[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalenverschließmaschine zum Erwärmen einer
skinfähigen Oberfolie mittels Luftkonvektion gemäß dem Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren
gemäß Anspruch 12.
[0002] Die
WO 2015091404 A1 offenbart eine Schalenverschließmaschine zum Versiegeln einer Schale mit einer skinfähigen
Oberfolie. Die Oberfolie wird dabei mittels einer relativ zum Domwerkzeug bewegbaren
Domplatte erwärmt und zum Formen durch die Domplatte selbst in das Domwerkzeug gezogen.
Die bewegbare und beheizbare Domplatte stellt einen hohen konstruktiven Aufwand dar.
[0003] Aus der
EP 2815983 A1 ist eine Schalenverschließmaschine bekannt, die in ähnlicher Weise dazu konfiguriert
ist, eine skinfähige Oberfolie durch Anlegen an der erwärmten Wand eines domförmigen
Werkzeugs zu erwärmen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schalenverschließmaschine zum Versiegeln
einer Schale mit einer skinfähigen Oberfolie zur Verfügung zu stellen.
[0005] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schalenverschließmaschine zum Erwärmen einer
skinfähigen Oberfolie mittels Luftkonvektion mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie
durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] Erfindungsgemäß weist die Schalenverschließmaschine eine Siegelstation auf, die ein
Werkzeugoberteil, einen Klemmrahmen und ein Werkzeugunterteil umfasst, wobei das Werkzeugoberteil
ein Domwerkzeug zum Verformen einer skinfähigen Oberfolie aufweist, wobei das Domwerkzeug
wenigstens einen zweiten Kanal aufweist, der zusammen mit einem ersten Kanal im Werkzeugoberteil
eine direkte Verbindung erzeugt, wobei das Domwerkzeug eine innere Anlagefläche aufweist,
und wobei der Klemmrahmen dazu konfiguriert ist, die Oberfolie an das Werkzeugoberteil
gasdicht zu klemmen, um eine obere Kammer innerhalb des Werkzeugoberteils zu bilden.
"Skinfähig" bedeutet, dass sich die Oberfolie im erwärmten Zustand flexibel der Kontur
von Produkt und Schale anpassen und sich wie eine Haut an diese anlegen kann.
[0007] Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Werkzeugoberteil oder das Domwerkzeug
wenigstens einen dritten Kanal als eine Verbindung zu einem Unterdruckerzeuger aufweist,
um eine thermische Luftkonvektion vom ersten Kanal zum dritten Kanal entlang einer
dem Domwerkzeug zugewandten Seite der Oberfolie zu erzeugen. So kann ohne Zuhilfenahme
von Druckluft die Oberfolie mittels erwärmter Luft erwärmt werden. Da keine Wölbung
der Oberfolie nach unten, also in Richtung Werkzeugunterteil, während des Erwärmens
mittels der Luftkonvektion auftritt, kann der Hub des Werkzeugunterteils gerade bei
sehr hohen Produkten im Vergleich zum Stand der Technik verringert werden. Durch einen
durch die Luftkonvektion erzeugbaren Sog nach oben in Richtung Domwerkzeug wird die
Oberfolie bereits in der Richtung des anschließenden Tiefziehens vorbereitet und in
der Kammer ist bereits ein geringer Unterdruck vorhanden, um den Tiefziehprozess durch
ein einseitiges Vakuum nach oben in das Domwerkzeug hinein zu beschleunigen.
[0008] Vorzugsweise weist das Domwerkzeug eine Vielzahl von Belüftungskanälen auf, über
die die Luft, die durch das Domwerkzeug und danach in die Kammer strömt, die Wärme
des Domwerkzeugs aufnimmt und beim Vorbeiströmen an der Oberfolie teilweise abgibt.
[0009] Dabei münden die Belüftungskanäle bevorzugt in dem zweiten Kanal, um zentral über
das Werkzeugoberteil mit nachströmender Luft versorgt zu werden und zusätzlich beim
Tiefziehprozess die Kammer über die Belüftungskanäle evakuieren zu können. Das Domwerkzeug
befindet sich dabei in einer oberen Stellung.
[0010] Die Belüftungskanäle weisen zusammen vorzugsweise wenigstens eine Gesamtöffnungsfläche
von 70 bis 150 mm
2 auf, um ausreichend nachströmende Luft für die Luftkonvektion bereitzustellen und
einen bei der Luftkonvektion entstehenden Unterdruck in der Kammer zu begrenzen.
