DE60025653T2

DE60025653T2 - Verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE60025653T2
Application number: DE60025653T
Authority: DE
Inventors: Patrick Gendre; Pierre Genty; Pascal Martini
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: WestRock Packaging Systems LLC
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2020-04-25
Also published as: EP1171346B1; EP1334910A1; ES2257613T3; WO2000064740A2; ES2211536T3; EP1171346A1; DE60007733T2; AU4369900A; EP1690793A3; EP1334910B1; DK1171346T3; GB9909335D0; ATE316038T1; PT1334910E; PT1171346E; ATE257796T1; EP1690793A2; WO2000064740A3; DE60025653D1; DE60007733D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, die insbesondere für das Verarbeiten von Verpackungen aus einem Zuschnitt in fertiggestellte gefüllte Schachteln geeignet ist. Diese Maschine kann ohne Weiteres angepasst werden, um verschiedene Schachteltypen aufzunehmen, ohne dass übermäßig Zeit verloren geht, um die Maschine von der Verarbeitung eines Schachteltyps zu der Verarbeitung eines anderen Schachteltyps umzustellen.
Bei der Mehrzahl bekannter Verpackungsmaschinen handelt es sich um zweckbestimmte Maschinen, die lediglich einen Schachteltyp einer Größe aufrichten. Daher ist es bei modernen Verpackungsanlagen notwendig, eine Vielzahl von Verpackungsmaschinen zu verwenden, um unterschiedliche Schachteltypen zu verpacken, wobei jede Maschine eine beträchtliche Stellfläche einnimmt und sowohl die Anschaffung als auch der Betrieb kostspielig sind.
Eine begrenzte Anzahl von Verpackungsmaschinen ist dazu geeignet, unterschiedliche Schachtelgrößen insbesondere in der Getränkeindustrie zu verpacken. Alle derartigen Maschinen erfordern eine Umstellung bzw. Anpassung, wenn von einer Schachtelgröße zu einer anderen umgestellt wird. Diese Anpassung schließt die manuelle Entfernung aller Schachteln in der Verpackungsmaschine und möglicherweise die mechanische Verstellung bzw. Einstellung der Komponenten in der Maschine ein. Während dieser Umstellungszeit, welche 30 Minuten oder länger dauern kann, kann eine Maschine nicht benutzt werden (auch als "Stillstandszeit" bekannt), was eine kostspielige Verzögerung in einer Abfüllanlage darstellt. Eine derartige Verzögerung kann sogar zu einer Stillstandszeit der gesamten Abfülllinie und nicht nur der Verpackungsmaschine führen, wenn während des Umstellungsverfahrens Probleme auftreten.
Ferner kann sich die Verarbeitungszeit des Beladens eines Schachteltyps von der des Beladens eines zweiten Schachteltyps unterscheiden.
Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 wird in der EP-A-266 644 beschrieben.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine bereitzustellen, die nicht die technischen und die kommerziellen Nachteile herkömmlicher Verpackungsmaschinen aufweist und dazu in der Lage ist, größere Gegenstände, wie beispielsweise Pizzas, zu verpacken.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine bereitzustellen, die dazu geeignet ist, mit einer minimalen Ausfallzeit bzw. Stillstandszeit von einem Schachteltyp oder einer Schachtelgröße auf einen anderen Schachteltyp bzw. eine andere Schachtelgröße umgestellt zu werden.
Die vorliegende Erfindung strebt danach, diese kommerziellen Nachteile zu vermeiden, indem eine Maschine bereitgestellt wird, die dazu geeignet ist, mehr als einen Schachteltyp aufzurichten und zu beladen.
Die Erfindung stellt eine Schachtelbearbeitungsvorrichtung zum Rotieren einer Schachtel in einer Verpackungsmaschine bereit, wobei die Vorrichtung Schachtelaufnahmemittel umfasst, die ausgestaltet sind, wenigstens eine Schachtel von dem Einspeisungsstrom in Eingriff zu nehmen und die Schachtel durch eine Arbeitsreichweite der Vorrichtung zu befördern, wobei die Aufnahmemittel intermittierend entlang der Arbeitsreichweite rotiert werden können, um zu bewirken, dass die Schachtel während einer kontinuierlichen Vorwärtsbewegung rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Fördereinrichtung variabler Geschwindigkeit zum Vergrößern oder Verkleinern der Geschwindigkeit der bearbeiteten Schachtel umfasst, um eine Änderung des Schachtelabstands zu kompensieren.
Vorzugsweise können die Aufnahmemittel an eine Nockenspur befestigt sein, wobei die Nockenspur einen Weg bereitstellt, um zu bewirken, dass die Aufnahmemittel rotieren.
Gemäß einem optionalen Merkmal dieses Aspekts der Erfindung können die Schachtelaufnahmemittel wenigstens einen Saugnapf umfassen.
Gemäß einem weiteren optionalen Merkmal dieses Aspekts der Erfindung können die Aufnahmemittel im Wesentlichen in einem Winkel von 90° rotieren.
