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(11) | EP 1 714 886 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verpackungsmaschine |
| (57) Es wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Packungen aus mit Packgut gefüllten und
versiegelten Verpackungen vorgeschlagen, wobei eine Schneideinheit zum Schneiden der
gefüllten und versiegelten Verpackungen vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird erfindungsgemäß mit einer formatvariablen Schneideinheit (11) versehen.
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[0001] Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zur Herstellung von Packungen durch Verpacken von Packgut in Verpackungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Derartige handelsübliche Verpackungsmaschinen sind mit unterschiedlichen Bearbeitungsstationen, z.B. Versiegelungsstationen, zum Versiegeln von mit Packgut gefüllten Verpackungen, Schneidstationen usw. versehen.
[0003] Dabei wird zwischen mehreren Arten von Verpackungsmaschinen unterschieden, z.B. solchen, die von einander getrennte einzelne, mit Packgut gefüllte Verpackungen versiegeln (sogenannte Traysealer), und Verpackungsmaschinen bei denen eine Mehrzahl von Packungen zusammenhängend hergestellt, gefüllt und versiegelt wird. Die letztgenannten Arten von Verpackungsmaschinen werden häufig als sogenannten Tiefziehmaschinen bezeichnet. Die zusammenhängend am Stück hergestellten Verpackungen können dabei in einzelnen Reihen und/oder Spalten bzw. Spuren bereitgestellt werden. Die Schneidstation befindet sich im Ausgangsbereich dieser Verpackungsmaschine und umfasst in der Regel zwei Messereinheiten, eine die in Längsrichtung die einzelnen Spalten oder Spuren und gegebenenfalls auch äußere Randstreifen trennt, während eine Messereinheit in Querrichtung die einzelnen Reihen ausschneidet.
[0004] Diese Schneideinheiten sind in der bekannten Bauweise an ein bestimmtes Format der Packungen und an die Anordnung der zusammenhängend hergestellten Packungen angepasst. Bei Formatänderungen muss wenigstens ein Teil der Schneideinheiten in einem Umrüstvorgang ausgetauscht werden. Abgerundete Schnitte oder dergleichen sind mit solchen Schneideinheiten nur mit entsprechend aufwändigen Schneidwerkzeugen zu erzielen.
[0005] Für besondere Packungsformen sind weiterhin sogenannte Komplettschnittwerkzeuge , d.h. Stempel und Matrizenwerkzeuge, im Einsatz, die eigens für jede Packungsform äußerst aufwendig hergestellt werden müssen, damit die Packungen mit dem gewünschten Schnittbild einwandfrei beschnitten werden. Derartige Komplettschnittwerkzeuge sind sehr kostenträchtig und müssen zudem aufgrund ihrer speziellen Ausprägung für eine einzelne Packungsform bei jeder Packungsänderung beschafft werden. Darüber hinaus bedingt der Wechsel dieser Komplettschnittwerkzeuge beim Wechseln der Packungsform auch einen entsprechenden Aufwand im Betrieb.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verpackungsmaschine vorzuschlagen, bei der diese Nachteile zumindest teilweise entfallen.
[0007] Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Verpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale erreicht.
[0008] Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
[0009] Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine dadurch aus, dass eine formatvariable Schneideinheit vorgesehen ist. Bei einer formatvariablen Schneideinheit entfällt die bisherige aufwändige Umrüstung bei Änderung des Packungsformates der mit der Verpackungsmaschine herzustellenden Packungen.
[0010] Darüber hinaus kann mit einer formatvariablen Schneideinheit die Beschaffung aufwändiger Komplettschnittwerkzeuge, die speziell für jede Packungsform anzufertigen sind, entfallen. Dies bedingt eine erhebliche Kosteneinsparung.
[0011] Insbesondere empfiehlt es sich dabei, ein hinsichtlich seines Arbeitsortes verstellbares oder ein insgesamt frei positionierbares Schneidwerkzeug mit einer entsprechenden Positioniereinheit vorzusehen.
[0012] Das Schneidwerkzeug kann dabei mit den unterschiedlichen Funktionsprinzipien arbeiten, beispielsweise mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder elektromagnetisch. In Frage kommt beispielsweise die Verwendung eines oder mehrerer positionierbarer Messer, eines Fluidstrahls oder eines Lasers.
