[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Tiefziehverpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] In Tiefziehverpackungsmaschinen wird üblicherweise in einer Formstation ein Behälter
bzw.eine Mulde in eine Unterfolie geformt, darin ein Produkt eingelegt und die Mulde
in einer Siegelstation mit einer Oberfolie unter Vakuum und/oder modifizierter Atmosphäre
luftdicht versiegelt. Die so hergestellten Packungen hängen als Verbund über die Unterfolie
zusammen und werden durch beidseitig angebrachte Klammerketten durch die Tiefziehverpackungsmaschine
transportiert. Zum Vereinzeln der Verpackungen aus dem Verbund der Unter- und der
Oberfolie kann eine Kombination einer Querschneidestation und einer nachfolgenden
Längsschneidestation vorgesehen sein. In der Querschneidestation wird der Verbund
der Unter- und der Oberfolie quer zur Transportrichtung geschnitten oder es werden,
falls Radien an den Rändern der Verpackungen notwendig sind, Streifenschnitte ausgestanzt.
[0003] Da normalerweise der Platz für eine Einrichtung zum Sammeln innerhalb des Maschinengestells
oder zum Heraustransportieren aus dem Maschinengestell nicht ausreichend vorhanden
ist, stanzt das Stanzmesser üblicherweise von unten kommend die Streifenschnitte nach
oben aus der Folie heraus. Diese werden in einem Aufnahmebehälter nach jedem Schnitt
weiter nach oben geschoben und können dann gesammelt entnommen werden. Bei Hochleistungsmaschinen
sind die Aufnahmebehälter sehr hoch, um sie nicht laufend leeren zu müssen. Dabei
werden die Streifenschnitte über einen Absatz geschoben, der sich oberhalb einer Folientransportebene
befindet, und auf dem der zuletzt geschnittene Streifenschnitt teilweise mit seinem
Rand aufliegt. So wird verhindert, dass die darüber gestapelten Streifenschnitte nach
unten in die Querschneidestation bzw. auf die zu schneidenden Verpackungen fallen.
In letzterem Fall würde es auch zu Störungen in der Tiefziehverpackungsmaschine und
Stillstandszeiten kommen.
[0004] Vor allem bei dünneren bzw. nicht biegesteifen Streifenschnitten ist das Risiko groß,
dass das Gewicht der gestapelten Streifenschnitte nicht durch den untersten aufliegenden
Streifenschnitt gehalten werden kann.
[0005] Die
EP 2 447 171 A1 offenbart eine Lösung für eine sichere Entsorgung von Schneidabfall, der nach oben,
nämlich oberhalb der Folienebene, abgeführt wird.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tiefziehverpackungsmaschine mit einer
verbesserten Streifenstanze bereit zu stellen.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Tiefziehverpackungsmaschine mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
[0008] Die erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine umfasst eine Folienstanze mit einem
gemeinsamen Hubantrieb für eine Matrize und einen Stempel, wobei die Matrize und der
Stempel vom gemeinsamen Hubantrieb orthogonal zu einer Folientransportebene zueinander
bewegbar sind. Eine erste Hubmechanik überträgt die Antriebsbewegung des Hubantriebs
auf den Stempel, während eine zweite Hubmechanik die Antriebsbewegung des Hubantriebs
auf eine Bewegung der Matrize überträgt. Die dabei von dem Stempel und der Matrize
ausgeführten Hubbewegungen sind vorzugsweise stets gegenläufig zueinander. Die erfindungsgemäße
Tiefziehverpackungsmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der Hubantrieb oberhalb
der Folientransportebene angeordnet ist. Somit können ausgetrennte Folienstreifen
direkt in einen Behälter oder auf ein Abfuhrband fallen, ohne dass es dabei zu Verschmutzung
oder negativer Beeinträchtigung des Hubantriebs kommt.
[0009] In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst der Hubantrieb einen Elektromotor,
vorzugsweise einen Servomotor, beispielsweise zusätzlich mit einer Bremse. Bei einem
herkömmlichen Hubantrieb mit Pneumatikzylinder ist eine Folienstanze im Ruhezustand
in einer offenen Stellung und im Falle eines abfallenden Druckes in den Versorgungsleitungen
des Pneumatikzylinders besteht die Gefahr von Verletzungen für den Bediener durch
eine unerwartete Bewegung eines oberen Werkzeugs der Folienstanze nach unten. Ein
Elektromotor hingegen kann eine selbsthemmende Hubspindel antreiben oder eine Bremse
aufweisen, so dass in der Ruhestellung der Folienstanze keine Gefahr für das Bedien-
oder Wartungspersonal ausgeht. Um die Funktion der Bremse zu überwachen oder zu testen,
kann die Steuerung der Tiefziehverpackungsmasche den Elektromotor mit einem definierten
Drehmoment bei geschlossener Bremse betreiben und prüfen, ob eine nicht zulässige
Bewegung stattfindet.