Gemäß einem weiteren optionalen Merkmal dieses Aspekts der Erfindung kann ein Rückschlagventil bzw. eine Vakuumunterbrechung bereitgestellt sein, um zu bewirken, dass die Saugnäpfe die Schachtel an dem stromabwärts gelegenen Ende der Arbeitsreichweite freigeben. Vorzugsweise kann die Schachtel in einer derartigen Position freigegeben werden, um das Beladen der Schachtel von der Seite mit wenigstens einem Gegenstand zu ermöglichen.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1a zeigt eine Seitenansicht eines Schachteltyps, der in einem flachen zusammengeklappten Zustand geliefert wird, der für die Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Maschine geeignet ist.
1b zeigt eine perspektivische Ansicht des in 1a dargestellten Schachteltyps.
2a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schachtelzuschnitts des Umwickeltyps, der für die Verwendung mit einer Maschine gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung geeignet ist.
2b zeigt eine perspektivische Ansicht einer aufgerichteten und beladenen Schachtel des in 2a dargestellten Typs.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Maschine gemäß einem Aspekt der Erfindung.
4 und 5 zeigen perspektivische Ansichten der Schachtelzufuhrvorschub- und Aufrichtstationen der in 3 gezeigten Maschine.
6 zeigt eine vereinfachte Ansicht der Schachtelbearbeitungsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung.
7a und 7b zeigen die Aufrichtvorrichtung, die für die Verwendung mit der in 1 gezeigten Schachtel ausgestaltet ist.
8 und 9 zeigen perspektivische Ansichten der Ladestation und des Ausfuhrendes der Maschine.
10, 11 und 12 zeigen perspektivische Ansichten des Moduls zum Ausbilden der abgeschrägten Ecken der in 1 gezeigten Schachtel.
Die Maschine gemäß den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist dazu geeignet, unterschiedliche Schachteltypen und -formen mit einem oder mehreren Gegenständen, z.B. einer Pizza, zu befüllen.
In den Zeichnungen und insbesondere in den 2a und 1b ist ein Beispiel eines Zuschnitts 10 zum Ausbilden eines in 1b gezeigten Gegenstandsträgers, der zur Aufnahme des oder jedes Gegenstands bereit ist, in einem aufgerichteten Zustand dargestellt. Der Zuschnitt ist aus einem geeigneten faltbaren Bahnmaterial, z.B. Pappe, hergestellt. Der Zuschnitt 10 schließt eine Decke 12, eine Basis bzw. einen Boden 14 und gegenüberliegende Seitenwandflächen 16, 18 ein, die gelenkig eine mit der nächsten verbunden sind. Die Schachtel 10 kann ferner gegenüberliegende Endklappen 20, 22 einschließen, um gegenüberliegende Endwände auszubilden. Klebeklappen sind bereitgestellt, um die Endwände und die Seitenwandfläche 16 an der Basis 14 zu befestigen.
Ferner sind abgeschrägte Eckklappen 24, 26 und 28, 30 zum Ausbilden einer abgeschrägten Ecke an jeder Ecke umfasst. Der Zuschnitt wird gefaltet und die Klebeklappen 32 werden an den Eckwandflächen 28, 30 und den Endwandflächen 20, 22 befestigt, um eine geschlossene bzw. abgedichtete Schachtel, wie in 1b gezeigt, bereitzustellen.
In den Zeichnungen und insbesondere in den 2a und 2b ist ein weiteres Beispiel für einen Zuschnitt 10a zum Ausbilden eines Gegenstandsträger für die Verwendung mit der in 2b gezeigten Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung in einem aufgerichteten Zustand gezeigt, der zur Aufnahme des oder jedes Gegenstands bereit ist. Der Zuschnitt besteht aus einem geeigneten faltbaren Bahnmaterial, z.B. Pappe, und entspricht der in 1 dargestellten Ausführungsform. Daher sind die gleichen Wandflächen mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, denen der Buchstabe "a" nachgestellt ist.
Der Zuschnitt 10a unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Zuschnitt durch die Eckenstruktur und die Befestigungsmittel, um die Deckenwandfläche und die Seitenwandfläche in Eingriff zu nehmen. Bei dieser Ausführungsform werden die Ecken durch Endklappen 34, 36 bereitgestellt, die in flächenberührende Beziehung mit der angrenzenden Seitenwandfläche gefaltet sind. Die Befestigungsmittel umfassen eine Vielzahl von Laschen 38, die aus der Seitenwandfläche ausgestanzt sind, sowie korrespondierende Öffnungen 40 in der Basis- bzw. Bodenwandfläche 14a. Der Zuschnitt wird gefaltet und die Laschen 38 werden in den Öffnungen 40 in Eingriff genommen und aneinander befestigt, um eine geschlossene bzw. abgedichtete Schachtel C1, wie in 2b dargestellt, bereitzustellen.
Es ist vorstellbar, dass abhängig von der Form und/oder der Menge der zu verpackenden Gegenstände die Schachteln variieren können und demgemäß eine erfindungsgemäße Maschine in vielerlei Hinsicht einstellbar bzw. verstellbar ist, so dass diese eine große Vielzahl solcher Schachteln verarbeiten kann. Die grundsätzlichen Anordnungen, deren Änderung in Frage kommt, sind in den 1a und 2a gezeigt, in welchen die Gesamtbreite der aufgerichteten Schachtel "W" beträgt, die dem Abstand zwischen den Kanten der gegenüberliegenden Seitenwand entspricht. "L" ist die Gesamtlänge der Schachtel, wenn die Basiswandflächen geschlossen sind.
