DE4421967C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von Teilen über ein Gefälle zum Füllen von Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuführen mindestens eines Teils über ein Gefälle in den Innenraum eines darunter angeordneten Behälters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung ist aus der DD-PS 9044 bekannt.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Arbeitsverfahren sowie eine Vorrichtung 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 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 in 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) - auf manuelle Verpackungstechniken zurückzugreifen, woraus sich erhebliche organisatorische Probleme und Schwierigkeiten hinsichtlich der Kosten und vor allem der hygienischen Bedingungen des Endprodukts ergaben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das maschinelle Hinzufügen eines Teils in einen Behälter, in dem sich bereits andere, den Behälter sperrig ausfüllende Teile befinden, derart zu verbessern, daß dem hinzuzufügenden Teil neben dem bzw. den bereits im Behälter befindlichen Teil bzw. Teilen unter Vermeidung eines manuellen Eingriffs ausreichend Platz zur Verfügung gestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Merkmale der weiteren Ansprüche gekennzeichnet.

Nachfolgend wird nun die Erfindung 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 Füllvorganges 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 gerichtet 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 eingelegt 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 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 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 ausgebildete Austrittsöffnung über dem darunterstehenden Behälter C öffnet (wobei üblicherweise dieser Zuschnitt unter einem Winkel von rund 30° 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 des Kanals 2, welches die Austrittsöffnung 3 bildet, durch welche die Teile P1 in den Innenraum des darunterstehenden Behälters C fallen gelassen werden, ist mit einem Klappenteil verschlossen (das in den nachfolgenden Ansprüchen als Verschlußeinrichtung 4 bezeichnet wird), das durch eine Betätigungseinrichtung 5 (beispielsweise ein strömungsmittelgesteuertes Spannteil) gesteuert wird.

Dabei ist der Umstand von besonderer Bedeutung, daß die Klappe, die gegenüber einer oberen Achse X4 angelenkt ist, die im wesentlichen in horizontaler Richtung verläuft, gleichzeitig die Austrittsöffnungen 3 mehrerer untereinander gleicher Kanäle 2 "bedienen" kann. Dadurch ist es möglich, daß mehrere Kanäle 2 mit gleichem Aufbau wie der vorstehend erläuterte Kanal 2 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 bewegt.

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 einer strömungsmittelgesteuerten Betätigungseinrichtung 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 selektiv folgende Gleitbewegungen ausführen kann:

• - zwischen einer Ruhestellung (Fig. 1), in welcher das untere Ende des zungenförmigen Einführelements, das im allgemeinen gegenüber der Vertikalen um einen Winkel von beispielsweise rund 30° so geneigt ist, daß es in etwa parallel zur Verschlußeinrichtung 4 (Klappe) verläuft, wenn letztere die Austrittsöffnung 3 verschließt) sich in einem gewissen Abstand über dem Aufnahmeträger V und damit dem Behälter C befindet, so daß es nicht den horizontalen Vorschubweg des Aufnahmeträgers V auf dem Förderer K beeinträchtigt; und
• - einer Wirkstellung (Fig. 2), in welcher das zungenförmige Einführelement (6) zum Behälter C hin ausgefahren ist und dabei mit seinem 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 Steuer- und 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 Verschlußeinrichtung 4 (Klappe) und auch auf das Betätigungsteil 7 für das zungenförmige Einführelement 6 einwirkt, die sie von der Einheit erhält, die den Betriebsablauf der Maschine überwacht, deren Bestandteil die Vorrichtung 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 (oder der Kanäle 2, die für gewöhnlich mit diesem innerhalb einer Mehrfach-Füllstation kombiniert sind) führt.

In diesem Zustand (Fig. 1) wird das zungenförmige Einführelement 6 in Ruhestellung gehalten und befindet sich die Verschlußeinrichtung 4 (Klappe) in Schließstellung, in welcher die Austrittsöffnung 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 Austrittsöffnung 3 ausgeführt ist (nämlich mit flötenmundstückförmig geschnittenem Ende) bei in etwa vertikal gehaltenem Kanal sich auch die Mündung der Austrittsöffnung 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 die Betätigungseinrichtung 7 (Spannteil) an, um das zungenförmige Einführelement 6 abwärts zu spannen, während die Verschlußeinrichtung 4 (Klappe) immer noch in Schließstellung gehalten wird, so daß das zungenförmige Einführelement 6 seine Betriebsstellung im Inneren des Behälters C (Fig. 2) erreichen kann.