[0011] Vorzugsweise weist das Domwerkzeug eine untere Siegelfläche auf, um damit die Oberfolie
an einen Schalenrand einer Schale anzusiegeln.
[0012] In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Domwerkzeug relativ zum Werkzeugoberteil
bewegbar, um das Domwerkzeug beispielsweise für einen Siegelvorgang in Richtung Schale
bzw. Werkzeugunterteil zu bewegen.
[0013] Dabei ist das Domwerkzeug bevorzugt zwischen einer oberen Stellung zum Verformen
der skinfähigen Oberfolie und einer unteren Stellung zum Siegeln der Oberfolie auf
den Schalenrand wenigstens einer Schale bewegbar.
[0014] Das Domwerkzeug weist in einer besonders vorteilhaften Ausführung mehrere Seitenkanäle
auf, die einen Bypass zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Domwerkzeugs bewirken,
um einen im Inneren des Domwerkzeug entstehenden Unterdruck zu begrenzen. So kann
beispielsweise ein ungewollter vorzeitiger Kontakt der Oberfolie mit der Siegelfläche
vermieden werden.
[0015] Vorzugsweise ist eine Dichtung für einen oder an einem Übergang des ersten Kanals
vom Domwerkzeug zum zweiten Kanal des Werkzeugoberteils vorgesehen, um in der oberen
Stellung des Domwerkzeugs sowohl beim Vorgang der Oberfolienerwärmung als auch beim
Tiefziehvorgang Fehlluft und Fehlströmungen zwischen Werkzeugoberteil und dem Domwerkzeug
zu verhindern.
[0016] Es ist bevorzugt wenigstens ein zweites Ventil für den zweiten Kanal vorgesehen,
das dazu konfiguriert ist, zwischen einem Vakuumerzeuger zum Tiefziehen der Oberfolie
und einer Öffnung zur Umgebung zum Nachströmen von Luft für den Konvektionsprozess
wahlweise umzuschalten. Ebenso kann das Ventil die Belüftung durch das Öffnen zur
Umgebung beim Skinprozess ausführen, bei dem der Druckunterschied von oberhalb und
unterhalb der Oberfolie das Anliegen der skinfähigen Oberfolie an Produkt und das
Innere der Schale bewirkt.
[0017] Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass das zweite Ventil mit einer
Blasvorrichtung verbindbar ist, um gesteuert oder geregelt das Nachströmen der Luft
zu unterstützen, wodurch auch der Unterdruck in der Kammer beeinflussbar ist.
[0018] Vorzugsweise ist wenigstens ein drittes Ventil zwischen dem Unterdruckerzeuger und
dem dritten Kanal des Werkzeugoberteils oder des Domwerkzeugs vorgesehen, um zwischen
der thermischen Luftkonvektion zur Erwärmung der Oberfolie und dem Formprozess der
Oberfolie umschalten zu können.
[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Schalenverschließmaschine erfolgt
mittels einer Steuerung, wobei die Schalenverschließmaschine eine Siegelstation aufweist,
die ein Werkzeugoberteil, einen Klemmrahmen und ein Werkzeugunterteil umfasst. Das
Werkzeugoberteil umgibt ein Domwerkzeugzum Verformen einer skinfähigen Oberfolie,
das relativ zum Werkzeugoberteil bewegbar ist. Das Domwerkzeug weist wenigstens einen
ersten Kanal auf, der zusammen mit einem zweiten Kanal im Werkzeugoberteil eine direkte
Verbindung erzeugt, wobei das Domwerkzeug eine innere Anlagefläche aufweist, wobei
der Klemmrahmen dazu konfiguriert ist, die Oberfolie an das Werkzeugoberteil gasdicht
zu klemmen, um eine Kammer innerhalb des Werkzeugoberteils zu bilden. Das Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass über wenigstens einen dritten Kanal im Domwerkzeug
oder Werkzeugoberteil mit einer Verbindung zu einem Unterdruckerzeuger eine thermische
Luftkonvektion entlang der dem Domwerkzeug zugewandten Seite der Oberfolie erzeugt
wird, wobei der Unterdruckerzeuger Luft aus der Kammer entzieht und durch die Verbindung
mit dem Werkzeugoberteil durch das Domwerkzeug erwärmte Luft nachströmt und dabei
Wärme beim Vorbeiströmen der erwärmten Luft an die Oberfolie abgegeben wird. Durch
die ständig nachströmende erwärmte Luft wird der Wärmeeintrag in die Oberfolie maximiert
und die für den Formprozess notwendige Temperatur in minimierter Zeit erreicht. Dies
führt zu Verkürzung der Zeit für die Aufwärmphase und somit zu einer Steigerung der
Leistung der Schalenverschließmaschine.