In 3 der Zeichnungen ist eine Maschine 50 zum Verarbeiten von Schachteln des vorstehend beschriebenen Typs gezeigt. Die Verpackungsmaschine ist in der Lage, Schachteln kontinuierlich aufzurichten und zu beladen, und umfasst eine Gegenstandsfördereinrichtung 52, um Gegenstände durch die Maschine zu fördern, eine Schachtelzufuhrvorrichtung 54, um aufeinanderfolgende Schachteln aus einer Materialzufuhr in einem flachen zusammengeklappten Zustand zu einer Aufrichtstation 56 der Maschine der Reihe nach zu befördern. Es können ferner Wandflächenfaltvorrichtungen 58, 60 umfasst werden, um die Schachtel in einen aufgerichteten röhrenförmigen Zustand zu falten, sowie Stützmittel 62, die ausgestaltet sind, mit der Schachtel während der Bewegung stromabwärts in Berührung gebracht zu werden, so dass die Schachtel in einem aufgerichteten Zustand gehalten wird. Eine Gegenstandsladevorrichtung 64 zum Laden von wenigstens einem Gegenstand in ein oder beide Enden der Schachtel ist in 3 dargestellt. Anschließend werden bei den Schachteln mit abgeschrägten Ecken die abgeschrägten Ecken durch eine Faltvorrichtung 66 ausgebildet. Die Enden der beladenen Schachteln werden ge schlossen und mittels feststehender Führungen und der Befestigungsvorrichtung 68, z.B. einer Klebemaschine, verschlossen.
Das stromaufwärts gelegene Ende der Maschine wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben, die die Schachtelzufuhrvorrichtung 54 zeigen, die ein Magazin 70 umfasst, indem eine Vielzahl von Schachteln C in einem flachen zusammengeklappten Zustand für die Verarbeitung bereitgehalten wird. Die Schachteln werden aus dem Magazin 70 nacheinander durch einen Zufuhrmechanismus 72 entfernt, bei dem es sich in dieser Ausführungsform um einen Vakuumdrehaufgeber 74 handelt, wie dies dem Fachmann bekannt ist.
Während die Verwendung eines Vakuumdrehaufklebers bzw. einer Vakuumrotationszufuhreinrichtung bevorzugt wird, um Schachteln zu der Fördereinrichtung zu liefern, ist es vorstellbar, dass die vorliegende Erfindung mit anderen Typen von Zufuhrmechanismen verwendet werden kann, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Das bevorzugte Magazin 70 ist ein Magazin des "Schwerkraftzuführungstyps", wobei die Schachtelzuschnitte C in dem Magazin in einem geneigten Zustand gehalten werden, um eine positive Zufuhr bereitzustellen.
Beim Gebrauch führt der Zuführmechanismus 74 kontinuierlich und nacheinander Schachteln aus dem Magazin zu dem Vorschubende der Maschine und umfasst eine in einer horizontalen Ebene montierte Hauptwelle 76, die Aufnahmemittel in der durch den Pfeil "A" angezeigten Richtung, wie in 4 dargestellt, rotiert. Während sich die Aufnahmemittel 78 drehen, werden Saugnäpfe (nicht gezeigt) in Berührung mit einer Wand der Schachtel C bewegt. Durch die Vakuumversorgung wird sodann ein Vakuum an den Satz von Saugnäpfen angelegt, wie dies bekannt ist, und die Schachtel 10 wird entnommen und dann auf eine Endlos-Fördereinrichtung 79 übertragen, um die Schachtel stromabwärts in einer ununterbrochenen Vorwärtsrichtung zu einer Aufrichtstation 56 und auf die Ladestation 64 zu bewegen.
Die bevorzugte Ausführungsform der Aufrichtstation 56 schließt Wandflächenfaltvorrichtungen 58, 60 ein, die für Schachteln verwendet werden, die in eine röhrenförmige Struktur gefaltet werden müssen, wie beispielsweise die in 2 dargestellte Schachtel C1. Die Faltvorrichtungen 58, 60 werden verwendet, um zwei Falt vorgänge mittels der Schachtel durchzuführen. Die erste Faltvorrichtung 58 faltet die Schachtel um die Faltlinie zwischen der Basis bzw. dem Boden und der Seitenwandfläche 14a, 18a (2A) und in eine senkrechte Beziehung, so dass die Seiten- und Deckenwandflächen 18a, 12a in einer im Wesentlichen senkrechten Ebene liegen. Anschließend bewirkt die zweite Faltvorrichtung 60, dass die Decke 12a in eine senkrechte Beziehung mit der Seitenwandfläche 18a gefaltet wird. Die Faltvorrichtungen entsprechen einander. Folglich wird lediglich eine Einheit 58 unter Bezugnahme auf 4 im Detail beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die bevorzugte Faltvorrichtung 50 eine Scheibe 80, die auf geeigneten Antriebsmitteln befestigt ist, wie beispielsweise einem Servomotor 82. Der Servomotor bzw. Schrittmotor 82 wird durch Steuermittel gesteuert, die bewirken können, dass die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 80 verändert wird. Das Rad 80 ist vorzugsweise segmentförmig, um eine Führungskante 84 zu definieren, die die Schachtel berührt, um das Falten einzuleiten. Anschließend stößt die innere Fläche 86 des Rades an die zu faltende Wandfläche und bewirkt, dass ihre Faltung, wie vorstehend beschrieben, fortgesetzt wird. Der Rest der Schachtel wird durch eine Führung 88 in Position gehalten.
