Verfahren und Maschine zum Füllen und Verschliessen von Behältern, z. B. Flachtuben aus Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich auf das Füllen von Behältern für flüssige oder fliessfähige Stoffe, z. B.
Flachtuben aus Kunststoff, deren abnehmbare Verschlusskappe eine mittels eines Verschlusszapfens verschliessbare Füllöffnung aufweist, die das Füllen des Behälters bei aufgesetzter Verschlusskappe ermöglicht.
Es ist bekannt, Behälterverschlüsse der vorgenannten Art z. B. durch Spritzen aus Kunststoff einstückig in der Weise herzustellen, dass der zum Verschliessen der Füllöffnung nach beendetem Füllvorgang dienende Verschlusszapfen mit der Verschlusskappe durch Abreissrippen oder -stege verbunden ist, die beim Einpressen des Zapfens in die ihn aufnehmende Kappen öffnung zerreissen. Diese bekannte Ausbildung des Verschlusses hat abgesehen von herstellungstechnischen Schwierigkeiten bei dem Formen des verhältnismässig komplizierten, aus Verschlusskappe und Verschlusszapfen bestehenden Spritzkörpers den Nachteil, dass die beim Abreissen des Zapfens von der Kappe verbleibenden Reste der Abreissrippen oder -stege einen einwandfrei dichtenden Sitz des in die Kappe eingepressten Zapfens unmöglich machen.
Man ist daher schon dazu übergegangen, den Verschlusszapfen getrennt von der mit einer mittleren Füllöffnung versehenen Verschlusskappe herzustellen und so auszubilden, dass er an einem Teil seiner Länge zylindrische Form hat und am verbleibenden Teil zwischen längsverlaufenden Rippen ausgesparte Einfüllöffnungen aufweist, durch die das Füllgut bei teilweise in die Füllöffnung der Kappe eingepresstem Verschlusszapfen hindurchtritt. Dies hat den Nachteil, dass der die Rippen aufweisende Zapfenteil eine erhebliche Verengung der Füllöffnung der Verschlusskappe bedingt, wodurch die Dauer des Füllvorganges in unerwünschter Weise verlängert wird.
Versucht man, die Verengung der Füllöffnung der Verschlusskappe durch entsprechend grössere Bemessung des Durchmessers dieser Öffnung teilweise auszugleichen, so entsteht die Schwierigkeit, dass ein einwandfrei dichtender Abschluss der Füllöffnung durch den Zapfen nicht mehr gewährleistet ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Verschlusszapfen erheblich länger als die Füllöffnung der Verschlusskappe bemessen und vor dem Füllvorgang von Hand in die Kappenöffnung teilweise eingedrückt werden muss.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile schlägt die Erfindung vor, das Füllen und Verschliessen von Behältern, deren abnehmbare Verschlusskappe eine mittels eines Verschlusszapfens verschliessbare Füllöffnung aufweist, in der Weise zu bewirken, dass zuerst das Füllgut durch die unverengte Füllöffnung der auf dem Behälter sitzenden Verschlusskappe in den Behälter eingebracht und nach dem Füllvorgang der Verschlusszapfen zugeführt und in die Füllöffnung eingepresst wird. Dieses Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise einerseits die volle Ausnutzung des Querschnitts der Füllöffnung für den Füllvorgang und anderseits die Verwendung einfach und billig herzustellender Verschlusszapfen mit über die ganze Länge gleichbleibendem, vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt, deren Länge nicht grösser zu sein braucht als die Länge der Füllöffnung der Verschlusskappe.
Um Tropfverluste bei dem Füllvorgang zu vermeiden, hat es sich als zweckmässig erwiesen, den Behälter während des Füllens und Verschliessens in einer Lage zu halten, in der die Verschlusskappe abwärts gerichtet ist, und das Einbringen des Füllgutes sowie die Zuführung des Verschlusszapfens von unten nach oben erfolgen zu lassen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Füllen und Verschliessmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine in zeitlicher Beziehung zu der Füllvorrichtung betätigte Verschlusszapfen-Zuführungseinrichtung aufweist, durch die bei jedem Arbeitsspiel der Maschine ein Verschlusszapfen selbsttätig aus einem Magazin zu der Verschlusskappe des zu füllenden Behälters befördert und nach beendetem Füllvorgang in die Füllöffnung der Kappe eingepresst wird.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die als Ausführungsbei; spiel der Erfindung einen teilweise schematischen senkrechten Schnitt durch eine Maschine zum Füllen und Verschliessen von Flachtuben aus Kunststoff zeigt.
