NO330399B1 - System for pakking av produkter - Google Patents

Abstract

Et system for vertikal pakking av produkter inn i en beholder, med et forhåndsbestemt antall produkter som føres enkeltvis til systemet. Nevnte system omfatter: en overlappingsenhet (14) hvor produktene legges med en grad av overlapping bestemt av et leggemønster, idet hvert produkt overlapper et foregående produkt for å danne en produktgruppe, en overføringsenhet (15) som bringer den lagte produktgruppen inn i et beholderfyllesystem (16), idet produktgruppen bringes sideveis, et beholderfyllesystem (16) som bringer produktgruppen inn i beholderen på en kontrollert måte, en beholderfylleenhet inkludert midler for å motta og holde en opprettstående tom beholder, midler (45) for å tippe den tomme beholderen 90 grader inn i et beholderfyllesystem og tippe den fulle beholderen tilbake inn i en opprettstående posisjon, og levere den fulle beholderen på en utløpstransportør, en styringsenhet (19) innrettet til å kontrollere operasjonen av nevnte overlappingsenhet (14), overføringsenhet (15), beholderfyllesystem og beholderhåndteringsenhet, hvor operasjonshastigheten til hver enhet kontrolleres avhengig av flyten av produkter gjennom hver av nevnte enheter og system.

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system for pakking av produkter, slik som forskjellige pakninger eller poser, i beholdere slik som begre, kartonger eller RCS-bokser. Slike systemer er i vanlig bruk i matindustrien, for å pakke pakninger av sjokolade, meierivarer, chips og andre snacksprodukter (smågodt), men kan gene-relt brukes for alle typer produkter.

Bakgrunn

Pakkesystemer eksisterer i mange forskjellige former idet hver produsent promote-rer et bestemt konsept. Foreliggende søker har i flere år produsert og markedsført TP4500-serien av pakkemaskiner hvor produktene som skal pakkes mottas fra en fyllestasjon og leveres flattliggende på et transportbelte. Produktene leveres til en tverrgående enhet, som grunnleggende er et belte som slipper pakkene ned på et bord. Et tverrgående belte som overfører posene 90 grader sideveis. Etter en syklus vil det være en rad av produkter på nevnte bord. Deretter blir produktene overført inn i den mottakende beholderen med en skyvemekanisme, hvoretter syklusen gjentas inntil beholderen er fylt.

Disse tidligere kjente pakkesystemer har vist seg å virke pålitelig gjennom flere tiår, men har uheldigvis noen ulemper. Dette er hovedsakelig på grunn av den strengt tidsstyrte mekanismen, for eksempel syklusen i tverrmatningsenheten, sky-vefrekvensen i skyvemekanismen osv., idet systemet som helhet er fullstendig syn-kronisert. Av denne årsak må hvert produkt være fullstendig identisk i størrelse og form, og må leveres på nøyaktig rett tidspunkt, dvs. levert med jevne intervall på transportbeltet. Dette begrenser hastigheten som kan oppnås med systemet, systemet er komplisert å innstille for andre pakningsstørrelser (det er mange kompo-nenter som må justeres for å opprettholde synkroniseringen), systemet kan bare betjene en fyllestasjon (på grunn av kravene til strengt jevn adskillelse av pakning-ene), systemet kan ikke håndtere beholdere med forsterkede hjørner eller som har oktagonal form (etter som slike beholdere krever et varierende antall pakninger i hver rad). Per i dag har pakkesystemet blitt en flaskehals som begrenser den muli-ge produksjonsraten, etter som fyllestasjonene nå kan levere produkter med høye-re hastighet enn pakkesystemet kan ta unna.

Eksempler på kjente pakkesystemer med mekanisk styrt synkronisering fremgår av US-patentene 5 778 640 og 6 430 895, samt FR-søknad 23 897 594.

Det er derfor behov for et mer fleksibelt pakkesystem med høyere driftshastighet.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et pakkesystem som i det minste delvis tilfredsstiller de ovenfor nevnte behov.

