Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Tuben in einer

Tubenfüllmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Tuben in einer Tubenfüllmaschine, wobei die Tuben einer Füllstation der Tubenfüllmaschine zugeführt werden und in der Füllstation ein flüssiges oder pastöses Produkt mittels einer Füllvorrichtung in die Tuben eingefüllt wird und wobei jede Tube nach dem Befüllen gewogen und das IST-Gewicht mit einem SOLL-Gewicht verglichen wird, wobei die Fülleinrichtung verstellt wird, wenn die Abweichung zwischen dem IST- Gewicht und dem SOLL-Gewicht außerhalb vorgegebener Grenzen liegt.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Befüllen von Tuben in einer Tubenfüllmaschine, mit einer Füllstation, in der ein flüssiges oder pastöses Produkt mittels einer Füllvorrichtung in die Tuben einfüllbar ist.

Eine Tubenfüllmaschine üblichen Aufbaus weist eine endlos umlaufende Fördervorrichtung auf, die eine Vielzahl von Aufnahmen besitzt, in die jeweils ein Tubenhalter eingesetzt ist. Jeder Tubenhalter kann eine Tube mit ihrem Kopfoder Kappenabschnitt aufnehmen, wobei jede Tube zusammen mit dem Tubenhalter die einzelnen Arbeitsstationen der Tubenfüllmaschine durchläuft. In einer Füllstation wird ein

Produkt, bei dem es sich üblicherweise um ein flüssiges oder pastöses Produkt handelt, mittels einer Füllvorrichtung in die nach oben offene Tube eingefüllt, woraufhin die Tube in einer nachgeschalteten Verschlussstation an ihrem oberen Ende verschlossen, beispielsweise verschweißt und anschließend aus der Tubenfüllmaschine abgeführt wird.

Die Menge des einzufüllenden Produktes wird üblicherweise volumetrisch dosiert, d.h. das abzufüllende Volumen des Produktes wird mittels eines Dosierkolbens aus einem Vorratsbehälter angesaugt und anschließend in die Tube hineingedrückt. Das Füllvolumen ist somit durch den Durchmesser des Dosierkolbens und dessen Hub definiert. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass diese volumetrische Dosie- rung Nachteile hat. Insbesondere kann es in dem Füllvolumen des Produktes zu Lufteinschlüssen kommen, was zur Folge hat, dass eine zu geringe Menge des Produktes in die Tube abgefüllt wird. Darüber hinaus unterliegt das Füllvolumen Schwankungen infolge der Umweltbedingungen und der Zusam- mensetzung des Produktes.

Der Abfüller des Produktes bzw. der Hersteller der gefüllten Tuben muss dem Kunden garantieren, dass das in einer Tube befindliche Produkt ein Mindestgewicht aufweist. Aus diesem Grunde wird das Gewicht der gefüllten Tuben überprüft. Nachdem die Tuben an ihrem oberen bzw. hinteren Ende verschlossen wurden und die Tubenfüllmaschine an einer Entnahmestation verlassen haben, laufen sie über eine Bandwaage, in der das Gewicht jeder Tube ermittelt wird. Diejeni- gen Tuben, die ein vorgegebenes SOLL-Gewicht nicht erreichen, werden als sogenannte "Schlecht-Tuben" ausgeschieden und können nicht weiterverwendet werden. Um den Anteil an "Schlecht-Tuben" möglichst gering zu halten, ist es bekannt, die Tuben mit einem Volumen zu füllen, dass über dem SOLL-Volumen liegt. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass eine übermäßig große Menge des Produktes abgefüllt ist, was unwirtschaftlich ist. Nachdem eine ausrei-

chen große Anzahl von üblicherweise 100 Tuben gewogen ist, wird aus den Messwerten ein Mittelwert errechnet, auf dessen Grundlage der Dosierzylinder der Füllstation verstellt wird. Nachteilig dabei ist, dass bereits eine relativ große Anzahl von Tuben fehlerhaft gefüllt sein kann, bevor die Einstellung der Füllstation korrigiert wird. Dies führt dazu, dass relativ viele Tuben ungenau gefüllt sind und aus dem weiteren Produktionsprozess herausgenommen werden müssen.