Das Gestell der Maschine weist eine durch nicht dargestellte Füsse oder Ständer in Arbeitshöhe gehaltene Tischplatte 1 auf, an deren Ober- und Unterseite die verschiedenen Bestandteile der pneumatisch betätigten Füllen und Verschliessvorrichtung sowie der Haltevorrichtung für die zu füllende Flachtube und der Vorrichtung zum Zuführen und Einpressen der Verschlusszapfen angebracht sind.
Die Tubenhaltevorrichtung weist einen Kolben 2 auf, der mit einer Kolbenstange 3 fest verbunden ist, die an ihrem unteren Ende mittels eines Flansches 4 auf dem von der Tischplatte 1 getragenen Füllkopf 5 der Füllvorrichtung befestigt ist. Der Kolben 2 ist in einem Zylinder 7 angeordnet, dessen unterer Zylinderdeckel 6 einen Halter 8 trägt, der am äusseren Ende eine halbkreisförmige Aussparung 9 aufweist, in die der Hals der zu füllenden Flachtube 10 eingeführt werden kann. Beiderseits des Kolbens 2 weist der Zylinder 7 Öffnungen 11 und 12 auf, durch die mittels nicht dargestellten Zu und Ableitungen Druckluft in eine der beiden Zylinderkammern bei gleichzeitiger Entlüftung der anderen Kammer eingeführt werden kann.
Bei Zuführung von Druckluft durch die Öffnung 11 in die untere Kammer und gleichzeitiger Entlüftung der oberen Kammer durch die Öffnung 12 bewegt sich der Zylinder 7 nach unten, wodurch die auf den Hals der Flachtube 10 aufgeschraubte Verschlusskappe 14 in ein auf dem Füllkopf 5 angebrachtes Füllmundstück 13 eingeführt wird, wobei die ebene Stirnfläche der Kappe 14 flüssigkeitsdicht gegen eine an der Unterseite des Füllmundstücks 13 vorgesehene elastische Dichtungsscheibe 15 angedrückt wird. Die Kappe 14 weist eine ihren Boden durchsetzende zylindrische Füllöffnung 16 auf, die in der nachstehend beschriebenen Weise nach beendeter Tubenfüllung durch einen selbsttätig zugeführten und in die Öffnung eingepressten voll zylindnschen Verschlusszapfen 17 verschlossen wird.
Die Verschlusszapfen 17 werden aus einem senkrechten Magazinschacht 18 zugeführt, an den sich ein waagrechter Schacht 19 anschliesst. Die Zuführung erfolgt durch einen Stössel 20, der an einem pneumatischen Kolben 21 befestigt ist. Der Kolben 21 ist in einem Zylinder 22 verschiebbar, in den Kanäle 23 und 24 zur Zuführung von Druckluft in die eine Zylinderkammer bei gleichzeitiger Entlüftung der anderen Kammer münden. Bei Zuführung von Druckluft durch den Kanal 23 und Entlüftung durch den Kanal 24 wird der Kolben 21 nach links bewegt und ein Verschlusszapfen 17 aus dem waagrechten Schacht 19 in einen sich daran anschliessenden, zu dem Füllmundstück 13 führenden senkrechten Zuführungskanal 25 geschoben.
Wenn anschliessend der Kolben 21 durch Zuführung von Druckluft durch den Kanal 24 bei gleichzeitiger Entlüftung durch den Kanal 23 wieder nach rechts zurückbewegt wird, kann der unterste Verschlusszapfen 17 aus dem senkrechten Schacht 18 in den waagrechten Schacht 19 hinunterfallen.
Unter der Tischplatte 1 ist ein zweistufiger Druckluftzylinder 26 mit zwei Kolben 27 und 28 angeordnet. Der Kolben 28 ist mit einer Kolbenstange 29 verbunden, die mittels eines Flansches 30 an dem Maschinengestell, z. B. auf einem von diesem getragenen Arm 31 befestigt ist. Die Kolbenstange des Kolbens 27 bildet einen in den Zuführungskanal 25 ragenden Stössel 32, der dazu dient, die Verschlusszapfen vorzuschieben und die Füllöffnung 16 der Verschlusskappe 14 der gefüllten Flachtube 10 einzupressen.
Der Zylinderraum des Kolbens 28 weist Öffnungen 33 und 34 zur Druckluftzuführung und Entlüftung auf. Bei Zuführung von Druckluft durch die Öffnung 33 und gleichzeitiger Entlüftung durch die Öffnung 34 wird der gesamte Zylinder 26 mit dem Kolben 27 nach oben bewegt und dadurch dem Stössel 32 ein Teilhub erteilt. Die Grösse dieses Teilhubes ist so bemessen, dass ein auf dem Stössel 32 liegender Verschlusszapfen 17 am Hubende die Einmündung 35 eines mit dem Zapfenzuführungskanal 25 verbundenen Kanals 36 verschliesst, der über eine Schlauchleitung 37 an einem Unterdruckerzeuger, z. B. eine Vakuumpumpe 38, angeschlossen ist, die ständig in Betrieb sein kann und dazu dient, die Flachtube 10 vor dem Füllvorgang zu evakuieren.