[0020] Vorzugsweise erfolgt die Luftkonvektion impulsartig, beispielsweise durch Taktung
eines dritten Ventils, um den Unterdruck der Kammer und die Strömungsgeschwindigkeit
beeinflussen zu können. Dabei wird der Wärmeübergang auf die Oberfolie optimiert und
ein vorzeitiger Kontakt der Oberfolie mit der Siegelfläche des Domwerkzeugs vermieden.
[0021] Dabei beträgt der Impulsabstand bevorzugt von 0,1 s bis 0,5 s, um die Aufwärmzeit
nicht unnötig zu verlängern.
[0022] Vorzugsweise wird mittels einer Blasvorrichtung Umgebungsluft dem Domwerkzeug zugeführt,
um eine einfache konstruktive Ausführung für die Luftkonvektion zu erreichen.
[0023] In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird mittels einer außerhalb des Domwerkzeugs
vorgesehene Erwärmungsvorrichtung erwärmte Luft dem Domwerkzeug zugeführt, um die
Aufwärmzeit für die skinfähige Oberfolie vor dem Tiefziehvorgang zu reduzieren.
[0024] Dabei wird die Luft vorzugsweise mittels der Erwärmungsvorrichtung auf mehr als 80
C° erwärmt.
[0025] Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schalenverschließmaschine,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Siegelstation in geöffneter Stellung,
Fig. 3 die Siegelstation mit geklemmter Oberfolie,
Fig. 4a die Siegelstation beim Erwärmen der Oberfolie,
Fig. 4b das Werkzeugoberteil beim Erwärmen der Oberfolie in einer alternativen Ausführung,
Fig. 5 die Siegelstation mit verformter Oberfolie,
Fig. 6 die Siegelstation in geschlossener Stellung,
Fig. 7 die Siegelstation beim Siegeln,
Fig. 8 die Siegelstation beim Schneiden,
Fig. 9 die Siegelstation beim Anlegen der Oberfolie an Produkt und Schale,
Fig. 10 die Siegelstation in geöffneter Stellung,
Fig. 11 eine erste Variante der Siegelstation,
Fig. 12 eine zweite Variante der Siegelstation,
Fig. 13 eine alternative Siegelstation in geschlossener Stellung und
Fig. 14 die alternative Siegelstation nach dem Anlegen der Oberfolie an Produkt und
Schale.
[0026] Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0027] Figur 1 zeigt eine Schalenversiegelungsmaschine 1 mit einer Siegelstation 2, die
Schalen 100 mit einer Oberfolie 3 versiegelt, und einem Greifersystem 4, das die Schalen
100 in einer Transportrichtung P von einem Zuführförderer 5 in die Siegelstation 2
bewegt. Die Siegelstation 2 weist ein Werkzeugunterteil 6 und ein darüber angeordnetes
Werkzeugoberteil 7 auf. Eine Steuerung 8 steuert und überwacht alle Vorgänge in der
Schalenversiegelungsmaschine 1. Die Siegelstation 2 ist zum Versiegeln von mehreren
Schalen 100 vorgesehen. Dies kann mehrreihig und/oder mehrspurig erfolgen, wobei mehrreihig
bedeutet, dass mehrere Schalen 100 aufeinanderfolgend in Transportrichtung P vorgesehen
sind, und mehrspurig bedeutet, dass zwei oder mehr parallel nebeneinander und orthogonal
zur Transportrichtung P angeordnete Schalen 100 vorgesehen sind.
[0028] Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Siegelstation 2 in geöffneter Stellung, bei der
das Werkzeugunterteil 6 zum Werkzeugoberteil 7 beabstandet ist und dazwischen die
Oberfolie 3 in der Transportrichtung P hindurchgeführt ist. Das Werkzeugunterteil
6 umfasst eine Schalenaufnahme 9 und ist mit einem Vakuumerzeuger 10, beispielsweise
mit einer Vakuumzentraleinheit oder mit einer Vakuumpumpe, über eine Vakuumleitung
11 und ein erstes Ventil 12 verbunden. Ein Klemmrahmen 13 ist zwischen Werkzeugunterteil
6 und Werkzeugoberteil 7 vorgesehen, um die Oberfolie 3 gegen das Werkzeugoberteil
7 außen umlaufend gas- und druckdicht zu klemmen und so eine Kammer 14 zwischen Oberfolie
3 und Werkzeugoberteil 7 zu bilden.