Es liegt auf der Hand, dass das Rad 80 der Faltvorrichtung 58 in der vertikalen Ebene rotiert, wohingegen das Rad 80 der Faltvorrichtung 60 in der horizontalen Ebene rotiert. Selbstverständlich kann die Rotationsebene entsprechend den benötigten Faltschritten verändert werden.
Um die Errichtung der Schachtel C in einen aufgerichteten Zustand abzuschließen, wird die Schachtel durch die Fördereinrichtung 79 stromabwärts bewegt. Die Deckenwandfläche wird durch die oder eine Nase 91 eines oberen Nasen-Kettenaufbaus 90 oder eine andere geeignete Fördereinrichtung gehalten und vorwärts bewegt, um die Ausrichtung zwischen der Decke und der Basis bzw. dem Boden zu halten. Der obere Nasen-Kettenaufbau 90 wird durch Antriebsmittel, z.B. einen Servomotor, angetrieben, und durch Steuermittel gesteuert, um die Deckenwandfläche in ausgerichteter Vorwärtsbewegung mit der Basis bzw. dem Boden zu bewegen, und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 79 und des Nasen-Aufbaus 90 können durch die Steuermittel eingestellt werden, um die Förderung unterschiedlicher Schachteltypen und -formen zu ermöglichen. Feststehende Führungen 92 können bereitgestellt werden, um die Aufwärtsbewegung der Schachtel auf ein Mindestmaß zu beschränken. Folglich können die Laschen und die Öffnungen 38, 40 ohne Wei teres in Ausrichtung angeordnet werden, um durch geeignete Befestigungsmittel 93, z.B. einen bekannten Stanzverschlussmechanismus (punch lock mechanism), aneinander befestigt zu werden.
Die Schachtel wird in einer teilweise aufgerichteten röhrenförmigen Form zu einer Schachtelhandhabungsstation bzw. Schachtelbearbeitungsstation 94, die in den 4 und 5 dargestellt ist, vorwärts bewegt. In dieser Ausführungsform wird die Schachtel der zweiten Ausführungsform über einen Winkel von 90° manipuliert, so dass die Enden 20a, 22a der röhrenförmigen Schachtel 10a entlang der Seiten der Maschine angeordnet werden, um das Beladen zu erleichtern. Die nachstehend beschriebene Vorrichtung kann jedoch bei anderen Anwendungen verwendet werden, um an eine neue Maschine oder auf einer Nachrüstbasis angebracht zu werden, wo es gewünscht wird, eine Schachtel mittels Rotation zu manipulieren, z.B. an dem Ausfuhrende einer Maschine.
Damit eine Schachtel gehandhabt bzw. bearbeitet werden kann, wird die bevorzugte Vorrichtung 94 mit einer Vielzahl von Saugnäpfen 96, beispielsweise vier, bereitgestellt, die auf einem Rahmen 98 montiert sind, der selbst an einer Endlos-Fördereinrichtung 100 an einem vorbestimmten Ort befestigt ist, wobei eine Arbeitsreichweite bzw. ein Arbeitsbereich W und ein Umkehrweg definiert sind, die in den 5 und 6 detaillierter dargestellt sind. Die Fördereinrichtung 100 wird mittels geeigneter Antriebsmittel, beispielsweise einem Servomotor, angetrieben. Der Saugnapfrahmen 98 ist an der Drehvorrichtung montiert, die einen diskontinuierlichen bzw. intermittierenden Drehantrieb auf den Rahmen überträgt. In dieser Ausführungsform wird der Drehvorgang durch eine Antriebsstange 102 bereitgestellt, die mit einer Nockenspur bzw. Nockenschiene 104 über einen Nockenstößel 106 (5) verbunden ist, der in einem Gehäuse untergebracht ist, um einen gleichförmigen Weg für die Saugnäpfe bereitzustellen, während sich die Endlos-Fördereinrichtung vorwärts bewegt. Der Weg ist angepasst, um zu veranlassen, dass die Saugnäpfe über den gewünschten Rotationswinkel R während der Arbeitsreichweite bzw. des Arbeitsbereiches rotieren.
Folglich wird die Schachtel mit den Saugnäpfen 96 an dem stromaufwärts gelegenen Ende der Arbeitsreichweite bzw. des Arbeitsbereichs W in Eingriff genommen, was erreicht wird, indem sich die Saugnäpfe 96 auf die Schachtel 10a absenken. Ein Vakuum wird aufgebracht und die Saugnäpfe 96 werden mit der Schachtel in Eingriff gebracht. Während sich die Saugnäpfe entlang der Arbeitsreichweite bzw. des Arbeitsbereiches bewegen, folgt der Nockenstößel dem Weg, was bewirkt, dass der Saugnapfrahmen 98 und die Schachtel über einen Winkel von ungefähr 90° rotieren. Eine Vakuumunterbrechung bzw. ein Rückschlagventil ist bereitgestellt, um zu veranlassen, dass die Saugnäpfe die Schachtel an dem stromabwärts gelegenen Ende des Arbeitsbereiches freigeben. Die Schachtel befindet sich sodann in der Position, dass die Enden positioniert sind, um mit einem Gegenstand A von der Seite beladen zu werden.