[0010] Zweckmäßig ist es, wenn sich die erste Hubmechanik vollständig oberhalb der Folientransportebene
befindet, weil die Folienstanze auf diese Weise besonders einfach wird. Die zweite
Hubmechanik hingegen kann über Führungsstangen verfügen, die sich seitlich außerhalb
der in der Folienstanze transportierten Folie befinden und mittels derer eine Antriebsbewegung
des Hubantriebs auf die unterhalb der Folientransportebene befindliche Matrize übertragbar
ist.
[0011] Die Folienstanze kann einen Rahmen aufweisen, der stationär an einem Maschinengestell
der Tiefziehverpackungsmaschine angeordnet ist. Als Komponente der zweiten Hubmechanik
kann eine Lagerplatte vorhanden sein, die sich im Betrieb der Folienstanze relativ
gegenüber dem Rahmen der Folienstanze auf und ab bewegt und an deren Bewegung die
Hubbewegung der unterhalb der Folienebene befindlichen Matrize gekoppelt ist. In einer
ersten Variante ist der Hubantrieb starr am Rahmen befestigt, sodass sich die Lagerplatte
relativ zum Rahmen bewegt. In einer zweiten Ausführungsvariante hingegen ist der Motor
an der Lagerplatte befestigt, sodass er sich beim Betrieb der Folienstanze gemeinsam
mit der Lagerplatte relativ zum Rahmen der Folienstanze alternierend nach oben und
unten bewegt.
[0012] Der Stempel umfasst bevorzugt ein Stanzmesser.
[0013] Die Matrize weist vorzugsweise eine Aussparung auf, in die das Stanzmesser eintauchen
kann.
[0014] Die Aussparung ist bevorzugt mittels Drahterodieren und/oder mittels Schleifen hergestellt.
[0015] Vorzugsweise sind der Stempel und das Stanzmesser jeweils mehrteilig ausgeführt,
so dass größere Abmessungen von Stempel und Stanzmesser ermöglicht werden und eine
Einstellmöglichkeit der einzelnen Teile zueinander ermöglicht ist.
[0016] Die Matrize weist bevorzugt mehrere Mulden auf, um nicht mit den Behältern der Unterfolie
zu kollidieren, da die Matrize Stege zur Stabilisierung ausgerichtet in Arbeitsrichtung
der Tiefziehverpackungsmaschine aufweist.
[0017] Dabei weisen die Mulden vorzugsweise in Vertikalrichtung eine Höhe von bis zu 60
mm und/oder in Horizontalrichtung eine Tiefe von 30 mm bis 40 mm auf, um auch für
die Bearbeitung von Behältern mit großem Tiefzug geeignet zu sein.
[0018] Die Folienstanze ist bevorzugt dazu konfiguriert, mittels des Stempels und der Matrize
einen Folienstreifen aus einem Folienverbund auszutrennen und nach unten durch die
Matrize hindurch zu fördern, um keine Ansammlung von Folienstreifen nach oben anzuheben
und beispielsweise in Behältern ansammeln bzw. stapeln zu müssen.
[0019] Vorzugsweise sind der Stempel für den Stanzvorgang vertikal nach unten und die Matrize
vertikal nach oben bewegbar ausgeführt.
[0020] Die Folienstanze ist bevorzugt dazu konfiguriert, die Bewegung des Stempels und der
Matrize weitestgehend zeitgleich auszuführen, um die Zykluszeit der Folienstanze minimal
zu halten und um die Konstruktion mit nur einem Elektromotor zu vereinfachen.
[0021] In einer vorteilhaften Ausführung ist ein Behälter unterhalb der Matrize bzw. der
Folienstanze vorgesehen, um die Folienstreifen aufzunehmen. Dabei kann der Behälter
eine Füllstandsüberwachung aufweisen, die beispielsweise mit der Steuerung der Tiefziehverpackungsmaschine
verbunden ist, um dem Bediener die Information über einen fälligen oder auch demnächst
anstehenden Wechsel bzw. Leerung des Behälters anzuzeigen.