Der den Kolben 27 enthaltende Zylinderraum des zweistufigen Zylinders 26 weist ebenfalls Öffnungen 39 und 40 zur Druckluftzuführung und Entlüftung auf. Bei Zuführung von Druckluft durch die Öffnung 39 und gleichzeitiger Entlüftung durch die Öffnung 40 wird der Kolben 27 weiter angehoben und dadurch dem Stössel 32 ein weiterer Teilhub solcher Grösse erteilt, dass der auf ihm liegende Verschlusszapfen 17 aus seiner Lage vor der Mündung 35 des Evakuierungskanals 36 zu der Verschlusskappe 14 der zuvor gefüllten Flachtube 10 befördert und in deren Füllöffnung 14 eingepresst wird, wodurch die Flachtube 10 flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
Die Füllvorrichtung weist einen an der Unterseite der Tischplatte 1 befestigten Dosierzylinder 41 auf. Ein in diesem Zylinder bewegbarer Kolben 42 ist durch eine Kolbenstange 43 fest mit einem Kolben 44 verbunden, der in einem von der Tischplatte 1 getragenen Luftzylinder 45 bewegbar ist, an welchem Öffnungen 46 und 47 zur Druckluftzuführung und Entlüftung vorgesehen sind. Der über dem Kolben 42 befindliche Raum des Dosierzylinders 41 ist durch einen Kanal 48 über ein Einlass-Rückschlagventil 49 und eine Leitung 50 mit einem Vorratsbehälter, z. B. einem Fass 51, verbunden, in dem sich das in die Flachtube 10 abzufüllende Füllgut, z. B. flüssiges, erwärmtes Bodenwachs, befindet.
Bei Einführung von Druckluft in den Zylinder 45 durch die Öffnung 46 und gleichzeitiger Entlüftung durch die Öffnung 47 werden die Kolben 44 und 42 nach unten bewegt, so dass das Füllgut über die Leitung 50, das Einlass-Rückschlagventil 49 und den Kanal 48 in den oberhalb des Kolbens 42 befindlichen Zylinderraum des Zylinders 41 eingesaugt wird. Wird danach in Zylinder 45 Pressluft durch die Öffnung 47 bei gleichzeitiger Entlüftung durch die Öffnung 46 eingeführt, so bewegen sich die Kolben 44 und 42 nach oben. Hierdurch wird die in den Zylinder 41 eingesaugte Flüssigkeit durch einen Kanal 52, ein pneumatisch gesteuertes Auslassventil 53 und das Füllmundstück 13 in die Füllöffnung 16 der Verschlusskapsel 14 eingepresst und somit die Flachtube 10 gefüllt.
Die Kolbenstange 43 ist über den unteren Zylinderdeckel 54 des Zylinders 45 hinaus verlängert und trägt einen seitlichen Ausleger 55, an dem ein Schaltstab 56 befestigt ist. Am Ende des Aufwärtshubes der Kolben 44 und 42 betätigt der Schaltstab 56 den Schalthebel eines pneumatischen Impulsventils 57, welches über ein nicht dargestelltes Hauptsteuerventil eine selbsttätige Umschaltung der Druckluftzufuhr zu dem Zylinder 45 in der Weise bewirkt, dass nunmehr Druckluft in den Zylinder durch die Öffnung 46 bei gleichzeitiger Entlüftung durch die Öffnung 47 eingeführt wird. Infolgedessen werden die Kolben 44 und 42 wieder nach unten bewegt und neue Flüssigkeit in den Zylinder 41 eingesaugt. Der Hub der Kolben 42 und 44 kann durch eine in einem Joch 59 drehbar gelagerte Stellspindel 58 eingestellt werden.
Das Einlassventil 53 für das Füllgut wird durch einen Kolben 61 gesteuert, der in einem am linken Ende des Füllkopfes 5 angeordneten Zylinder 60 verschiebbar ist, welcher Öffnungen 62 und 63 zur Zuführung von Druckluft und Entlüftung aufweist.