[0029] Das glockenförmige Werkzeugoberteil 7 nimmt in seinem Inneren ein Domwerkzeug 15
und eine Druckplatte 16 auf, wobei eine Schneidvorrichtung 17 an der Druckplatte 16
angeordnet ist, um die Oberfolie 3 außerhalb des Domwerkzeugs 15 entlang eines Schalenrands
101 der Schale 100 rings umlaufend zu schneiden. In der Schale 100 ist ein über den
Schalenrand 101 nach oben überstehendes Produkt 18 gezeigt.
[0030] Ein erster Kanal 19 durchdringt das Domwerkzeug 15. Der erste Kanal 19 kann in Fluidverbindung
gebracht werden mit einem zweiten Kanal 20, der die Wand des glockenförmigen Werkzeugoberteils
7 durchdringt. Über die beiden Kanäle 19, 20 kann der Kammer 14 Luft zugeführt oder
entzogen werden. Der Kanal 19 kann als Rohr ausgeführt sein und durch die Druckplatte
16 hindurch bis an oder in das Werkzeugoberteil 7 reichen, während sich das Domwerkzeug
15 in seiner oberen Stellung befindet. Das Domwerkzeug 15 selbst weist Belüftungskanäle
21 auf, über die Luft vom ersten Kanal 19 durch das Domwerkzeug 15 in die Kammer 14
strömen kann. Da das Domwerkzeug 15 mittels eines oder mehrerer Heizelemente 22 erwärmt
wird, wird Luft beim Durchströmen durch das Domwerkzeug 15 ebenso erwärmt. Der erste
Kanal 19 ist in der oberen Position des Domwerkzeugs 15 zum Werkzeugoberteil 7 mittels
einer Dichtung 23 mit dem zweiten Kanal 20 verbunden. Der zweite Kanal 20 wiederum
ist über eine Leitung 24 mit einem zweiten Ventil 25 verbunden. An dem zweiten Ventil
25 ist ein Vakuumerzeuger 26, beispielsweise mit einer Vakuumzentraleinheit oder mit
einer Vakuumpumpe, über die Leitung 24 dazu vorgesehen, bei Anlegen eines Unterdrucks
die skinfähige Oberfolie 3 in einen inneren Bereich des Domwerkzeugs 15 tiefzuziehen.
Optional kann an dem zweiten Ventil 25 auch eine Blasvorrichtung 27a und/oder eine
Lufterwärmungsvorrichtung 28 vorgesehen sein. Das zweite Ventil 25 weist auch einen
Anschluss bzw. eine Öffnung 25a zu der Umgebung auf, über den Luft über das zweite
Ventil 25 in die Kammer 14 strömen kann.
[0031] Das Werkzeugoberteil 7 ist über eine oder mehrere Leitungen 29 mit einem dritten
Ventil 30 verbunden, über das ein Unterdruckerzeuger 31 zugeschaltet werden kann,
um eine Luftkonvektion in der Kammer 14 erzeugen zu können. Dieser Prozess wird in
den folgenden Figuren näher erläutert. Der Unterdruckerzeuger 31 kann beispielsweise
ein Seitenkanalverdichter, ein Ringkanalgebläse oder eine Vakuumquelle, vorzugsweise
eine Vakuumpumpe, sein. Die wenigstens eine Leitung 29 mündet in die Kammer 14 an
einer Stelle, an der ein Spalt S zwischen dem glockenförmigen Werkzeugoberteil 7 und
einer Außen- oder Oberseite des Domwerkzeugs 15 gebildet ist.
[0032] Fig. 3 zeigt die Siegelstation 2 mit geklemmter Oberfolie 3, wobei der Klemmrahmen
13 mittels einer nicht näher dargestellten Hubeinrichtung nach oben an das Werkzeugoberteil
7 angehoben wurde und dabei die Oberfolie 3 umlaufend um und an das Werkzeugoberteil
7 klemmt. Somit entsteht im Inneren des Werkzeugoberteils 7 die Kammer 14.