[0022] Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Tiefziehverpackungsmaschine,
- Figur 2
- eine schematische Ansicht in Arbeitsrichtung einer Querschneidestation,
- Figur 3
- eine schematische Ansicht eines Stempels und einer Matrize und
- Figur 4
- eine Schnittansicht der Matrize.
[0023] Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichem Bezugszeichen
versehen.
[0024] Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine
in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine 1. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist
eine Formstation 2, eine Siegelstation 3, eine Querschneidestation 4 und eine Längsschneidestation
5 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Arbeitsrichtung R an einem Maschinengestell
6 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zufuhrrolle
7, von der eine Unterfolie 8 abgezogen wird. Im Bereich der Siegelstation 3 ist ein
Materialspeicher 9 vorgesehen, von dem eine Oberfolie 10 abgezogen wird. Ausgangsseitig
ist an der Verpackungsmaschine eine Abfuhreinrichtung 13 in Form eines Transportbandes
vorgesehen, mit der fertige, vereinzelte Verpackungen 21 abtransportiert werden. Ferner
weist die Verpackungsmaschine 1 eine nicht dargestellte Vorschubeinrichtung auf, die
die Unterfolie 8 ergreift und in einem Hauptarbeitstakt taktweise in der Arbeitsrichtung
R weitertransportiert. Die Vorschubeinrichtung kann zum Beispiel durch seitlich angeordnete
Transportketten realisiert sein und die Unterfolie 8 transportieren.
[0025] In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation
ausgebildet, in der in der Unterfolie 8 durch Tiefziehen Behälter 14 geformt werden.
Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht
zur Arbeitsrichtung R mehrere Behälter 14 nebeneinander gebildet werden. In Arbeitsrichtung
R hinter der Formstation 2 ist eine Einlegestrecke 15 vorgesehen, in der die in der
Unterfolie 8 geformten Behälter 14 mit Produkten 16 befüllt werden.
[0026] Die Siegelstation 3 verfügt über eine verschließbare Kammer 17, in der die Atmosphäre
in dem Behälter 14 vor dem Versiegeln zum Beispiel durch Gasspülen mit einem Austauschgas
oder mit einem Austausch-Gasgemisch ersetzt werden kann.
[0027] Die Querschneidestation 4 ist als Folienstanze bzw. konkret als Streifenstanze ausgebildet,
die die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 in einer Richtung quer zur Arbeitsrichtung
R zwischen benachbarten Behältern 14 durchtrennt. Dabei arbeitet die Querschneidestation
4 derart, dass die Unterfolie 8 nicht über die gesamte Breite aufgetrennt wird, sondern
zumindest in einem Randbereich und zwischen zwei benachbarten Behältern 14 nicht durchtrennt
wird. Dies ermöglicht einen kontrollierten Weitertransport der Behälter 14 durch die
Vorschubeinrichtung.
[0028] Die Längsschneidestation 5 ist in der dargestellten Ausführungsform als eine Messeranordnung
ausgebildet, mit der die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 zwischen benachbarten Behältern
14 und am seitlichen Rand der Unterfolie 8 durchtrennt werden, so dass hinter der
Längsschneidestation 5 vereinzelte Verpackungen 21 vorliegen. Unter der Querschneideeinrichtung
4 ist ein fahrbarer Behälter 33 zur Aufnahme von Stanzabfällen vorgesehen.
[0029] Die Verpackungsmaschine 1 verfügt ferner über eine Steuerung 18. Sie hat die Aufgabe,
die in der Verpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen.
Eine Anzeigevorrichtung 19 mit Bedienelementen 20 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen
der Prozessabläufe in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 für bzw. durch einen Bediener.
[0030] Die generelle Arbeitsweise der Verpackungsmaschine 1 wird im Folgenden kurz dargestellt.
[0031] Die Unterfolie 8 wird von der Zufuhrrolle 7 abgezogen und durch die Vorschubeinrichtung
in die Formstation 2 transportiert. In der Formstation 2 werden durch Tiefziehen Behälter
14 in die Unterfolie 8 gebildet. Die Behälter 14 werden zusammen mit dem umgebenden
Bereich der Unterfolie 8 in einem Hauptarbeitstakt zu der Einlegestrecke 15 weitertransportiert,
in der sie mit Produkt 16 befüllt werden.