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

Die Bewegung der Klappe löst zwei Vorgänge aus:

• - zum einen löst sich die Klappe von der Austrittsöffnung 3, durch welche das Teil P1 nun - da es nicht mehr von der Klappe zurückgehalten wird - frei aus dem Kanal 2 in den Innenraum des Behälters C fallen kann;
• - und gleichzeitig führt die Verbringung der Klappe in Öffnungsstellung dazu, daß sich das zungenförmige Einführelement 6 biegt, wodurch es sich unter Biegung diametral mit seinem unteren Ende quer zum Behälter C stellt, bis es eine Position erreicht, in welcher es in etwa diametral gegenüber der Position steht, die es zuvor eingenommen hat, wobei es 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 das zungenförmige Einführelement 6 einerseits mit seiner rückwärtigen Fläche (wobei sich "rückwärtig" auf die relative Lage des zungenförmigen Einführelements 6 bezüglich des Kanals 2 bezieht) die Teile P2, P3 gegen die Wandung des Behälters C und andererseits bildet es vor seiner Vorderfläche einen freien Raum, innerhalb dessen das Teil P1 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 das zungenförmige Einführelement 6 vor allem hinsichtlich seiner Abmessung in der Breite so ausgeführt sein, daß es 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 das zungenförmige Einführelement 6 so zurückgezogen werden, daß es wieder seine Ruhelage einnehmen kann, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Vorzugsweise (vgl. Fig. 4) wird die Rückziehbewegung des zungenförmigen Einführelements 6 (unter Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 7 (Spannteil) in Rückstellrichtung der innenliegenden Spindel) unter Beibehaltung der Öffnungsstellung der Verschlußeinrichtung 4 (Klappe) ausgelöst, wobei also das zungenförmige Einführelement 6 im Biegezustand gehalten wird.

Diese Wahlmöglichkeit hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn verhindert werden soll, daß infolge einer Rückstellbewegung des zungenförmigen Einführelements 6 in die ungebogene Position, was möglich ist, während es noch in den Behälter vorsteht, das zungenförmige Einführelement 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 (10)

1. Verfahren zum Zuführen mindestens eines Teils (P1) über ein Gefälle in den Innenraum eines darunter angeordneten Behälters (C) durch Fallenlassen aus einem Kanal (2) in den Innenraum des Behälters (C) durch Öffnen einer Austrittsöffnung (3),
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte

• - Bewegen eines zungenförmigen Einführelements (6) in eine Wirkstellung, in der das zungenförmige Einführelement (6) in den Innenraum des Behälters (C) eindringt;
• - selektives Bewegen des zungenförmigen Einführelements (6) relativ zum Behälter (C) durch dessen Innenraum, wobei weitere sich bereits dort befindliche Teile (P2, P3) von dem zungenförmigen Einführelement (6) verdrängt werden, so daß sich im Innenraum des Behälters (C) auf der von den verdrängten Teilen (P2, P3) abgelegenen Seite des zungenförmigen Einführelements (6) ein freier Raum bildet;
• - Fallenlassen des mindestens einen Teils (P1) in den von dem zungenförmigen Einführelement (6) gebildeten freien Raum;
• - Zurückziehen des zungenförmigen Einführelements (6) aus dem Bereich zwischen dem mindestens einen zugeführten Teil (P1) und den verdrängten Teilen (P2, P3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zungenförmige Einführelement (6) nach dem Zurückziehen in eine Position bewegt wird, in der das Einführelement (6) sich vollständig außerhalb des Behälters (C) befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Bewegen des zungenförmigen Einführelements (6) durch den Innenraum des Behälters (C) gleichzeitig mit dem Öffnen der Austrittsöffnung (3) erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit

• - mindestens einem Kanal (2), der eine Bahn für mindestens ein Teil (P1) bei dessen Fallenlassen in den Innenraum eines Behälters (C) begrenzt, wobei jeder Kanal (2) eine Austrittsöffnung (3) aufweist, die im Einsatz über dem darunterstehenden Behälter (C) liegt; und
• - einer Verschlußeinrichtung (4) für die Austrittsöffnung (3), die zwischen einer Verschlußstellung, in der die Verschlußeinrichtung (4) die Austrittsöffnung (3) verschließt, und einer Öffnungsstellung, in der die Verschlußeinrichtung (4) die Austrittsöffnung (3) freigibt, bewegbar ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - der jeweiligen Austrittsöffnung (3) des mindestens einen Kanals (2) ein zungenförmiges Einführelement (6) für den darunterstehenden Behälter (C) zugeordnet ist; und
• - daß Betätigungseinrichtungen (5, 7) für Bewegungen des zungenförmigen Einführelements (6) zum Eindringen in den Behälter (C), zum selektiven Bewegen durch den Innenraum des Behälters (C) und zum Zurückziehen aus dem Bereich des mindestens einen zugeführten Teils (P1) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - der mindestens eine Kanal (2) im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist; und
• - die Austrittsöffnung (3) dadurch gebildet ist, daß der Kanal (2) im Bereich der Austrittsöffnung (3) im wesentlichen in Form eines Flötenmundstücks geformt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (4) eine im wesentlichen langgestreckte Form aufweist und mit den Austrittsöffnungen (3) einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Kanälen (2) zusammenwirkt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (4) eine hin- und herbewegliche Klappe ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zungenförmige Einführelement (6) biegsam ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (4) von der Betätigungseinrichtung (5) betätigbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und herbewegliche Klappe (4) in der Öffnungsstellung das zungenförmige Einführelement (6) für dessen selektive Bewegung durch den Innenraum des Behälters (C) mit einer Biegung beaufschlagt.