Dette oppnås i et system for vertikal pakking av produkter inn i en beholder, med et forhåndsbestemt antall produkter som leveres enkeltvis til systemet, som det er definert i det vedføyde krav 1.

Nærmere bestemt omfatter systemet:

en overlappingsenhet hvor produktene blir lagt med en overlappingsgrad bestemt av et leggemønster hvor hver overlapper det foregående produktet for å danne en produktgruppe,

en overføringsenhet som bringer den lagte produktgruppen inn i et beholderfyl-lingssystem som transporterer produktgruppen sideveis,

et beholderfyllesystem som bringer produktgruppen inn i beholderen på en kontrollert måte,

en beholderhåndteringsenhet som omfatter midler for å motta og holde en opprettstående, tom beholder, midler for å tippe den tomme beholderen 90 grader inn i beholderfyllesystemet og tippe den fylte beholderen tilbake til en opprettstående posisjon, og levere den fulle beholderen på en utleveringstranspor-tør,

en kontrollerenhet innrettet til styre operasjonen av nevnte overlappingsenhet, overføringsenhet, beholderfyllesystem og beholderhåndteringsenhet, hvor operasjonshastigheten av hver enhet styres avhengig av flyten av produkter gjennom hver av nevnte enheter og system.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor:

Fig. 1 viser en oversikt over det oppfinneriske systemet,

Fig. 2 viser detaljer ved en overlappingsenhet og overføringsenheter inkorporert i nevnte system,

Fig. 3 viser beholderfyllesystemet,

Fig. 4 viser et system som håndterer beholdere,

Fig. 5 er et forenklet kretsdiagram,

Fig. 6 viser en produktblander som kan inkluderes i det oppfinneriske systemet.

Detaljert beskrivelse

Oversiktsbildet i Fig. 1 illustrerer en utførelse av det oppfinneriske pakkesystemet som mottar produkter som skal pakkes i to produktstrømmer fra respektive fylle-stasjoner (denne delen av produksjonsoppsettet er ikke vist i figuren). Produktene kan fylles i forskjellige pakninger, slik som puteformede poser, og ledes inn i systemet liggende flatt (horisontalt). Produktstrømmene ledes til øvre og nedre dekk av en produktblander 13. Etter produktblanderen følger det en overlappingsenhet 14 for legging eller organisering av et forhåndsdefinert antall produkter med en varierende grad av overlapp (beregnet), en overføringsenhet 15 for sideveis overfø-ring av en overlappende rad av produkter, en beholderfylleenhet 16 for å fylle et forhåndsdefinert antall rader (overlappende gruppe av produkter) inn i en beholder rad for rad, en beholderhåndteringsenhet 17 for å forsyne beholdere som skal fylles med produkter og et utleveringsbelte 18 på hvilket fylte beholdere blir levert. Operasjonen av pakkesystemet kontrolleres av en styringsenhet 19.

Systemet opererer som følger:

Produkter ledes horisontalt inn i systemet et for et i en eller flere rader. Det oppfinneriske systemet kan håndtere både en enkelt inngangsstrøm og en dobbelt inn-gangsstrøm av produkter, eller faktisk et større antall strømmer idet antallet be-stemmes av kapasitetene av de respektive fyllestasjonene og systemet.

Radene smeltes sammen i en enkelt produktstrøm i produktblanderen 13

ved å sette et produkt fra rad 2 inn mellom to produkter fra rad 1.

• En produktgruppe dannes ved å overlappe et antall produkter. Hvert produkt transporteres 90 grader med en beregnet lengde (overlappingslengden). • Når det korrekte antall produkter er tilveiebrakt, blir produktgruppen overført til beholderfyllesystemet. • Beholderfyllesystemet bringer produktgruppene inn i beholderen ved bruk av en skyver og en komprimeringsplate for å oppnå en repeterbar og kontrollert fyllingsgrad. • Når det forhåndsbestemte antallet produktgrupper er tilveiebrakt, blir beholderen tippet 90 grader og levert på utløpstransportøren 18. • En ny beholder leveres fra beholderinnløpsbeltet 20, tippes 90 grader og bringes inn i beholderfyllesystemet.