Die Kolbenstange des Kolbens 61 trägt an ihrem äusseren Ende einen Ventilkonus 65, der mit einem durch eine Hülse 64 aus elastischem Werkstoff gebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Bei Einführen von Druckluft durch die Öffnung 62 bei gleichzeitiger Entlüftung durch die Öffnung 63 wird der Kolben 61 im Zylinder 60 nach rechts bewegt und dadurch das Ventil 53 geöffnet. Bei Umschaltung der Druckluftzufuhr wird der Kolben 61 nach links bewegt und der Ventilkonus 65 gegen den Ventilsitz 64 gedrückt, so dass das Ventil geschlossen ist.
Das vollständige Arbeitsspiel des Füllens und Verschliessens einer Flachtube 10 mittels der be schriehenen Maschine verläuft wie folgt:
1. Durch Einführen von Druckluft durch die Öffnungen 34 und 40 in den zweistufigen Luftzylinder 26 wird der Stössel 32 in die unterste Stellung bewegt.
Gleichzeitig tritt Druckluft durch die Öffnung 12 in den Zylinder 7 ein, wodurch der Tubenhalter 8 gehoben wird, so dass die bei dem vorangehenden Arbeitsspiel gefüllte und verschlossene Flachtube 10 aus der Aussparung 9 herausgezogen und eine neue Tube in den Halter 8 eingeführt werden kann. Zu gleicher Zeit tritt Druckluft durch die Öffnung 46 in den Zylinder 45 ein, wodurch der Kolben 42 bei geschlossenem Ventil 53 abwärts bewegt und eine durch die Stellspindel 58 eingestellte Flüssigkeitsmenge in den Zylinder 41 eingesaugt wird.
2. Durch Einführen von Druckluft durch den Kanal 23 in den Zylinder 22 wird der Kolben 21 vorgeschoben und dadurch ein Verschlusszapfen 17 in den Zuführungskanal befördert. Gleichzeitig wird der Zylinder 7 durch Einführen von Druckluft durch die Öffnung 11 abwärtsbewegt und dadurch die in den Halter 8 eingesetzte Flachtube 10 mit der aufgeschraubten oder aufgesetzten Verschlusskappe 14 in das Mundstück 13 des Füllkopfes 5 eingeführt und mit der Kappenstirnfläche gegen die Dichtungsscheibe 15 gepresst. Da zu diesem Zeitpunkt das Innere der Flachtube 10 über die freiliegende Mündung 35 des Evakuierungskanals 36 mit der Vakuumpumpe 38 in Verbindung steht, wird die in der Flachtube 10 enthaltene Luft herausgesaugt.
3. Sobald die Luft aus der Flachtube 10 entfernt ist, wird Druckluft durch die Öffnung 33 des zweistufigen Zylinders 26 eingeführt. Hierdurch wird der Zylinder 26 zusammen mit dem Kolben 27 und dem Stössel 32 so weit angehoben, dass der Stössel 32 den in den Zuführungskanal 25 eingeführten Verschlusszapfen 17 vor die Mündung 35 des Evakuierungskanals 36 bewegt wird und diese abdeckt. Der Werkstoff des Verschlusszapfens 17, sein Zylinderdurchmesser und der Durchmesser des Zuführungskanals 25 sind so gewählt, dass die Öffnung 35 von dem Zapfen 17 luftdicht abgeschlossen wird.
4. Durch die Öffnungen 47 und 62 wird Druckluft gleichzeitig in die Zylinder 45 und 60 eingeführt.
Dadurch wird der Kolben 61 nach rechts bewegt und der Ventilkonus 65 von der Hülse 64 abgehoben, so dass das Füllkopf-Einlassventll 53 geöffnet ist. Zu gleicher Zeit bewegt sich der Kolben 42 nach oben, so dass die zuvor in den Zylinder 41 eingesaugte Flüssigkeit durch das offene Einlassventil 53 in das Füllmundstück 13 und durch die Füllöffnung 16 der Verschlusskappe 14 in die Flachtube 10 gedrückt wird. Infolge der zuvor beschriebenen Hubbegrenzungsvorrichtung für den Kolben 42 wird jede Tube 10 mit einer durch die Spindel 58 genau einstellbaren Flüssigkeitsmenge gefüllt.
5. Sobald die Tube 10 gefüllt ist, wird Druckluft gleichzeitig durch die Öffnung 63 des Zylinders 60 und die Öffnung 39 des Zylinders 26 eingeführt.
Dadurch wird einerseits der Ventilkonus 65 des Füllkopf-Einlassventils 53 gegen die Hülse 64 gezogen und somit das Ventil geschlossen. Zu gleicher Zeit bewegt sich der Kolben 27 des zweistufigen Zylinders 26 nach oben, wodurch der Stössel 32 den vor der Öffnung 35 sitzenden Verschlusszapfen 17 nach oben schiebt und in die Füllöffnung 16 der Verschlusskappe 14 fest einpresst.