[0033] Fig. 4a zeigt die Siegelstation 2 beim Erwärmen der Oberfolie 3, vorzugsweise einer
skinfähigen Oberfolie, die vor einem Tiefziehvorgang nach oben in das Domwerkzeug
15 hinein auf eine Temperatur von beispielsweise 80 °C bis 200 °C erwärmt wird, um
die Oberfolie 3 beim späteren Tiefziehvorgang nicht zu beschädigen. Der Vorgang des
Erwärmens der Oberfolie 3 wird im Folgenden näher beschrieben.
[0034] Das dritte Ventil 30 schaltet den Unterdruckerzeuger 31 zu der Leitung 29 durch,
um einen Unterdruck in der Kammer 14 zu erzeugen. Das zweite Ventil 25 stellt eine
Verbindung des zweiten Kanals 20 über die Leitung 24 mit der Umgebungsluft her, so
dass Luft weiter über den ersten Kanal 19 und die Belüftungskanäle 21 durch das beheizte
und somit erwärmte Domwerkzeug 15 hindurch in die Kammer 14 nachströmen kann. Die
derart erzeugte Luftkonvektion K, siehe Pfeildarstellung, führt an der dem Domwerkzeug
15 zugewandten Oberseite 32 der Oberfolie 3 entlang und gibt dabei Wärme an die Oberfolie
3 ab. Im weiteren Verlauf strömt die Luft unterhalb von Unterkanten (=Siegelflächen)
15b des Domwerkzeugs 15 nach außen aus dem Inneren des Domwerkzeug 15 heraus und weiter
vorbei an den Schneidvorrichtungen 17 aus dem Werkzeugoberteil 7 heraus zum Unterdruckerzeuger
31. Der dabei vorhandene Unterdruck kann dazu führen, dass die Oberfolie 3 nach oben
in Richtung Domwerkzeug 15 gedehnt wird, vorzugsweise dann, wenn die Oberfolie 3 bereits
einen Wärmeeintrag erfahren hat. Dabei kann es von Vorteil sein, das dritte Ventil
30 impulsartig beispielsweise in einem Takt von 0,1 s bis 0,5 s zu schalten, um ein
zu weites Dehnen und damit einen zu diesem Zeitpunkt noch unerwünschten Kontakt mit
einer Siegelfläche 15b zu verhindern, bevor die für den Tiefziehvorgang notwendige
Temperatur in der Oberfolie 3 erreicht wurde.
[0035] Denkbar ist auch, wie in Fig. 4b anhand des Werkzeugoberteils 7 dargestellt, dass
bei einer Ausführung des Unterdruckerzeugers 31 als ein Seitenkanalverdichter oder
als ein Ringkanalgebläse die Luft in einem geschlossenen Kreislauf vom Unterdruckerzeuger
31 über das zweite Ventil 25, den ersten Kanal 19, den zweiten Kanal 20, die Leitungen
24 durch das Domwerkzeug 15 an der Oberfolie 3 vorbeiströmt und weiter durch die Leitung
29 vom Werkzeugoberteil 7 zum dritten Ventil 30 und zum Unterdruckerzeuger 31 strömt.
[0036] Fig. 5 zeigt die Siegelstation 2 mit verformter Oberfolie 3. Zu Beginn des Tiefziehvorgangs
sperrt das dritte Ventil 30 den Unterdruckerzeuger 31 gegenüber dem Werkzeugoberteil
7 und damit auch zur Kammer 14. Zeitgleich, kurz zuvor oder direkt anschließend schaltet
das zweite Ventil 25 die Leitung 24 für den ersten Kanal 19 und auch für den zweiten
Kanal 20 dem Vakuumerzeuger 26 zu, so dass die Kammer 14 evakuiert wird und dabei
die Oberfolie 3 in das Innere, den sogenannten Dom, aller Domwerkzeuge 15 nach oben
tiefgezogen bzw. gedehnt wird. Dabei wird die Oberfolie 3 weiter durch das Anliegen
an der inneren Anlagefläche 15a des Domwerkzeugs 15 weiter erwärmt. Die Temperatur
des Domwerkzeugs 15 wird über eine Ansteuerung der Heizelemente 22 und wenigstens
eines nicht näher dargestellten Temperatursensors mittels der Steuerung 8 geregelt
oder gesteuert.