I det følgende blir hver komponent i det oppfinneriske pakkesystemet beskrevet i ytterligere detalj.

Produktblander

Produktblanderen (Fig. 6) smelter sammen to uavhengige produktstrømmer til en enkelt produktstrøm med to ganger hastigheten til de individuelle produktstrømme-ne. Blanderen er et system i kontinuerlig bevegelse og regulerer de to produkt-strømmene for å lage den nødvendige avstand mellom produkter ifølge produkt-størrelse og hastighet (i produkter per minutt). Produktblanderen inkluderer to øvre dekk transportbelter 61, 62 som mottar produkter fra en første fyllestasjon, og et nedre dekk transportbelte 63 som mottar produkter fra en andre fyllestasjon. Beltene drives av hver sin asynkrone drivmotor 64, 65, 66. Hastigheten til hver drivmotor kontrolleres av styringsenheten 19. Ved inngangen til hvert dekk er det en detektorenhet som detekterer når et produkt ankommer til blanderen fra hver fyllestasjon. Blanderen vil justere hastigheten av hvert belte på en slik måte at produkter fra en strøm vil bli sluppet inn mellom produkter fra den andre strømmen, og slik smelter sammen strømmene til en felles strøm.

Detektorene brukes i en tilbakekoblingssløyfe for å etablere en jevn utgangsstrøm av produkter. Mange pakkesystemer omfatter kontrollstasjoner som sjekker produktene levert fra fyllestasjonen. Substandardprodukter, slik som at produktposen er tom, lekk eller overfylt, blir fjernet hvilket gir et tomrom i strømmen. Strømmen fra hver fyllestasjon vil ikke være så jevn som ønskelig. Slike tomrom vil imidlertid bli detektert, hvoretter transportørhastigheten i den andre strømmen blir forsinket tilsvarende. Sakt med andre ord kontrolleres blandeprosessen ved å detektere den faktiske tilstedeværelsen (og posisjon) av produktene. I motsetning til dette kunne ikke strent tidsstyrte systemer håndtert slike ujevne strømmer av produkter.

Overlappingsenhet

Overlappingsenheten (Fig. 2), også kalt mønsterdanneren, er en enhet som overfø-rer hvert produkt som kommer i en rad, 90 grader med en beregnet lengde for å

oppnå en grad av overlapping. Overlappingsenheten er essensielt et transportbelte 21 arrangert 90 grader på den ankommende strømmen av produkter, hvor produktene ankommer på det venstre transportbeltet. Overlappingsenheten, sammen med overføringsenheten, kontrolleres av tre asynkrone motorer koblet til frekvensomformere og kodere. Hastigheten til overlappingsenheten beregnes fra produkt-strømmen som entrer maskinen (beregnet i styringsenheten 19). Ved å bruke en

transportør med høy friksjon, slik som en vakuumtransportør, kan antallet produkter per rad fluktuere. Vakuumtransportører omfatter et vakuumkammer som ligger under beltet, idet beltet er perforert. Dette betyr at overlappingsenheten kan levere grupper av produkter med variable antall produkter. For eksempel, hvis beholderne har forsterkede hjørner, hvilket betyr at de er oktogonale innvendig, bør overlappingsenheten levere produktgrupper med et redusert antall produkter i første og siste rad, slik som en serie med si 5, 6, 6, 6, 6 og 5 produkter.

Overlappingsenheten omfatter også detektorer, for eksempel en optisk detektor ved inngangen som detekterer ankommende produkter. Operasjonen av overlappingsenheten kontrolleres av styringsenheten 19.

Overføringsenhet

Overføringsenheten (Fig. 2) er to transportørbelter 22, 23 som overfører den overlappende raden av produkter inn i beholderfyllesystemet (Fig. 3). Transportørhas-tigheten beregnes fra mønsteret og produktstørrelsen, og kontrolleres av styringsenheten 19.