Nachdem hierdurch ein vollständiges Arbeitsspiel abgeschlossen ist, beginnt das nächste Arbeitsspiel, wobei im Verlauf des unter 1. beschriebenen Arbeitsganges die gefüllte Tube 10 aus der Maschine entfernt werden kann.
Die Steuerung der beschriebenen Arbeitsgänge kann durch eine beliebige Programmsteuerung gebräuchlicher Art, z. B. durch eine Reihe von elektrischen Zeitschaltern, erfolgen, die in einer einstellbaren Zeitfolge pneumatische Magnetventile erregen, wodurch jeweils nach Ablauf einer genau eingestellten Zeitspanne Druckluft in eine Zylinderkammer der verschiedenen Zylinder eingeführt und gleichzeitig die andere Zylinderkammer entlüftet wird.
Anstelle einer Programmsteuerung mit elektrischen Zeitschaltern kann die Steuerung der Maschine auch durch pneumatische Zeitschalter mit Verzögerungsrelais erfolgen. Diese arbeiten in der Regel so, dass in das Verzögerungsrelais von einem pneumatischen Impulsventil her Druckluft eingeführt wird, die sich an einer Drosselschraube vorbeiquetschen muss. Erst wenn nach einer bestimmten, genau e1n- stellbaren Zeitspanne genügend Luft mit entsprechendem Druck in einen hinter der Drosselschraube befindlichen kleinen Hilfszylinder gelangt ist, kann der Kolben dieses Zylinders verschoben und dadurch das eigentliche Druckluftventil betätigt werden.
Bei der erfindungsgemässen Maschine ist es zweckmässig, die reine Zeitschaltung durch einen von dem Füllvorgang gesteuerten mechanischen Schaltvorgang zu unterbrechen, wie er bei der dargestellten Ausführungsform durch den Schaltstab 56 und das Impulsventil 57 angedeutet ist. Da der Schaltstab 56 das Ventil 57 erst dann betätigt, wenn die eingestellte Flüssigkeitsmenge in die Tube 10 eingefüllt ist, ist dafür Sorge getragen, dass das Einsaugen neuer Flüssigkeit in den Zylinder 42 erst nach beendetem Füllvorgang unabhängig von dessen Dauer stattfinden kann. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn es sich um Füllstoffe wie z. B. Bodenwachs handelt, deren Viskosität sich in Abhängigkeit von der Temperatur stark ändert.
Würde man bei einer reinen Zeitschaltung die Dauer des Füllvorganges nach Massgabe des erwärmten Füllstoffes bemessen, so kann bei Abkühlung des Füllstoffes der Fall eintreten, dass infolge der durch die erhöhte Viskosität bedingten längeren Dauer des Füllvorganges das Einsaugen neuer Flüssigkeit in den Zylinder 41 bereits beginnt, bevor der Kolben 42 sein oberes Hubende erreicht hat. Aus dem gleichen Grunde kann es sich empfehlen, auch die Einsaugdauer des Füllgutes in den Zylinder 41 mechanisch zu steuern, indem beispielsweise das untere Ende des Schaltstabes 56 ein zweites, in der Zeichnung nicht dargestelltes Impulsventil betätigt.
Es versteht sich, dass die Erfindung im einzelnen nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt ist, sondern an dieser im Rahmen des Erfindungsgedankens verschiedenartige bauliche Abänderungen vorgenommen werden können. Beispielsweise können die bewegbaren Bauteile der Maschine statt auf pneumatischem Wege auch auf andere Weise, z. B. durch hydraulische, mechanische oder elektrische Antriebsmittel betätigt werden. Ebenso ist die Erfindung natürlich nicht auf das Füllen und Verschliessen von Flachtuben aus Kunststoffen beschränkt, sondern kann in gleicher Weise in allen Fällen Anwendung finden, in denen es sich darum handelt, Behälter beliebiger Form und aus beliebigen starren oder biegsamen Werkstoffen bei aufgesetzter Verschlusskappe mit flüssigem oder fliessfähigem Füllgut zu füllen und fest zu verschliessen.
Method and machine for filling and closing containers, e.g. B. Flat tubes made of plastic
The invention relates to the filling of containers for liquid or flowable substances, e.g. B.
Flat tubes made of plastic, the removable closure cap of which has a filling opening which can be closed by means of a closure pin and which enables the container to be filled when the closure cap is in place.
It is known that container closures of the aforementioned type, for. B. by injection molding made of plastic in one piece in such a way that the locking pin used to close the filling opening after the filling process is complete is connected to the closure cap by tear-off ribs or webs that tear when the pin is pressed into the opening that receives it. This known design of the closure, apart from manufacturing difficulties in the shaping of the relatively complicated injection-molded body consisting of the closure cap and the closure pin, has the disadvantage that the remnants of the tear-off ribs or webs that remain in the cap when the pin is torn off make pressed-in pin impossible.
