläche (wobei sich "rückwärtig" auf die relative Lage der Zunge 6 bezüglich des Kanals 2 bezieht) die Teile P2, P3 gegen die Wandung des Behälters C und andererseits bildet sie vor ihrer Vorderfläche einen freien Raum, innerhalb dessen das Teil P1 wieder in den Behälter C fallen kann, ohne die Teile P2, P3 und das bzw. die Blättchen F zu stören, das bzw. die vorzugsweise in vertikaler Richtung liegen oder auch mit der Richtung ihrer größeren Erstreckung auch direkt parallel zur Hauptachse des Behälters C verlaufen.

Um die gewünschte Wirkung in noch besserer Weise zu erzielen, muß die Zunge 6 vor allem hinsichtlich ihrer Abmessung in der Breite so ausgeführt sein, daß sie etwas schmaler ist als der größere Durchmesser des Behälters C, und zwar insgesamt in einer Weise, daß der Einschluß der Teile P2, P3 erfolgen kann, ohne dabei die Wandungen des Behälters C zu stören und in Berührung zu spannen.

Sobald (auch) das Teil P1 in den Innenraum des Behälters C eingeführt ist, kann die Zunge 6 so zurückgezogen werden, daß sie wieder ihre Ruhelage einnehmen kann, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Vorzugsweise (vgl. Fig. 4) wird die Rückziehbewegung der Zunge 6 (unter Ansteuerung mit Betätigung des Spannteils 7 in Rückstellrichtung der innenliegenden Spindel) unter Beibehaltung der Öffnungsstellung der Klappe 4 ausgelöst, wobei also die Zunge 6 im Biegezustand gehalten wird.

Diese Wahlmöglichkeit hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn verhindert werden soll, daß infolge einer Rückstellbewegung der Zunge 6 in die ungebogene Position, was möglich ist, während sie noch in den Behälter vorsteht, die Zunge 6 selbst unbeabsichtigt das Teil P1 aus dem Behälter C herausschleudern kann.

Selbstverständlich können die Einzelheiten der Ausführung und die Ausführungsformen innerhalb eines weiten Bereichs in Abweichung von der vorstehenden Beschreibung und der Darstellung abgeändert werden, während der Grundgedanke der Erfindung jedoch unverändert bleibt, ohne dabei über den Umfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Zuführen von Teilen über ein Gefälle in den Innenraum eines darunterstehenden Behälters, mit

• - einen Kanal (2), welcher eine Bahn für die Teile (P1) bei deren Hineinfallen in den Innenraum des Behälters (C) begrenzt, wobei der rohrförmige Kanal (2) eine Austrittsöffnung (3) aufweist, die im Einsatz über dem darunterstehenden Behälter (C) liegt, und
• - Verschlußeinrichtungen (4), welche der unteren Öffnung (3) zugeordnet und zwischen einer Verschlußstellung, in welcher die Verschlußeinrichtungen (4) die untere Öffnung (3) verschließen, und einer Öffnungsstellung, in welcher die Verschlußeinrichtungen (4) sich von der unteren Öffnung (3) abheben, bewegbar sind, wodurch der freie Fall der Teile (P1) aus dem Kanal (2) in den Innenraum des darunterstehenden Behälters (C) möglich ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:

• - ein zungenförmiges Teil (6), das selektiv zwischen einer Ruhestellung, in welcher das zungenförmige Teil (6) von dem Behälter (C) gelöst ist, und mindestens einer Wirkstellung beweglich ist, in welcher das zungenförmige Teil (6) in das Innere des Behälters (C) ragt, und
• - Betätigungseinrichtungen (4, 5) zum selektiven Bewegen des zungenförmigen Teils (6), das in der Wirkstellung schräg zwischen gegenüberliegenden Seiten des Behälters (C) gehalten ist, wodurch weitere Teile (P2, P3), die sich gegebenenfalls bereits im Inneren des Behälters (C) befinden, von dem zungenförmigen Teil (6) in eine Position bringbar sind, in welcher sie nicht die Fallbewegung der aus dem Kanal (2) zugeführten Teile (P1) stören.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Öffnung (3) dadurch gebildet ist, daß der Kanal (2) entsprechend einer Ausformung im wesentlichen in Form eines Flötenmundstücks geschnitten ist, so daß bei in etwa vertikal gehaltenem Kanal (2) die Öffnung (3) in Form eines Flötenmundstücks sich auch selbst in einer in etwa vertikalen Ebene erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen eine flache hin- und her bewegliche Klappe (4) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (4) im großen und ganzen eine langgestreckte Form aufweisen und mit den Austrittsöffnungen (3) einer Vielzahl rohrförmiger Kanäle (2) zur Zuführung der in einer Gruppe angeordneten Teile (P) zusammenwirken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zungenförmige Teil (6) insgesamt biegsam ist, wodurch die Bewegung in im wesentlichen radialer Richtung infolge der Biegung des zungenförmigen Teils (6) herbeiführbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen (4) von den Verschlußeinrichtungen (4) betätigbar sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen aus der flachen hin- und herbeweglichen Klappe (4) bestehen, durch welche das zungenförmige Teil (6) mit einer Spannbewegung beaufschlagbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zuführung der Teile (P1), die aus dem Kanal (2) in den Innenraum des Behälters (C) fallen, das zungenförmige Teil (6) in Richtung zur Ruhestellung rückstellbar ist, wobei die Rückstellbewegung des zungenförmigen Teils (6) in Richtung zur Ruhestellung aus dem Zustand heraus erfolgt, den das zungenförmige Teil (6) nach der Bewegung in im wesentlichen radialer Richtung zwischen gegenüberliegenden Seiten des Behälters (C) erreicht.

9. Verfahren zum Zuführen von Teilen über ein Gefälle in den Innenraum eines darunterstehenden Behälters durch Fallenlassen von Teilen (P1) aus einem Kanal in den Innenraum eines Behälters (C) durch Öffnen einer Austrittsöffnung (3), dadurch gekennzeichnet, daß sich bereits im Inneren des Behälters (C) befindliche Teile mittels eines Betätigungsteils (6) in eine Position gebracht werden, in welcher sie nicht die Fallbewegung der aus dem Kanal (2) zugeführten Teile (P1) stören.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zuführen der aus dem Kanal (2) in den Innenraum des Behälters (C) fallenden Teile (P1) das Betätigungsteil (6) in Richtung einer Ruhestellung rückgestellt wird, wobei die Rückstellbewegung in Richtung zur Ruhestellung aus dem Zustand heraus erfolgt, den das Betätigungsteil (6) nach der Bewegung in im wesentlichen radialer Richtung zwischen gegenüberliegenden Seiten des Behälters (C) erreicht.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Austrittsöffnung öffnende flache hin- und herbewegliche Klappe (4) das Betätigungsteil (6) spannbeaufschlagt.