[0032] Anschließend werden die befüllten Behälter 14 zusammen mit dem sie umgebenden Bereich
der Unterfolie 8 in dem Hauptarbeitstakt durch die Vorschubeinrichtung in die Siegelstation
3 weitertransportiert. Die Oberfolie 10 wird nach einem Ansiegelvorgang an die Unterfolie
8 mit der Vorschubbewegung der Unterfolie 8 weitertransportiert. Dabei wird die Oberfolie
10 von dem Materialspeicher 9 abgezogen. Durch das Ansiegeln der Oberfolie 10 an die
Behälter 14 entstehen verschlossene Verpackungen 21.
[0033] Figur 2 zeigt die Querschneidestation 4 in Form einer Folienstanze, die mittels eines
elektromotorischen Hubantriebs 22, vorzugsweise eines Servoantriebs oder Servomotors,
einen Stempel 23 nach unten gegen die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10, die gemeinsam
einen Folienverbund darstellen, bewegt und dabei einen Folienstreifen 32 aus dem Folienverbund
der Unterfolie 8 und Oberfolie 10 heraustrennt, Dabei wirkt der Stempel 23 mit einer
Matrize 24 zusammen, die gleichzeitig mittels des Hubantriebs 22 gegenläufig zum Stempel
23 von unten gegen die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 bewegt wird. Der Hubantrieb
22 ist dazu konfiguriert, über eine erste Hubmechanik 25a, die hier in Form einer
gebogenen Schubstange 26 realisiert ist, eine Platte 27 mit dem darauf angebrachten
Stempel 23 nach unten zu bewegen. Der Motor 22 ist dabei an einer Lagerplatte 28 gelagert.
Gleichzeitig bewirkt der Motor 22 durch seine Antriebsleistung eine Relativbewegung
der Lagerplatte 28 gegenüber einem Rahmen 29 der Querschneidestation 4 nach oben,
wobei der Rahmen 29 stationär am Maschinengestell 6 angeordnet ist.
[0034] Über wenigstens zwei Führungsstangen 30, die in der Zeichnung an der rechten und
linken Seite angeordnet sind, ist eine Hubplatte 31 mit der darauf angebrachten Matrize
24 starr mit der Lagerplatte 28 verbunden, so dass die Bewegung der Matrize 24 der
Bewegung der Lagerplatte 28 entspricht. Die Lagerplatte 28, die wenigstens zwei Führungsstangen
30 und die Hubplatte 31 bilden gemeinsam eine zweite Hubmechanik 25b, mittels derer
die Antriebsbewegung des Hubantriebs 22 in eine Hubbewegung der Matrize 24 übertragen
wird. Somit sorgt der Hubantrieb 22 für ein gemeinsames zueinander Zubewegen des Stempels
23 und der Matrize 24 zum Austrennen des Folienstreifens 32 bzw. auch wieder für ein
Auseinanderfahren des Stempels 23 und der Matrize 24, um einen nächsten Folienvorzug
zu ermöglichen.
[0035] Nach dem Heraustrennen des Folienstreifens 32 wird dieser vom Stempel 23 durch die
Matrize 24 hindurch nach unten gedrückt und kann nach unten in den fahrbaren, mit
Rädern 33a versehenen Behälter 33 unter der Querschneideinrichtung 4 fallen. Der Behälter
33 wird von der Steuerung 18 sensorisch abgefragt, ob dieser sich in seiner vordefinierten
Arbeitsstellung unter der Querschneideinrichtung 4 befindet, da er auch aus Sicherheitsgründen
ein Eingreifen eines Bedieners in die Querschneideinrichtung 4 von unten durch das
Maschinengestell 6 hindurch während des laufenden Betriebs der Tiefziehverpackungsmaschine
1 verhindern soll.
[0036] Denkbar ist auch eine alternative Ausführung ohne einen solchen Behälter 33 und stattdessen
mit einem Transportband, das die Folienstreifen seitlich zur Arbeitsrichtung R aus
der Tiefziehverpackungsmaschine 1 nach außen transportiert und einer Entsorgungseinrichtung
zuführt.
[0037] Eine Folientransportebene E wird durch den Folienverbund der Unterfolie 8 und der
Oberfolie 10 sowie durch die Ausrichtung in Arbeitsrichtung R definiert. Sowohl der
Hubantrieb 22 als auch die erste Hubmechanik 25a befinden sich vollständig oberhalb
der Folientransportebene E.