One has therefore already gone over to producing the closure pin separately from the closure cap provided with a central filling opening and designing it so that it has a cylindrical shape on part of its length and has recessed filler openings on the remaining part between longitudinal ribs through which the filling material is partially the locking pin pressed into the filling opening of the cap. This has the disadvantage that the pin part having the ribs causes a considerable narrowing of the filling opening of the closure cap, as a result of which the duration of the filling process is undesirably lengthened.
If one tries to partially compensate for the narrowing of the filling opening of the closure cap by dimensioning the diameter of this opening correspondingly larger, the difficulty arises that a perfectly sealing closure of the filling opening by the pin is no longer guaranteed. Another disadvantage is that the locking pin is dimensioned to be considerably longer than the filling opening of the locking cap and has to be partially pressed into the cap opening by hand before the filling process.
To avoid the aforementioned disadvantages, the invention proposes that the filling and closing of containers whose removable cap has a filling opening that can be closed by means of a locking pin is effected in such a way that first the filling material through the unconstricted filling opening of the cap on the container into the The container is introduced and, after the filling process, the locking pin is fed and pressed into the filling opening. This method advantageously enables full utilization of the cross-section of the filling opening for the filling process on the one hand and the use of simple and cheap to manufacture locking pins with a preferably circular cross-section that is constant over the entire length and the length of which does not need to be greater than the length of the filling opening Sealing cap.
In order to avoid dripping losses during the filling process, it has proven to be expedient to hold the container during filling and closing in a position in which the closure cap is directed downwards, and the introduction of the product and the supply of the closure pin from the bottom up to be done.
The subject matter of the invention is also a filling and sealing machine which is used to carry out the method according to the invention and which is characterized in that it has a locking pin feed device which is actuated in relation to the time of the filling device and which automatically closes a locking pin from a magazine with every working cycle of the machine the cap of the container to be filled and is pressed into the filling opening of the cap after the filling process has ended.
Further features and advantages emerge from the following description in conjunction with the accompanying drawing, which is shown as an embodiment; game of the invention shows a partially schematic vertical section through a machine for filling and sealing flat tubes made of plastic.
The frame of the machine has a table top 1 held at working height by feet or stands, not shown, on the top and bottom of which the various components of the pneumatically operated filling and closing device and the holding device for the flat tube to be filled and the device for feeding and pressing the Locking pins are attached.
The tube holding device has a piston 2 which is firmly connected to a piston rod 3 which is fastened at its lower end by means of a flange 4 on the filling head 5 of the filling device carried by the table top 1. The piston 2 is arranged in a cylinder 7, the lower cylinder cover 6 of which carries a holder 8 which has a semicircular recess 9 at the outer end into which the neck of the flat tube 10 to be filled can be inserted. On both sides of the piston 2, the cylinder 7 has openings 11 and 12 through which compressed air can be introduced into one of the two cylinder chambers with simultaneous venting of the other chamber by means of supply and discharge lines (not shown).
When compressed air is supplied through the opening 11 into the lower chamber and the upper chamber is simultaneously vented through the opening 12, the cylinder 7 moves downwards, whereby the closure cap 14 screwed onto the neck of the flat tube 10 into a filling mouthpiece 13 attached to the filling head 5 is introduced, the flat end face of the cap 14 being pressed in a liquid-tight manner against an elastic sealing disk 15 provided on the underside of the filling mouthpiece 13. The cap 14 has a cylindrical filling opening 16 extending through its base, which is closed in the manner described below after the tube has been filled by a fully cylindrical locking pin 17 which is automatically supplied and pressed into the opening.
The locking pins 17 are fed from a vertical magazine shaft 18, to which a horizontal shaft 19 is connected. The feed takes place through a plunger 20 which is attached to a pneumatic piston 21. The piston 21 is displaceable in a cylinder 22, in which channels 23 and 24 for the supply of compressed air into which one cylinder chamber open with simultaneous venting of the other chamber. When compressed air is supplied through channel 23 and vented through channel 24, piston 21 is moved to the left and a locking pin 17 is pushed out of horizontal shaft 19 into an adjoining vertical supply channel 25 leading to filling mouthpiece 13.
If the piston 21 is then moved back to the right by supplying compressed air through the channel 24 with simultaneous venting through the channel 23, the lowermost locking pin 17 can fall down from the vertical shaft 18 into the horizontal shaft 19.