[0037] Fig. 6 zeigt die Siegelstation 2 in geschlossener Stellung, nachdem zeitgleich, kurz
zuvor oder direkt anschließend an den Formvorgang das Werkzeugunterteil 6 mit der
Schalenaufnahme 9 und den darin befindlichen Schalen 100 mittels eines nicht näher
dargestellten Hubwerks nach oben an das Werkzeugoberteil 7 bewegt und eine zweite
Kammer 34 zwischen der Oberfolie 3 und den Schalen 100 mit den darin befindlichen
Produkten 18 gebildet wurde. Durch die nach oben verformte Oberfolie 3 können über
den Schalenrand 101 nach oben überstehende Produkte 18 in das Innere der Domwerkzeuge
15 eintauchen bzw. hineinragen.
[0038] Die zweite Kammer 34 wird über den mittels des geschalteten ersten Ventils 12 zugeschalteten
Vakuumerzeuger 10 evakuiert. Gleichzeitig hält das Vakuum im Domwerkzeug 15 die Oberfolie
3 fest, bis ein gewünschter Vakuumwert in der zweiten Kammer 34 und somit auch um
das Produkt 101 herum erreicht ist.
[0039] Fig. 7 zeigt die Siegelstation 2 beim Siegeln der Oberfolie 3 auf den Schalenrand
101. Hierzu wird die Druckplatte 16 zusammen mit dem Domwerkzeug 15 mittels Hubvorrichtungen
35 nach unten an das Werkzeugunterteil 6 bzw. die Schalenaufnahme 9 in eine untere
Stellung bewegt. Beim Siegelvorgang drückt das Domwerkzeug 15 mit seiner erwärmten
unteren Siegelfläche 15b mit einem Druck, der über eine Federvorrichtung 36 zwischen
der Druckplatte 16 und dem Domwerkzeug 15 erzeugt wird, die Oberfolie 3 gegen den
Schalenrand 101, um eine gasdichte Verbindung von Oberfolie 3 und Schale 100 herzustellen.
Zu Beginn des Siegelvorgangs wird die skinfähige Oberfolie 3 vorzugsweise noch anliegend
im Inneren des Domwerkzeugs 15 gehalten.
[0040] Fig. 8 zeigt die Siegelstation 2 beim Schneiden der Oberfolie 3 um das Domwerkzeug
15 herum, wobei die Schneidvorrichtung 17 beispielsweise zusammen mit der Druckplatte
16 weiter nach unten bewegt wird. Dabei kann sich der Druck des Domwerkzeugs 15 auf
den Schalenrand 101 je nach Ausführung der Federvorrichtung 36 unterschiedlich erhöhen.
Nach dem Schneidvorgang verbleiben Öffnungen in der Oberfolie 3, das sogenannte Restfoliengitter,
das nach dem Öffnen der Siegelstation 2 in Transportrichtung P weiterbefördert und
aufgewickelt wird.
[0041] Fig. 9 zeigt die Siegelstation 2 beim Anlegen der skinfähigen Oberfolie 3 an das
Produkt 18 und Schale 100, dem sogenannten Skinprozess. Die Eigenschaft "skinfähig"
bedeutet, dass sich die Oberfolie 3 im erwärmten Zustand flexibel der Kontur von Produkt
18 und Schale 100 anpassen kann und sich wie eine Haut anlegt. Damit wird das Produkt
18 in der Schale 100 gehalten und die Oberfolie 3 geht eine haftende Verbindung mit
den Innenseiten der Schale 100 ein, die durch die Beschichtung der Oberfolie 3 an
der der Schale 100 zugewandten Seite beeinflusst wird. Unterstützt wird der Skinvorgang
durch den in der zweiten Kammer 34 vorhandenen Unterdruck und das Belüften der ersten
Kammer 14, indem das zweite Ventil 25 zum Vakuumerzeuger 26 abdichtet und zur Umgebung
öffnet, so dass die Oberfolie 3 schlagartig von oben aus dem Domwerkzeug 15 heraus
nach unten auf das Produkt 18 und die Schale 100 durch den vorhandenen Druckunterschied
gedrückt wird.
[0042] Fig. 10 zeigt die Siegelstation 2 in der wieder geöffneten Stellung mit den versiegelten
Verpackungen 37.