[0038] Fig. 3 zeigt den Stempel 23 und die Matrize 24. Die Matrize 24 weist eine Aussparung
35 auf, die mit der Kontur eines Stanzmessers 34 des Stempels 23 kongruent ist. Der
aus dem Folienverbund ausgetrennte Folienstreifen 32 kann durch die Aussparung 35
der Matrize 24 nach unten fallen oder durch das Stanzmesser 34 nach unten in die Aussparung
35 gedrückt werden. Der Stempel 23 und das Stanzmesser 34 sind mehrteilig ausgebildet
aus mehreren miteinander verbundenen Teilen A, B und C.
[0039] Die Matrize 24 ist einstückig und aus Edelstahl oder einem anderen gehärteten Stahl
ausgeführt und die Aussparung 35 beispielsweise mittels Drahterodieren hergestellt.
Die Matrize 24 weist vier Mulden 36 auf, die als Freistellung der Matrize 24 für die
Verpackungen 21 bzw. die Behälter 14 dienen. Eine Höhe H der Mulden 36 ist bis zu
60 mm vorgesehen und eine Tiefe T in Horizontalrichtung von 30 bis 40 mm, um der Matrize
24 eine hohe Stabilität zu verleiten. Die Aussparung 35 weist im Bereich der geringsten
Breite eine Breite B von 5 bis 10 mm auf. Es ist ein Schneidspalt zwischen dem Stanzmesser
34 des Stempels 23 und der Aussparung 35 der Matrize 24 von vorzugsweise 3 bis 5 µm
vorgesehen.
[0040] Fig. 4 zeigt die Matrize 24 in einer Schnittansicht quer zur Arbeitsrichtung R der
Tiefziehverpackungsmaschine 1 in der Mitte der Matrize 24. Die Aussparung 35 weist
im oberen Bereich eine plane Stanzfläche 37 auf, die parallel zur Bewegungsrichtung
vom Stempel 23 und Matrize 24 ist. Die Stanzfläche 37 weist eine Breite Z von mindestens
3 mm auf. Unterhalb dieser Stanzfläche 37 weist die Aussparung eine Freistellung 38
auf, um ein Herunterfallen von Folienstreifen 32 zu erleichtern.
1. Tiefziehverpackungsmaschine (1), umfassend eine Folienstanze (4) mit einer Matrize
(24) und einem Stempel (23), die von einem gemeinsamen Hubantrieb (22) orthogonal
zu einer Folientransportebene (E) zueinander und voneinander fort bewegbar sind, wobei
eine erste Hubmechanik (25a) zum Übertragen einer Bewegung vom Hubantrieb (22) auf
den Stempel (23) und eine zweite Hubmechanik (25b) zum Übertragen einer Bewegung des
Hubantriebs (22) auf eine Bewegung der Matrize (24) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb (22) oberhalb der Folientransportebene (E) angeordnet ist.
2. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb (22) einen Elektromotor, vorzugsweise einen Servomotor, umfasst.
3. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die erste Hubmechanik (25a) vollständig oberhalb der Folientransportebene (E) angeordnet
ist.
4. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstanze (4) einen Rahmen (29) aufweist und dass der Hubantrieb (22) an einer
Lagerplatte (28) montiert ist, die sich im Betrieb der Folienstanze (4) relativ zum
Rahmen (29) bewegt.
5. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (23) ein Stanzmesser (34) umfasst.
6. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (24) eine Aussparung (35) aufweist.
7. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (35) mittels Drahterodieren und/oder mittels Schleifen hergestellt
ist.
8. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (23) und das Stanzmesser (34) jeweils mehrteilig ausgeführt sind.
9. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (24) mehrere Mulden (36) aufweist.
10. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulden (36) eine Höhe (H) von bis zu 60 mm aufweisen.
11. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulden (36) in Horizontalrichtung eine Tiefe (T) von 30 mm bis 40 mm aufweisen.
12. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstanze (4) dazu konfiguriert ist, mittels des Stempels (23) und der Matrize
(24) einen Folienstreifen (32) aus einem Folienverbund auszutrennen und nach unten
durch die Matrize (24) hindurch zu fördern.
13. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (23) für den Stanzvorgang vertikal nach unten und die Matrize (24) vertikal
nach oben bewegbar ausgeführt sind.
14. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstanze (4) dazu konfiguriert ist, die Bewegung des Stempels (23) und der
Matrize (24) weitestgehend zeitgleich auszuführen.
15. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (33) unterhalb der Matrize (24) vorgesehen ist, um die Folienstreifen
(32) aufzunehmen.