A two-stage compressed air cylinder 26 with two pistons 27 and 28 is arranged under the table top 1. The piston 28 is connected to a piston rod 29 which by means of a flange 30 on the machine frame, for. B. is attached to an arm 31 carried by this. The piston rod of the piston 27 forms a plunger 32 which protrudes into the feed channel 25 and serves to advance the locking pin and to press in the filling opening 16 of the locking cap 14 of the filled flat tube 10.
The cylinder space of the piston 28 has openings 33 and 34 for supplying compressed air and for venting. When compressed air is supplied through the opening 33 and at the same time venting through the opening 34, the entire cylinder 26 is moved upwards with the piston 27, thereby giving the plunger 32 a partial stroke. The size of this partial stroke is such that a locking pin 17 lying on the plunger 32 at the end of the stroke closes the opening 35 of a channel 36 connected to the pin supply channel 25, which is connected to a vacuum generator, e.g. B. a vacuum pump 38 is connected, which can be continuously in operation and serves to evacuate the flat tube 10 before the filling process.
The cylinder space of the two-stage cylinder 26 containing the piston 27 also has openings 39 and 40 for supplying compressed air and for venting. When compressed air is supplied through the opening 39 and at the same time venting through the opening 40, the piston 27 is raised further, thereby giving the plunger 32 a further partial stroke of such a size that the locking pin 17 lying on it moves out of its position in front of the mouth 35 of the evacuation channel 36 is conveyed to the closure cap 14 of the previously filled flat tube 10 and is pressed into its filling opening 14, whereby the flat tube 10 is closed in a liquid-tight manner.
The filling device has a metering cylinder 41 fastened to the underside of the table top 1. A piston 42 movable in this cylinder is fixedly connected by a piston rod 43 to a piston 44 which is movable in an air cylinder 45 carried by the table top 1, on which openings 46 and 47 are provided for supplying compressed air and venting. The space of the metering cylinder 41 located above the piston 42 is connected through a channel 48 via an inlet check valve 49 and a line 50 to a storage container, e.g. B. a barrel 51, in which the filling material to be filled into the flat tube 10, for. B. liquid, heated floor wax is located.
When compressed air is introduced into the cylinder 45 through the opening 46 and at the same time venting through the opening 47, the pistons 44 and 42 are moved downwards so that the filling material via the line 50, the inlet check valve 49 and the channel 48 into the above of the piston 42 located cylinder space of the cylinder 41 is sucked. If compressed air is then introduced into cylinder 45 through opening 47 with simultaneous venting through opening 46, pistons 44 and 42 move upwards. As a result, the liquid sucked into the cylinder 41 is pressed through a channel 52, a pneumatically controlled outlet valve 53 and the filling mouthpiece 13 into the filling opening 16 of the closure capsule 14 and the flat tube 10 is thus filled.
The piston rod 43 is extended beyond the lower cylinder cover 54 of the cylinder 45 and carries a lateral arm 55 to which a switching rod 56 is attached. At the end of the upward stroke of the pistons 44 and 42, the switching rod 56 actuates the switching lever of a pneumatic pulse valve 57 which, via a main control valve (not shown), automatically switches the compressed air supply to the cylinder 45 in such a way that compressed air now enters the cylinder through the opening 46 is introduced through the opening 47 with simultaneous venting. As a result, the pistons 44 and 42 are moved down again and new liquid is sucked into the cylinder 41. The stroke of the pistons 42 and 44 can be adjusted by an adjusting spindle 58 rotatably mounted in a yoke 59.
The inlet valve 53 for the filling material is controlled by a piston 61 which is displaceable in a cylinder 60 which is arranged at the left end of the filling head 5 and which has openings 62 and 63 for supplying compressed air and venting.
The piston rod of the piston 61 carries at its outer end a valve cone 65 which interacts with a valve seat formed by a sleeve 64 made of elastic material. When compressed air is introduced through the opening 62 with simultaneous venting through the opening 63, the piston 61 in the cylinder 60 is moved to the right and the valve 53 is thereby opened. When the compressed air supply is switched over, the piston 61 is moved to the left and the valve cone 65 is pressed against the valve seat 64 so that the valve is closed.
The complete work cycle of filling and closing a flat tube 10 by means of the machine is as follows:
1. By introducing compressed air through the openings 34 and 40 into the two-stage air cylinder 26, the plunger 32 is moved into the lowest position.
At the same time, compressed air enters the cylinder 7 through the opening 12, lifting the tube holder 8 so that the flat tube 10 filled and closed during the previous work cycle can be pulled out of the recess 9 and a new tube inserted into the holder 8. At the same time, compressed air enters the cylinder 45 through the opening 46, as a result of which the piston 42 moves downwards when the valve 53 is closed and an amount of liquid set by the adjusting spindle 58 is sucked into the cylinder 41.