In dieser Ausführungsform ist die Schachtelhandhabungsvorrichtung 94 auf einem Rahmen 108 montiert, der zwischen einer betriebsbereiten und einer nicht betriebsbereiten Position angehoben und abgesenkt werden kann. Geeignete Antriebsmittel, wie beispielsweise ein Servomotor, sind bereitgestellt, um die Vorrichtung zu bewegen; die Antriebsmittel werden durch eine nachstehend beschriebene Steuereinrichtung gesteuert.
Es ist üblich, dass die Länge L der Schachtel eine andere Abmessung als deren in 2b dargestellten Breite W1 aufweist, so dass sich der Zwischenraum (d.h. der Abstand bzw. Pitch) zwischen den Schachteln, nachdem die Schachtel gedreht worden ist, notwendigerweise ändert. Eine obere, Fördereinrichtung 110 ist bereitgestellt, um die Schachtel bei einer langsameren oder schnelleren Geschwindigkeit relativ zu der Fördereinrichtung 79 vorwärts zu bewegen, so dass der Durchsatz an Schachteln bei der gleichen Rate gehalten wird.
Daher wird, um einen kontinuierlichen Vorwärtsschub der Schachteln aufrecht zu erhalten, die Geschwindigkeit der Schachteln geändert werden müssen. Wenn beispielsweise W1 < L, dann wird der Abstand größer werden. Folglich sollte die Geschwindigkeit ansteigen, um dies zu kompensieren. Ebenso wird die Geschwindigkeit verringert werden, wenn W1 > L, um eine Veränderung in der Schachtelflussgeschwindigkeit zu erreichen.
In dieser Ausführungsform nehmen die Nasen 111 der oberen Fördereinrichtung 110 die Führungskante der Schachtel in Eingriff, um diese vorwärts hin zu der zweiten Endlos-Fördereinrichtung 112, die in den 8 und 9 dargestellt ist, und weiter zu der Ladestation 64 zu schieben.
In einer Klasse von Ausführungsformen wird die Schachtel zu der Verpackungsmaschine in einem flachen zusammengeklappten Zustand geliefert. Die in 1 dar gestellte Ausführungsform könnte z.B. vorgeklebt sein und die Klebeklappen könnten an ihren entsprechenden Wandflächen, wie vorstehend beschrieben, befestigt sein. Diese Schachteln 10 müssen nicht das gleiche Falt- und Befestigungsverfahren durch die vorstehend beschriebene(n) Faltvorrichtung(en) 58, 60 und Handhabungsmittel 94 durchlaufen, so dass die Schachtel in das Magazin 70 geladen werden kann, wobei die Endklappen 20, 22, 32 für die Seitenbeladung richtig ausgerichtet sind. Die Schachteln 10 werden durch den Aufgeber bzw. Zuführer 72 auf die Fördereinrichtung 79 gesetzt, wobei die Schachtel jedoch zu einer Aufrichtvorrichtung 114, die in den 5 und 7 dargestellt ist, gefördert wird. Die Steuermittel und die Antriebsmittel sind bereitgestellt, um die Faltvorrichtung 58, 60 und die Schachtelhandhabungsvorrichtung 94 in eine nicht betriebsbereite Position zu bewegen, so dass diese nicht in die Schachtelzuschnitte 10, die durch die Fördereinrichtung zu der Aufrichtvorrichtung 114 befördert werden, störend eingreifen.
Die 7a und 7b stellen den Betrieb der Aufrichtvorrichtung 114 dar, welche Schachtelaufnahmemittel 116, z.B. Saugnäpfe, umfasst, die die Deckenwandfläche in Eingriff nehmen und diese relativ zu der Basis- bzw. Bodenwandfläche trennen. Die Basis bzw. der Boden wird durch feststehende Führungen (nicht gezeigt), die die unteren Endklappen zurückhalten, oder andere bekannte geeignete Mittel, daran gehindert, angehoben zu werden. Die Aufnahmemittel folgen einem vorbestimmten Weg P durch eine Endloskette 118, die Vorwärts- und Vertikalbewegung erlaubt, um sicherzustellen; dass sich die Schachtel weiter vorwärts bewegt. Folglich wird die Schachtel, wie in 7b dargestellt, aufgerichtet, wobei diese durch Führungs- und Nachlaufnasen einer zweiten Fördereinrichtung in einem aufgerichteten Zustand gehalten wird.