Beholderfyllesystem

Beholderfyllesystemet vist i Fig. 3 overfører den lagte raden fra overføringsenheten og inn i beholderen, rad for rad. Beholderfyllesystemet omfatter en skyveplate 32 og en overføringsplate 34. skyveplaten 32 kan være montert på en lineærmotor

eller en annen egnet drivmekanisme. Overføringsplaten 34 opereres av en drivmekanisme 35 som virker på en plattform som nevnte skyveplate 32 og dens drivmekanisme er montert på. Dette oppsettet tillater skyveplaten å operere uavhengig av overføringsplaten. Ved en sekvens med skyving av produktraden inn understøttet av overføringsplaten, indeksering av beholderen og å kjøre overføringsplaten ut, oppnås en nøyaktig og pålitelig fyllingssekvens. Med indeksering av beholderen menes å kjøre beholderen opp og ned vertikalt ved hjelp av utstyret vist i Fig. 4. Dette vil komprimere stabelen av produkter som ligger i beholderen. Overførings-platen 34 er i virkeligheten en todelt enhet som tillater dens bredde å reguleres på en enkel måte.

I Fig. 4 er det vist en beholderhåndteringsenhet omfattende to skinner 41, 42 som løper vertikalt bak fyllesystemet. På skinnene er det montert en beholderfestemekanisme som holder beholderen med to vakuumputer 43, 44. Beholderfestemekanismen omfatter også en tippemekanisme 45 som tillater tomme beholdere mottatt i en opprettstående posisjon å vendes 90 grader sideveis med åpningen vendende mot skyveplaten 32. Når beholderen har blitt fylt, vil tippemekanismen 45 tippe beholderen tilbake til opprett posisjon, hvorpå beholderen senkes til et utløpstrans-portbelte og frigjøres fra vakuumputene 43, 44. En drivmekanisme 46 beveger beholderfestemekanismen langs skinnene mens den tillater beholderfestemekanismen å indekseres, dvs. å posisjoneres nøyaktig langs skinnene 43, 44. En fagkyndig på området vil innse at flere av transportbeltene benyttet i det oppfinneriske systemet kan erstattes med andre midler med tilsvarende egenskaper, slik som ruller.

Styringsenhet

Som nevnt ovenfor kan hver komponent i systemet operere med en variabel hastighet. Den variable hastigheten oppnås ved bruk av asynkrone AC motorer drevet av variable frekvensomformere i styringsenheten 19. Styringsenheten 19 omfatter et antall frekvensomformere, en for hver asynkron drivmekanisme i systemet, som styres av en hovedkontroller. Hovedkontrolleren vil motta tilbakekoblingssignaler

fra de forskjellige sensorer og styre hastigheten av beltene for å oppnå en jevn flyt av produkter inn i beholderne, dvs. at operasjonshastigheten til hver enhet styres i

forhold til flyten av produkter gjennom hver enhet for å unngå forstopping i noen enhet. Den omfatter også et antall aktuatorer som kontrollerer servodrivmekanismer og pneumatiske sylindre in beholderfyllesystemet, dvs. for å holde og vende beholderne, kjøre skyvemekanismen og overføringsplaten ut og inn, kontrollere indekseringen osv, ved en variabel timing. Styringsenheten 19 er en essensiell del av oppfinnelsen etter som den tillater systemet å innrette seg etter den faktiske posisjon og størrelse av produktene. Styringsenheten har et menydrevet grense-snitt som tillater systemet å hurtig reprogrammeres for å håndtere produkter eller beholdere av forskjellige størrelser.

Fig. 5 er et forenklet kretsdiagram som viser styringsenheten 19 med noen av dens tilknyttede enheter, her innløps produktdetektor 50, blander 1 produktdetektor 51, blander 2 produktdetektor 52, produktblandertransportør 1 54, produktblander-transportør 2 55, produktblandertransportør 3 56, produktblandertransportør 4 57, overlappingstransportør 1 58, overføringsenhet transportbelte 1 58, overføringsen-het transportbelte 2 59, beholderfyllesystem skyveplate 510, beholderfyllesystem overføringsplate 511 og beholderfyllesystem indekseringsbord 512.