Aus der GB 1,012,072 ist es bekannt, den Füllvorgang einer Tube nach dem Gewicht zu steuern. Die Tube befindet sich dabei während des Füllvorgangs auf einer Wiegevorrichtung und das Produkt wird solange eingefüllt, bis mittels der Wiegevorrichtung das Erreichen des SOLL-Gewichts festgestellt und daraufhin die Produktzufuhr in die Tube unterbrochen wird. Um auf diese Weise die Tube mit hoher Präzision zu füllen, benötigt dieses Vorgehen jedoch relativ viel Zeit, d.h. der Füllvorgang erfolgt relativ langsam, was die Effektivität der Tubenfüllmaschine verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen von Tuben in einer Tubenfüllmaschine zu schaffen, mit dem die Tuben schnell und mit hoher Genauigkeit befüllt werden können. Darüber hinaus solle eine Vorrichtung zum Befüllen von Tuben in einer Tubenfüllmaschine geschaffen werden, mit der sich das Verfahren in einfacher Weise durchführen lässt.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die vorgenannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass jede Tube nach dem Befüllen bereits in der Tubenfüllmaschine in der Füllstation oder zwischen der Füllstation und einer Auswurfstation für Schlecht-Tuben und in- nerhalb eines relativ kurzen Zeitraums von max. 5 sec. nach dem Füllen gewogen wird und dass das IST-Gewicht mit einem SOLL-Gewicht verglichen wird. Wenn die Abweichung zwischen

dem IST-Gewicht und dem SOLL-Gewicht außerhalb vorgegebener Grenzen liegt, wird die Füllvorrichtung angesteuert und verstellt, so dass das IST-Gewicht für die nachfolgenden Tuben näher an dem SOLL-Gewicht liegt.

Erfindungsgemäß wird von dem Grundgedanken ausgegangen, das Gewicht der befüllten Tube bereits in der Tubenfüllmaschi- ne, jedoch erst stromab der Füllstation zu überprüfen und überwachen. Wenn das festgestellte IST-Gewicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen von beispielsweise von + 1% relativ zum SOLL-Gewicht liegt, ist die Tube ordnungsemäß gefüllt, so dass eine Verstellung der Füllvorrichtung nicht notwendig ist. Es ist deshalb vorzugsweise vorgesehen, dass die Einstellung der Füllvorrichtung unverändert bleibt, wenn die Abweichung zwischen dem IST-Gewicht und dem SOLL- Gewicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt. Die Grenzwerte für die akzeptable Abweichung zwischen dem IST- Gewicht und dem SOLL-Gewicht können vorzugweise von dem Betreiber der Tubenfüllmaschine verändert und in gewünsch- ter Weise eingestellt werden, so dass die Tubenfüllmaschine sowohl an die Art als auch an die Füllmenge des abzufüllenden Produktes angepasst werden kann.

Das Wiegen der Tuben erfolgt innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums nach Beendigung des Füllvorgangs von maximal 5 sec, vorzugsweise innerhalb von 3 sec. und besonders bevorzugt bereits innerhalb von 2 sec. nach Beendigung des Füllvorgangs. Durch das Wiegen der Tuben kurz nach dem Füllvorgang ist ein unmittelbarer Regelkreis gegeben. Im Idealfall wird eine Tube in oder unmittelbar nach der Füllstation gewogen, dann wird ein Korrekturwert ermittelt und dieser wird direkt auf die Fülleinheit gegeben, so dass diese bereits bei dem Füllvorgang der nächsten Tube entsprechend angepasst werden kann. Dies ist jedoch in der Praxis kaum zu erreichen, da das Wiegen einer Tube und das Füllen der nächsten Tube weitestgehend parallel verlaufen.