Die Schachtel eines beliebigen Typs wird dann zu der Ladestation 64 (3), um mit einem oder mehreren Gegenständen beladen zu werden, durch die zweite Fördereinrichtung 112 bewegt, an welcher in 8 gezeigte Führungs- und Nachlaufnasen 113, 115 befestigt sind. In dieser Ausführungsform ist die Maschine angepasst bzw. ausgestaltet, um eine Pizza in die Schachtel zu laden. Die Gegenstände A werden zu der Ladestation auf einer in 8 gezeigten zweiten Fördereinrichtung 120 geliefert, die parallel zu der ersten und der zweiten Fördereinrichtung 79, 112 verläuft und mit diesen durch die Steuermittel synchronisiert wird, wodurch in dieser Ausführungsform jeder Gegenstand durch geeignete Dosiermittel (metering means) getrennt wird. Ein oberer Kolbenmechanismus 122 ist bereitge stellt, um die Gegenstände hin zu der Schachtel zu schieben, wie dies in 8 dargestellt ist. Der Mechanismus umfasst eine Vielzahl von Führungselementen 124, die an einer Endloskette 126 montiert sind, um eine Vorwärtsbewegung zu übertragen. Die Endloskette wird durch geeignete Antriebsmittel (nicht dargestellt) angetrieben, um mit der Gegenstandsfördereinrichtung 120 und der Schachtelfördereinrichtung 79 durch Steuermittel synchronisiert zu werden. Die Führungselemente 124 können in einer seitlichen Ebene durch eine Nockenspur bzw. Nockenschiene 128 und einen Nockenstößel (nicht gezeigt) bewegt werden und schieben daher den Gegenstand P in ein Ende der Schachtel. Feststehende Führungen (nicht gezeigt) halten die Position der Schachtel relativ zu der Pizza in der seitlichen Ebene, um zu ermöglichen, dass die Pizza während der kontinuierlichen Vorwärtsbewegung in die Schachtel eingeschoben wird.
Die nächste Stufe besteht darin, dass die Ecken in den Schachteln 102 mit abgeschrägten Ecken angefertigt werden. Dies wird durch die in 9 dargestellte Faltvorrichtung 66 erreicht. In dieser Ausführungsform umfasst die Faltvorrichtung 66 gegenüberliegende Nasen-Anordnungen bzw. -Aufbauten 130, die durch geeignete Antriebsmittel, z.B. einen Servomotor 132, angetrieben und durch eine Steuereinrichtung gesteuert werden. Die Vorrichtung ist dazu geeignet, abgeschrägte Ecken im Inneren von Faltendklappen zu falten, was in den 1 bzw. 2 dargestellt ist.
Führungs- und Nachlaufnasen 134, 135 sind an einem kontinuierlichen Förderband 136 befestigt, das in einer Höhe derart positioniert ist, dass die Nasen 134, wenn sie in Gebrauch sind, die Führungs- und Nachlaufeckklappen der Schachteln berühren, um so die Klappen zu bewegen. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf die 10, 11 und 12 erklärt.
Die Vorrichtung 66 kann derart betrieben werden, dass die einzelnen Führungsnasen 134 periodisch vor Schachteln positioniert werden, wodurch jede Schachtel veranlasst wird, die Nase 134 zu berühren und dabei die End- oder Eckklappe auf der Schachtel neu zu positionieren. Eine Nocke 137 und ein Nockenstößel 139, die in 10 gezeigt sind, veranlassen, dass sich die Führungs- und Nachlaufnasen zu der Schachtel hin und von der Schachtel weg bewegen.
In dieser Ausführungsform ist der Nockenstößel auf einer Welle 141 montiert, die mit der Führungs- oder gegebenenfalls der Nachlaufnase 134, 135 verbunden ist.
Der Nockenstößel 139 ist in einer länglichen Öffnung 143 eines Stützelements 145 montiert, das mit der Fördereinrichtung 136 verbunden ist.
Die Vorrichtung 66 kann ferner betrieben werden, um die Geschwindigkeit der Nasen periodisch zu erhöhen, um so die einzelnen Nachlaufnasen 135 mit den Nachlaufeckklappen in Berührung zu bringen, wodurch die Nachlaufeckklappe neu positioniert wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein einzelnes kontinuierliches Förderband 136 mit variabler Geschwindigkeit verwendet. Es kann jedoch eine Vielzahl von Förderbändern verwendet werden. Über dies kann eine einzelne Laufrolle mit einer oder mehreren daran befestigten Nasen ohne den Gebrauch eines kontinuierlichen Förderbands verwendet werden.
Eine Führungsnase 134 wird in Position vor einer Schachtel mit einer Geschwindigkeit bewegt, die geringer als die der Schachteln auf der Fördereinrichtung ist. Dann wird eine Schachtel die Nase berühren und die Führungseckklappe 24 wird durch Bewegen der Nase in eine seitliche Richtung D in Bezug auf die Bewegung der in 11 gezeigten Schachtel neu positioniert. Anschließend erhöht die Steuereinrichtung die Geschwindigkeit der Antriebsmittel, was bewirkt, dass die Geschwindigkeit der Nachlaufnase 135 relativ zu der Schachtel C erhöht wird, um diese in Berührung mit der Nachlaufeckklappe 28 der gleichen Schachtel zu bringen, und die Nase wird in eine seitliche Richtung D in Bezug auf die Bewegung der Schachtel bewegt, um die in 12 gezeigte Klappe neu zu positionieren.
Die Vorrichtung 66 schließt eine Steuereinrichtung ein, die angeordnet ist, um die Geschwindigkeit des kontinuierlichen Förderbands 136 während des Gebrauchs zu steuern. Diese Steuereinrichtung kann ein speziell angefertigter Prozessor sein oder kann eine Steuereinrichtung für eine Verpackungsmaschine sein, mit welcher die Vorrichtung 66 verwendet wird, welche angepasst ist, um die Vorrichtung 66 zu steuern. Alternativ kann die Steuereinrichtung vorzugsweise ein bekanntes programmierbares Servosteuersystem sein.