[0043] In Fig. 11 ist eine erste alternative Ausführung der Siegelstation 2 bzw. des Werkzeugoberteils
7 gezeigt, bei der die Luft aus der Kammer 14 nicht direkt über das Werkzeugoberteil
7 angesaugt wird. Statt dass die Leitung 29 an der Innenseite des Werkzeugoberteils
7 in die Kammer 14 mündet, ist hier ein Fortsatz 29a vorgesehen, mit dem sich die
Leitung 29 durch die Druckplatte 16 und das Domwerkzeug 15 fortsetzt, um schließlich
an einer Außenseite 15c des Domwerkzeugs 15 in die Kammer 14 zu münden. Übereinstimmend
mit dem ersten Ausführungsbeispiel münden jedoch die hier in Form einer Mannigfaltigkeit
vorgesehenen Enden der Leitung 29 wieder an Stellen an denen ein Spalt S zwischen
der Innenseite des glockenförmigen Werkzeugoberteils 7 und der Außenseite 15c des
Domwerkzeugs 15 gebildet sind. Dabei strömt wie in der in Fig. 4a gezeigten Variante
die Luft von der Umgebung über den ersten Kanal 19, den zweiten Kanal 20 und das Domwerkzeug
15 in die Kammer 14 nach, wobei der Strömungsverlauf K, siehe Pfeile, im Bereich der
Oberfolie 3 annähernd identisch mit dem Strömungsverlauf aus Fig. 4 ist.
[0044] In Fig. 12 ist eine zweite alternative Ausführung der Siegelstation 2 bzw. des Werkzeugoberteils
7 gezeigt, bei der die Luft innerhalb des Domwerkzeugoberteils 7 zirkuliert. Der dritte
Kanal 29 ist in der Druckplatte 16 vorgesehen, während der erste Kanal 19 nicht nach
außen sondern wieder ins Innere des Werkzeugoberteils 7 verläuft. Das Domwerkzeug
15 weist mehrere Seitenkanäle 41 auf, um den Sog der Oberfolie 3 nach oben zu begrenzen,
um einen Kontakt der Oberfolie 3 mit der Siegelfläche 15b während der Erwärmung durch
die Luftkonvektion K zu verhindern. Die Seitenkanäle 41 sind bei allen dargestellten
Varianten der Siegelstation 2 denkbar. Der Unterdruckerzeuger 31 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Ringkanalgebläse. Fig. 13 zeigt eine alternative Siegelstation 2 in geschlossener
Stellung. Im Unterschied zu den Ausführungen der vorangehenden Figuren ist das Domwerkzeug
15 mittels Führungsbolzen 37 statisch am Werkzeugoberteil 7 angeordnet und die Schneidvorrichtung
17 ist über die Druckplatte 16 zum Schneiden der Oberfolie 3 nach unten bewegbar.
[0045] Fig. 14 zeigt die alternative Siegelstation 2 nach dem Anlegen der Oberfolie 3 an
das Produkt 18 und die Schale 100 und zeigt die Schneidvorrichtung 17 in einer unteren
Stellung, bei der die Oberfolie 3 umlaufend um das Domwerkzeug 15 geschnitten wurde,
sodass vereinzelte geschlossene Verpackungen vorliegen.
[0046] Die Erfindung ist ebenso dazu geeignet, nicht über den Schalenrand 101 überstehende
Produkte 18 mit einer Oberfolie 3 zu verskinnen und zu versiegeln.
[0047] Die Steuerung 18 steuert sowohl alle Prozesse und damit auch alle Hubwerke, Verstellantriebe,
Ventile und Heizelemente sowie Aggregate wie Vakuum- oder Unterdruckerzeuger.
[0048] Die in der Beschreibung angegeben technischen Merkmale sind nicht auf die gezeigten
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auch weitere denkbare Merkmalskombinationen
im Rahmen dieser Erfindung sind als erfasst anzusehen.
1. Schalenverschließmaschine (1) mit einer Siegelstation (2), die ein Werkzeugoberteil
(7), einen Klemmrahmen (13) und ein Werkzeugunterteil (6) umfasst, wobei im Inneren
des Werkzeugoberteils (7) ein Domwerkzeug (15) zum Verformen einer skinfähigen Oberfolie
(3) angeordnet ist, wobei das Domwerkzeug (15) wenigstens einen ersten Kanal (19)
aufweist, der zusammen mit einem zweiten Kanal (20) im Werkzeugoberteil (7) in Verbindung
bringbar ist, wobei das Domwerkzeug (15) eine innere Anlagefläche (15a) aufweist,
und wobei der Klemmrahmen (13) dazu konfiguriert ist, die Oberfolie (3) an das Werkzeugoberteil
(7) gasdicht zu klemmen, um eine obere Kammer (14) innerhalb des Werkzeugoberteils
(7) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugoberteil (7) oder das Domwerkzeug (15) wenigstens einen dritten Kanal
(29) als Verbindung zu einem Unterdruckerzeuger (31) aufweist, um eine thermische
Luftkonvektion (K) vom ersten Kanal (19) zum dritten Kanal (29) entlang einer dem
Domwerkzeug (15) zugewandten Seite (32) der Oberfolie (3) zu erzeugen.
2. Schalenverschließmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Domwerkzeug (7) eine Vielzahl von Belüftungskanälen (21) aufweist.
3. Schalenverschließmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungskanäle (21) in den ersten Kanal (19) münden.
4. Schalenverschließmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Domwerkzeug (15) eine Siegelfläche (15b) aufweist.
5. Schalenverschließmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Domwerkzeug (15) relativ zum Werkzeugoberteil (7) bewegbar ist.
6. Schalenverschließmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Domwerkzeug (15) zwischen einer oberen Stellung zum Verformen der skinfähigen
Oberfolie (3) und einer unteren Stellung zum Siegeln der Oberfolie (3) auf einen Schalenrand
(101) wenigstens einer Schale (100) bewegbar ist.
7. Schalenverschließmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Domwerkzeug (15) mehrere Seitenkanäle (41) zwischen der Anlagefläche (15a) und
einer von der Anlagefläche (15a) abgewandten Außenseite (15c) des Domwerkzeugs (15)
aufweist.
8. Schalenverschließmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (23) an einem Übergang des ersten Kanals (19) vom Domwerkzeug (15)
zum zweiten Kanal (20) des Werkzeugoberteils (7) vorgesehen ist.
9. Schalenverschließmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweites Ventil (25) für den zweiten Kanal (20) vorgesehen ist, das
dazu konfiguriert ist, zwischen einem Vakuumerzeuger (26) und einer Öffnung zur Umgebung
(25a) wahlweise umzuschalten.
10. Schalenverschließmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (25) mit einer Blasvorrichtung (27a) verbindbar ist.
11. Schalenverschließmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein drittes Ventil (30) zwischen dem Unterdruckerzeuger (31) und dem dritten
Kanal (29) des Werkzeugoberteils (7) oder des Domwerkzeugs (15) vorgesehen ist.
12. Verfahren zum Betrieb einer Schalenverschließmaschine (1), wobei die Schalenverschließmaschine
(1) eine Steuerung (8) aufweist sowie eine Siegelstation (2), die ein Werkzeugoberteil
(7), einen Klemmrahmen (13) und ein Werkzeugunterteil (6) umfasst, wobei das Werkzeugoberteil
(7) ein Domwerkzeug (15) zum Verformen einer skinfähigen Oberfolie (3) aufnimmt, wobei
das Domwerkzeug (15) wenigstens einen ersten Kanal (19) aufweist, der zusammen mit
einem zweiten Kanal (20) im Werkzeugoberteil (7) in Verbindung gebracht wird, wobei
das Domwerkzeug (15) eine innere Anlagefläche (15a) aufweist, und wobei der Klemmrahmen
(13) dazu konfiguriert ist, die Oberfolie (3) an das Werkzeugoberteil (7) gasdicht
zu klemmen, um eine Kammer (14) innerhalb des Werkzeugoberteils (7) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass über wenigstens einen dritten Kanal (29) im Domwerkzeug (15) oder im Werkzeugoberteil
(7) mit Verbindung zu einem Unterdruckerzeuger (31) eine thermische Luftkonvektion
(K) entlang einer dem Domwerkzeug (15) zugewandten Seite (32) der Oberfolie (3) erzeugt
wird, wobei der Unterdruckerzeuger (31) Luft aus der Kammer (14) entzieht und durch
die Verbindung mit dem Werkzeugoberteil (7) durch das Domwerkzeug (15) erwärmte Luft
nachströmt, so dass Wärme beim Vorbeiströmen der erwärmten Luft an die Oberfolie (3)
abgegeben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkonvektion (K) impulsartig erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Blasvorrichtung (27a) Umgebungsluft dem Domwerkzeug (15) zugeführt
wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer außerhalb des Domwerkzeugs (15) vorgesehene Erwärmungsvorrichtung (28)
erwärmte Luft dem Domwerkzeug (15) zugeführt wird.