Aus diesem Grunde kann der Korrekturwert deshalb frühestens bei der übernächsten Tube wirksam werden.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorge- sehen sein, dass bei jeder Abweichung des IST-Gewichts einer Tube von dem SOLL-Gewicht ein entsprechender Korrekturwert errechnet und die Füllvorrichtung entsprechend verstellt wird. Um zu verhindern, dass die Füllvorrichtung durch übermäßig häufige Verstellbewegungen einem hohen Ver- schleiß unterliegt, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass aus dem Gewicht der nachfolgenden n Tuben ein mittlerer Korrekturwert ermittelt wird, auf dessen Grundlage die Füllvorrichtung verstellt wird, wenn eine Abweichung zwischen dem IST-Gewicht und dem SOLL-Gewicht außerhalb der vorgegebenen Grenzen festgestellt wird. Dabei beträgt die Anzahl n der nachfolgenden Tuben, deren Gewicht in den mittleren Korrekturwert eingeht, vorzugsweise 2 bis 10 und insbesondere 2 bis 5.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wiegen der Tuben in der Tubenfüllmaschine vor einer Auswurfstation für Schlecht-Tuben erfolgt. Diejenigen Tuben, deren Gewicht unterhalb des vorgegebenen unteren Grenzwertes liegt, werden als Schlecht-Tuben erkannt und aus dem weiteren Verpa- ckungsprozess herausgenommen.

Der Füllstation ist üblicherweise eine Verschlussstation nachgeschaltet, in der die Tuben verschlossen werden. Vorzugsweise erfolgt das Wiegen der Tuben stromab der Ver- Schlussstation, d.h. es werden die bereits verschlossenen Tuben gewogen.

Bei dem IST-Gewicht, das mit dem vorgegebenen SOLL-Gewicht verglichen wird, kann es sich in einer möglichen Ausgestal- tung der Erfindung um das Gewicht der gefüllten Tube, d.h. um das Gewicht des eingefüllten Produktes und das Gewicht der Tube (Tara) handeln. üblicherweise sitzt die Tube in

einem Tubenhalter, wenn sie die einzelnen Arbeitsstationen der Tubenfüllmaschine durchläuft. In einer möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die gefüllte Tube zusammen mit dem sie haltenden Tubenhalter gewogen wird. Da- bei kann das Gewicht des Tubenhalters in einer maschineninternen Datenbank gespeichert sein und wird von dem ermittelten IST-Gewicht abgezogen, so dass sich auf diese Weise das Gewicht der gefüllten Tube ergibt. Um das Gewicht der einzelnen Tubenhalter zu ermitteln, kann zu Beginn des Be- triebs der Tubenfüllmaschine eine Gewichtsermittlung jedes Tubenhalters durchgeführt werden, wobei die einzelnen Gewichtswerte abgespeichert werden und sich dem entsprechenden Tubenhalter eindeutig zuordnen lassen.

Alternativ ist es auch möglich, die gefüllte Tube für den Wiegevorgang aus dem Tubenhalter herauszuheben und somit nur das Gewicht der gefüllten Tube zu ermitteln. Anschließend wird die Tube wieder in den Tubenhalter eingesetzt.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass auch das Gewicht der leeren Tuben relativ großen Schwankungen unterliegt, insbesondere wenn die leeren Tuben von unterschiedlichen Herstellern zugeliefert werden. Um die Präzision des Füllvorgangs zu erhöhen, kann deshalb in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, nicht das IST-Gewicht der gefüllten Tube, sondern das IST-Gewicht des eingefüllten Produktes mit einem SOLL-Gewicht zu vergleichen. Zu diesem Zweck wird zunächst in genannter Weise das Gewicht der gefüllten Tube, d.h. das Gewicht des Produktes und der Tube, ermittelt. Zusätzlich wird vor dem Füllvorgang das Gewicht der leeren Tube ermittelt und von dem nachfolgend ermittelten Gewicht der gefüllten Tube abgezogen. Auf diese Weise ergibt sich das Gewicht des eingefüllten Produktes, das das IST-Gewicht für den oben genannten Vergleich mit einem vorgegebenen SOLL-Gewicht darstellt.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass innerhalb der Tubenfüllmaschine in oder stromab der Füllstation eine Wiegestation zur Ermittlung des Gewichts der gefüllten Tube angeordnet ist und dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die von der