In einigen Ausführungsformen empfängt die Steuereinrichtung Informationen von einem Sensor (nicht gezeigt), der angeordnet ist, um die Geschwindigkeit des kontinuierlichen Förderbands zu erfassen; dieser kann die Geschwindigkeit des Förderbands direkt erfassen. Überdies kann die Vorrichtung Mittel in Form eines Sensors zum Empfangen von Informationen bezüglich der Geschwindigkeit der Schachteln auf der Fördereinrichtung einschließen, die zu den Steuermitteln übertragen werden. Alternativ können Mittel für eine manuelle Eingabe vorhanden sein, mittels derer die Geschwindigkeit der Schachteln auf dem Vorschubweg in die Steuermittel eingegeben werden können.
Sobald die abgeschrägten Ecken ausgebildet worden sind, fährt die Schachtel fort, sich vorwärts zu bewegen, und die Endklappen 20, 22, 32 werden durch feststehende Führungen in überlappende Beziehung gefaltet und werden durch geeignete Befestigungsmittel 68 aneinander befestigt, z.B. mittels einer Klebemaschine 67, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Auf die Endklappen wird durch Druckgurte 69 Druck ausgeübt, um die Schachtel an der Verwendungsstelle bzw. in Position zu halten, während der Klebstoff trocknet, und die vollständig beladene und umschlossene Schachtel wird an das Ausfuhrende 71 der Maschine übertragen.
13 zeigt ein Blockdiagramm, das die elektrische und elektronische Steuerung der Verpackungsmaschine darstellt.
13 stellt eine Steuereinrichtung 230 dar, die einen Zentralprozessor 232 aufweist, ein Mittel 234 für die manuelle Eingabe, mittels dem spezielle Instruktionen programmiert werden können, sowie eine Anzeige 236, welche dem Maschinist nützliche Informationen anzeigt. Der Zentralprozessor 232 und die Anzeige 236 können Betriebsinformationen, wie beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine und die Einhaltung von speziellen Sicherheitsbestimmungen auf übliche Art und Weise anzeigen. Überdies können der Zentralprozessor 232 und die Anzeige 236 außerdem Informationen anzeigen, die für die vorliegende Maschine spezifisch sind, wie beispielsweise der Zuschnittsaufgeber 54, die Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen, der Geschwindigkeitsaufgeber und die Position der Schachtelhandhabungsvorrichtung. Alle diese Informationen werden durch Sensoren bereitgestellt, die im Allgemeinen mit 238 gekennzeichnet sind, oder durch bekannte Positionen der verwendeten Servomotoren.
Wie vorstehend beschrieben, steuert die Steuereinrichtung 230 auch die Positionen der beweglichen Komponenten, sowie die Bewegungsgeschwindigkeit von Komponenten mit variabler Geschwindigkeit. Der Zentralprozessor 232 steuert z.B. die Motoren 140, welche die Zuführmittel und die Fördereinrichtungen 79, 110, 112 und 64 antreiben, welche die Zuschnitte und die zu verpackenden Gegenständen durch die Maschine bewegen.
Der Prozessor 230 steuert außerdem die Aufrichtvorrichtungen 58, 60 und 114 und die Schachtelhandhabungsvorrichtung 62 sowie die Position der Vorrichtung 66, die die Eckklappen neu positioniert.
Geeignete Steuermittel können umfasst werden, um die Aufrichtvorrichtungen und die Handhabungsvorrichtung 62 zwischen betriebsbereiten und nicht betriebsbereiten Positionen zu positionieren. Die Steuermittel können ferner die Motoren steuern, die jede der Endlosketten antreiben, um die Geschwindigkeit zu steuern und einzustellen und den Schachteldurchsatz gemäß dem Schachteltyp und/oder der Schachtelgröße zu synchronisieren.
Zusätzlich können die Steuermittel die Vorrichtung steuern, die die Eckklappen neu positioniert, um die Vorrichtung wie vorstehend beschrieben in betriebsbereite oder nicht betriebsbereite Zustände zu setzen.
Wie nachstehend beschrieben, können die Positionen und die Geschwindigkeiten dieser Vorrichtungen manuell eingegeben werden oder ein spezielles vorgeschriebenes Programm kann in den Zentralprozessor geladen werden, um die Verpackungsmaschine zu steuern. Ferner kann die gesteuerte Umstellung der Maschine von einem Schachteltyp bzw. einer Schachtelgröße zu einem anderen Schachteltyp bzw. einer anderen Schachtelgröße, wie nachstehend beschrieben, das Ergebnis eines vorgeschriebenen Programms oder eines manuellen Eingabesignals sein.
Der Umstellungsprozess von dem ersten Schachteltyp in 2 zu einem anderen in 1 dargestellten Typ wird durch die Steuermittel gesteuert und wird entweder aufgrund einer manuellen Eingabeaufforderung oder durch die Maschine, die an das Ende eines vorprogrammierten Durchlaufs gelangt, eingeleitet.