Anlegget er et meget effektivt og pålitelig pakkesystem for et stort antall varierende produkter. Dette betyr at hver produkttype som leveres horisontalt, som skal legges i en rad av forskjellig antall, med eller uten en grad av overlapping, og pakkes vertikalt i en beholder, er egnet for anlegget.

Claims (10)

1. System for vertikal pakking av produkter inn i en beholder, med et forhåndsbestemt antall produkter som føres enkeltvis til systemet, karakterisert vedat nevnte system omfatter: en overlappingsenhet (14) hvor produktene legges med en grad av overlapping bestemt av et leggemønster, idet hvert produkt overlapper et foregående produkt for å danne en produktgruppe, en overføringsenhet (15) som bringer den lagte produktgruppen inn i et beholderfyllesystem (16), idet produktgruppen bringes sideveis, et beholderfyllesystem (16) som bringer produktgruppen inn i beholderen på en kontrollert måte, en beholderfylleenhet inkludert midler for å motta og holde en opprettstående tom beholder, midler (45) for å tippe den tomme beholderen 90 grader inn i et beholderfyllesystem og tippe den fulle beholderen tilbake inn i en opprettstående posisjon, og levere den fulle beholderen på en utløpstransportør, en styringsenhet (19) innrettet til å kontrollere operasjonen av nevnte overlappingsenhet (14), overføringsenhet (15), beholderfyllesystem og beholderhåndteringsenhet, hvor operasjonshastigheten til hver enhet kontrolleres avhengig av flyten av produkter gjennom hver av nevnte enheter og system.

2. System ifølge krav 1, hvor overlappingsenheten (14) omfatter en sensor som detekterer ankomsten av et produkt, idet overlappingsenheten kontrolleres til å gå til en neste posisjon når et produkt faktisk har ankommet.

3. System ifølge krav 1, hvor overlappingsenheten (14) omfatter et transportbelte (21) innrettet 90 grader på den ankommende strømmen av produkter.

4. System ifølge krav 1, hvor overlappingsenheten (14) omfatter et perforert transportbelte som føres over et vakuumkammer som strekker seg over hele leng- den av beltet.

5. System ifølge krav 1, hvor overlappingsenheten bruker et høyfriksjons transportbelte.

6. System ifølge krav 1, hvor overlappingsenheten kontrolleres enten av asynkrone motorer eller servodrivmekanismer.

7. System ifølge krav 1, hvor nevnte system videre omfatter en produktblander (13) som sammensmelter produkter fra to eller flere produktstrømmer inn i en produktstrøm før den går inn i overlappingsenheten, idet nevnte produktblander omfatter øvre (61, 62) og nedre (63) transportbelter som hvert mottar en strøm av produkter, drivmidler (64, 65, 66) som kontrollerer hastigheten av nevnte øvre og nedre transportbelter, sensorer som detekterer ankomsten av produkter i hver strøm, idet produktblanderen er innrettet til å avgi produkter vekselvis fra de øvre og nedre transportbeltene.

8. System ifølge krav 1, hvor overføringsenheten (15) omfatter to transportbelter med variabel hastighet, idet hastigheten av transportbeltene kontrolleres av nevnte styringsenhet (19).

9. System ifølge krav 1, hvor beholderfyllesystemet omfatter en skyveplate (32) innrettet til å skyve produktgrupper inn i en beholder og en overføringsplate (34) som understøtter nevnte produktgrupper når de skyves in i beholderen.

10. System ifølge krav 1, hvor beholderhåndteringsenheten omfatter: en beholderfestemekanisme med to vakuumputer (43, 44) innrettet til å holde en beholder mellom seg, en tippemekansime (45) for beholderfestemekanismen, idet beholderfestemekanismen er montert på to skinner (41, 42), en drivmekanisme innrettet til å bevege beholderfestemekanismen langs skinnene (41, 42) på en indekserende måte.