Wiegestation ein Gewichtssignal erhält und die nach Auswertung des Gewichtssignals die Füllvorrichtung steuert. Dabei kann stromauf der Füllstation eine Leertuben-Wiegestation angeordnet sein, die ein Leertuben-Gewichtssignal an die Steuervorrichtung abgibt, so dass die Steuervorrichtung aus dem Gewicht der gefüllten Tube und dem Gewicht der leeren Tube das Gewicht des tatsächlich eingefüllten Produktes ermitteln kann.

Vorzugsweise ist stromab der Wiegestation und insbesondere auch stromab der Verschlussstation eine Auswurfstation für Schlecht-Tuben vorgesehen.

Besondere vorteilhafte Bedeutung haben das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung, wenn die Tuben mit einem bisher unbekannten Produkt oder mit einem bisher nicht verwendeten Füllgewicht gefüllt werden sollen. Die Erreichung des gewünschten Füllgewichtes kann ohne manuelle Einstellung des Hubes der Füll- oder Dosiereinrichtung erfolgen, sondern die Füll- oder Dosiereinrichtung stellt sich automatisch in wenigen Iterationsschritten auf das gewünschte Füllgewicht ein, indem jede Tube nach der Füllung gewogen und die Füll- oder Dosiereinrichtung zur Erreichung des Soll-Gewichtes verstellt wird, bis die Tuben das gewünschte Füllgewicht erreicht haben.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung von Tuben beim Durchlaufen der einzelnen Arbeitsstationen einer Tubenfüllmaschine.

Die Figur zeigt einzelne Arbeitsstationen einer Tubenfüll- maschine 10, die von einer Tube T, die mit ihrem unteren Kopf- oder Kappenabschnitt in einem Tubenhalter 23 gehalten ist, nacheinander durchlaufen werden. Weitere Arbeitsstationen der Tubenfüllmaschine sind aus Gründen der übersichtlichkeit weggelassen.

In einer Leertuben-Wiegestation 11 wird die leere Tube T zusammen mit ihrem Tubenhalter 23 mittels einer Leertuben- Wiegevorrichtung 12 gewogen. Die Leertuben-Wiegevorrichtung 12 gibt über eine Leitung 13 ein Leertuben-Gewichtssignal, das im dargestellten Fall das Gewicht der leeren Tube T einschließlich des Gewichts ihres Tubenhalters 23 umfasst, an eine Steuervorrichtung 14.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, die leere Tube T zum Wiegen aus ihrem Tubenhalter 23 herauszuheben, so dass dann an die Steuervorrichtung 14 nur das Gewicht der leeren Tube übermittelt wird.

Die leere Tube T wird nach dem Wiegen einer Füllstation 15 zugeführt, wie es durch den Pfeil A angedeutet ist. Die Füllstation 15 umfasst eine Füllvorrichtung 16 mit einer in die Tube T eintauchenden Fülldüse 17b und einer Dosiervorrichtung 17a, mit der die Menge eines in die Tube T einzufüllenden Produktes P einstellbar ist. Die Steuervorrichtung 14 kann über eine Leitung 18 auf die Dosiervorrichtung 17a einwirken und diese verstellen, so dass die Menge des Produktes P, die bei einem Füllvorgang in die Tube T eingefüllt wird, während des Betriebes der Tubenfüllmaschine verändert werden kann.