Die erste Stufe in dem System besteht darin, eine Veränderung in dem Schachteltyp durch manuelle Eingabe oder einen Sensor zu erfassen. Anschließend werden die Aufrichtvorrichtungen 58, 60 in eine betriebsbereite Position bewegt und die Schachtelhandhabungsvorrichtung 94 wird angehalten und in eine nicht betriebsbereite Position bewegt. Danach wird die Aufrichtvorrichtung 114 angefahren, wodurch die Endlosketten 118 und die Saugnäpfe 116 mit der Fördereinrichtung 79 und den Schachteln C synchronisiert werden. Die Geschwindigkeiten der zweiten Fördereinrichtung 112 und der oberen Fördereinrichtung werden ebenfalls mit der Geschwindigkeit der ersten Fördereinrichtung synchronisiert, um einen konstanten Durchfluss durch die Maschine aufrecht zu erhalten.
Schließlich wird die Vorrichtung, die Ecken neu positioniert, 66 angehalten und die Gegenstandszuführmittel werden derart gesteuert, dass die richtige Anzahl von Gegenständen an die Ladestation 64 zu der richtigen Zeit bereitgestellt wird.
Dieser Prozess wird umgekehrt, wenn die Schachteltypen vom zweiten zum ersten Typ umgestellt werden. Wie vorstehend beschrieben, beziehen sich die Hauptänderungen auf das Setzen dieser nicht betriebsbereiten Vorrichtungen in einen betriebsbereiten Modus. Außerdem wird die Geschwindigkeit der oberen bzw. hängenden Fördereinrichtung 110 und der zweiten Fördereinrichtung 112, wie durch die Steuermittel ermittelt, aus den vorstehend dargelegten Gründen angehoben oder verringert werden müssen.
Durch ein Vorprogrammieren des Steuersystems können die Einstellungen an der Maschine, die zum Wechseln von der Verpackung eines Schachteltyps zu einem anderen Schachteltyp benötigt werden, voreingestellt sein, wodurch die Summe an Stillstandszeit bzw. Ausfallzeit verringert wird, wenn Schachteltypen oder Schachtelgrößen gegeneinander ausgetauscht werden. Erfindungsgemäß wird die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung sowie deren Effizienz und Beständigkeit verbessert. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Flexibilität, die durch das System geboten wird.
Wenn auch die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform zum Laden von Pizzas in Schachteln dient, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung nicht auf Schachteln für Pizzas beschränkt ist. Die Erfindung kann mit Maschinen zum Verpacken von Dosen, Pappziegeln, Flaschen oder anderen Behältern in Schachteln verwendet werden.
Ferner können verschiedene Elemente der Maschine, wie beispielsweise die Schachtelhandhabungsvorrichtung, die Faltvorrichtung, die Aufrichtstation oder die Ladestation als ein Modul getrennt hergestellt werden, das in neuen Maschinen eingebaut wird oder auf einer Nachrüstbasis geliefert wird.
Darüber hinaus ist die Erfindung, während die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform als Teil der Maschine zum Beladen von Behältern dargestellt ist, zwei Typen von Schachteln zu halten, nicht auf Schachteln dieses Typs beschränkt. Wie der Fachmann erkennen wird, kann die Erfindung mit Schachteln sowohl des Umwickeltyps als auch des Entladetyps verwendet werden oder gegebenenfalls Schachteln über jedweden gewünschten Drehwinkel manipulieren.
Es liegt auf der Hand, dass der Schachtelaufrichtmechanismus und Schachtel- handhabungsmechanismus unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform dargestellt worden sind und dass zahlreiche Modifikationen möglich sind. Der Schachtelaufrichtmechanismus ist dazu geeignet, Schachteln zu verarbeiten, die zahlreiche Konfigurationen von Gegenstandsgruppen umfassen, die einen Bereich von Schachtelgröße und -form abdecken, ohne dass unnötige Zeit beim Einstellen des Mechanismus zugebracht wird.

Claims

Schachtelbearbeitungsvorrichtung zum Rotieren einer Schachtel in einer Verpackungsmaschine, wobei die Vorrichtung (94) Schachtelaufnahme-mittel (96, 98) umfasst, die ausgestaltet sind, wenigstens eine Schachtel von dem Einspeisungsstrom in Eingriff zu nehmen und die Schachtel durch eine Arbeitsreichweite (W) der Vorrichtung zu befördern, wobei die Aufnahmemittel intermittierend entlang der Arbeitsreichweite rotiert werden können, um zu bewirken, dass die Schachtel während einer kontinuierlichen Vorwärtsbewegung rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Fördereinrichtung (110) variabler Geschwindigkeit zum Vergrößern oder Verkleinern der Geschwindigkeit der bearbeiteten Schachtel umfasst, um eine Änderung des Schachtelabstands zu kompensieren.
Schachtelbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmemittel (96, 98) an eine Nockenspur (104) befestigt sind, wobei die Nockenspur einen Weg bereitstellt, um zu bewirken, dass die Aufnahmemittel rotieren.
Schachtelbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schachtelaufnahmemittel wenigstens einen Saugnapf (96) umfassen.
Schachtelbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aufnahmemittel (96, 98) im Wesentlichen in einem Winkel von 90° rotieren.
Schachtelbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Rückschlagventil bereitgestellt ist, um zu bewirken, dass die Saugnäpfe (96) die Schachtel an dem stromabwärts gelegenen Ende der Arbeitsreichweite (W) freigeben.