2. By introducing compressed air through the channel 23 into the cylinder 22, the piston 21 is advanced and a locking pin 17 is thereby conveyed into the supply channel. At the same time, the cylinder 7 is moved downwards by the introduction of compressed air through the opening 11 and the flat tube 10 inserted in the holder 8 with the screwed or attached cap 14 is thereby introduced into the mouthpiece 13 of the filling head 5 and pressed with the cap face against the sealing washer 15. Since the interior of the flat tube 10 is connected to the vacuum pump 38 via the exposed opening 35 of the evacuation channel 36 at this point in time, the air contained in the flat tube 10 is sucked out.
3. As soon as the air has been removed from the flat tube 10, compressed air is introduced through the opening 33 of the two-stage cylinder 26. As a result, the cylinder 26, together with the piston 27 and the plunger 32, is raised so far that the plunger 32 moves the locking pin 17 inserted into the feed channel 25 in front of the opening 35 of the evacuation channel 36 and covers it. The material of the locking pin 17, its cylinder diameter and the diameter of the feed channel 25 are selected such that the opening 35 is hermetically sealed by the pin 17.
4. Compressed air is introduced into cylinders 45 and 60 through openings 47 and 62 at the same time.
As a result, the piston 61 is moved to the right and the valve cone 65 is lifted off the sleeve 64, so that the filling head inlet valve 53 is opened. At the same time, the piston 42 moves upwards, so that the liquid previously sucked into the cylinder 41 is pressed through the open inlet valve 53 into the filling mouthpiece 13 and through the filling opening 16 of the closure cap 14 into the flat tube 10. As a result of the above-described stroke-limiting device for the piston 42, each tube 10 is filled with an amount of liquid that can be precisely adjusted by the spindle 58.
5. As soon as the tube 10 is filled, compressed air is introduced through the opening 63 of the cylinder 60 and the opening 39 of the cylinder 26 at the same time.
As a result, on the one hand, the valve cone 65 of the filling head inlet valve 53 is pulled against the sleeve 64 and the valve is thus closed. At the same time, the piston 27 of the two-stage cylinder 26 moves upwards, whereby the plunger 32 pushes the locking pin 17 located in front of the opening 35 upwards and presses it firmly into the filling opening 16 of the locking cap 14.
After a complete work cycle has been completed, the next work cycle begins, and the filled tube 10 can be removed from the machine in the course of the process described under 1..
The control of the operations described can be carried out by any conventional program control, e.g. B. by a series of electrical time switches, which energize pneumatic solenoid valves in an adjustable time sequence, whereby compressed air is introduced into a cylinder chamber of the various cylinders after a precisely set period of time and the other cylinder chamber is simultaneously vented.
Instead of a program control with electrical time switches, the machine can also be controlled by pneumatic time switches with delay relays. These usually work in such a way that compressed air is introduced into the delay relay from a pneumatic pulse valve, which has to squeeze past a throttle screw. Only when, after a certain, precisely adjustable period of time, enough air at the appropriate pressure has entered a small auxiliary cylinder located behind the throttle screw, can the piston of this cylinder be moved and the actual compressed air valve operated.
In the machine according to the invention, it is expedient to interrupt the pure time switch by means of a mechanical switching process controlled by the filling process, as indicated by the switching rod 56 and the pulse valve 57 in the embodiment shown. Since the switching rod 56 only actuates the valve 57 when the set amount of liquid has been filled into the tube 10, care is taken that the suction of new liquid into the cylinder 42 can only take place after the filling process has ended, regardless of its duration. This is of particular importance when it comes to fillers such as B. floor wax, the viscosity of which changes greatly depending on the temperature.
If one were to measure the duration of the filling process according to the heated filler with a pure timer, then when the filler cools down, the longer duration of the filling process caused by the increased viscosity can cause new liquid to be sucked into the cylinder 41, before the piston 42 has reached its upper stroke end. For the same reason, it can be advisable to also mechanically control the duration of the suction of the filling material into the cylinder 41 by, for example, the lower end of the switching rod 56 actuating a second pulse valve not shown in the drawing.
It goes without saying that the invention is not limited in detail to the embodiment described and illustrated, but that various structural modifications can be made to it within the scope of the inventive concept. For example, instead of pneumatically, the movable components of the machine can also be used in other ways, e.g. B. can be operated by hydraulic, mechanical or electrical drive means. Likewise, the invention is of course not limited to the filling and sealing of flat tubes made of plastics, but can be used in the same way in all cases where it is a question of containers of any shape and made of any rigid or flexible materials with the closure cap attached with liquid or with a flowable product and close tightly.