Nach dem Füllvorgang wird die im Tubenhalter 23 gehaltene Tube T, die nunmehr mit dem Produkt P gefüllt, jedoch an ihrem oberen Ende noch offen ist, einer Verschlussstation 24 zugeführt, wie es durch den Pfeil B angedeutet ist. In

der Verschlussstation 24 wird das obere, offene Ende der Tube T verschlossen. Im dargestellten Beispiel besteht die Tube T aus Kunststoff und die Verschlussstation 24 umfasst zwei Schweißbacken 25, die das obere Ende der Tube T unter Zuführung von Wärmeenergie zusammendrücken, so dass eine im wesentlichen quer zur Längsachse der Tube T verlaufende Schweißnaht ausgebildet wird, durch die die Tube T verschlossen ist.

Nach dem Verschließen der Tube T gelangt diese zusammen mit ihrem Tubenhalter 23 in eine Wiegestation 19, was durch den Pfeil C angedeutet ist. In der Wiegestation 19 wird das Gewicht der befüllten Tube T zusammen mit ihrem Tubenhalter 23 mittels einer Wiegevorrichtung 20 ermittelt. Die Wiege- Vorrichtung 20 gibt über eine Leitung 21 ein entsprechendes Wiegesignal an die Steuervorrichtung 14. Aus dem Signal der Wiegevorrichtung 20, das das Gewicht der befüllten Tube einschließlich ihres Tubenhalters 23 angibt, und aus dem Signal der Leertuben-Wiegevorrichtung 12, das das Signal der leeren Tube T und des Tubenhalters 23 angibt, lässt sich durch Subtraktion das Gewicht des in die Tube eingefüllten Produktes P ermitteln. Dieses IST-Gewicht des eingefüllten Produktes wird mit einem SOLL-Gewicht verglichen. Wenn die Abweichung zwischen dem IST-Gewicht und dem SOLL- Gewicht nur relativ gering ist und innerhalb vorgegebener Grenzen liegt, wird die Tube T als ordnungsgemäß gefüllt klassifiziert und die Steuervorrichtung 14 nimmt keine Verstellung an der Dosiervorrichtung 17a der Füllvorrichtung 16 vor.

Wenn der Vergleich zwischen dem IST-Gewicht und dem SOLL- Gewicht eine übermäßige Abweichung feststellt, wird die Tube als Schlecht-Tube klassifiziert und es werden die Gewichtswerte der nächsten 2 bis 10 und vorzugsweise der nächsten 2 bis 5 Tuben überprüft und aus den dabei vorhandenen Abweichungen eine mittlere Abweichung ermittelt. Die Steuervorrichtung 14 gibt einen entsprechenden Korrektur-

wert an die Dosiervorrichtung 17a und verstellt diese entsprechend.

Statt die befüllte Tube T in der Wiegestation 19 zusammen mit dem Tubenhalter 23 zu wiegen, ist es auch möglich, die Tube T für den Wiegevorgang aus dem Tubenhalter 23 herauszuheben. Wenn die Tube T sowohl in der Leertuben-Wiegestation 11 als auch in der Wiegestation 19 jeweils ohne Tubenhalter 23 gewogen wird, lässt sich das Gewicht des in die Tube abgefüllten Produktes P in vorgenannter Weise durch Subtraktion der beiden Wiegesignale ermitteln.

Es ist auch möglich, das Gewicht aller Tubenhalter 23 der Tubenfüllmaschine vor Beginn des Füllvorgangs mit einem so- genannten Teach-In-Verfahren zu ermitteln und in einer entsprechenden Datenbank abzulegen, so dass das Gewicht jedes einzelnen Tubenhalters bei Bedarf aus einem entsprechenden Wiegesignal herausgerechnet werden kann.

Nach dem Wiegevorgang in der Wiegestation 19 gelangt die befüllte Tube T in eine nachgeschaltete Auswurfstation 22, wie es durch den Pfeil D angedeutet ist. In der Auswurfstation 22 werden Schlecht-Tuben T, die unzureichend gefüllt sind, aus dem weitren Verfahrensprozess herausgenommen, wie es durch den Pfeil W angedeutet ist.