[0013] Eine besondere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Schneidwerkzeug, das mittels einer steuerbaren Positioniereinheit positionierbar ist. In dieser Ausführungsform können unterschiedliche Formate von der gleichen Schneideinheit durch Änderung des Betriebsmodus hergestellt werden. Bevorzugt wird hierbei eine frei programmierbare Positioniereinheit für das Schneidwerkzeug verwendet, so dass Änderungen in der Art des Formats durch eine reine Softwareumstellung zu erreichen sind. Dabei können sowohl die Anzahl der durchzuführenden Schnitte sowie deren Ort und Kontur nahezu frei gewählt und so bedarfsgerechte Packungen unterschiedlicher Form hergestellt werden.
[0014] Vorteilhafterweise wird eine Steuereinheit vorgesehen, die mit einem Datenspeicher versehen wird, in dem die Schnittdaten für unterschiedliche Packungsformate als Daten und/oder Programmmodule hinterlegt sind. In einer Ausführungsform wird mit einem einheitlichen Programm jeweils ein spezieller Datensatz in einen speziellen Schnittweg für ein Schneidwerkzeug umgewandelt, in einer anderen Ausführungsform wird dieser Schnittweg unmittelbar als individuelles Programmmodul hinterlegt. Auch andere Arten der Formathinterlegung sind erfindungsgemäß von Vorteil, da mit dieser Ausgestaltung der Erfindung der Formatwechsel denkbar einfach durch Aufruf des neuen Format, beispielsweise durch ein Anklicken einer Verpackungsformatangabe auswählbar ist. Eine derartige Steuereinheit kann dabei in die Maschinensteuerung integriert oder aber separat ausgeführt werden. Die einzelnen Packungsformate sind somit als Formatmodule in dem Datenspeicher hinterlegt und durch eine Bedienperson abrufbar.
[0015] Der Schneidvorgang kann dabei währen der Bewegung der zu schneidenden Packungen stattfinden. In diesem Fall ist bei der Ansteuerung des Schneidwerkzeugs oder der Schneidwerkzeuge die Vorschubgeschwindigkeit der Packung zu berücksichtigen. In einer anderen Ausführungsform wird taktweise geschnitten, wobei die zu schneidenden Packungen während des Schneidvorgangs stillstehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das oder die Schneidwerkzeuge geringere Beschleunigungen und Geschwindigkeiten ausführen müssen, da Schneidvorgänge in Richtung der Vorschubgeschwindigkeiten der Packungen beim Stillstand der Packungen nicht vorkommen können. Bei einem Taktbetrieb ist es darüber hinaus leichter möglich, mit einem Schneidwerkzeug mehrere nebeneinanderliegende Packungen zu schneiden, da das Schneidwerkzeug keiner Vorschubgeschwindigkeit folgen muss. Beim Stillstand der Packungen ist außerdem ein problemloser Rundumschnitt eines einzelnen Schneidwerkzeugs um eine Gesamtkontur einer einzelnen Packung möglich. Die Koordination mehrerer Schneidwerkzeuge für eine gemeinsam auszuschneidende Schnittkontur entfällt in dieser Ausführungsform.
[0016] Eine solche Positioniereinheit kann beispielsweise mittels Linearverstelleinheiten, z.B. in einer xy-Koordinatenanordnung realisiert werden. Für diese Anwendung könne jedoch auch alle Arten von Robotersystemen, beispielsweise auch Portalroboter oder Einarmroboter, usw. Verwendung finden. Wesentlich ist die frei wählbare Positionierung des vorgesehenen Schneidwerkzeuges im Bereich der zu bearbeitenden Packungen.
[0017] Als Schneidwerkzeug kann in einer einfachen Ausführungsvariante wiederum ein mechanisches Werkzeug, z.B. ein Schneid- oder Stechwerkzeug Verwendung finden. Änderungen in der Schnittkontur oder -form können dabei durch eine Änderung der Schnittführung vorgenommen werden.
[0018] Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, ein Werkzeug zu verwenden, das einen Fluidstrahl, z.B. einen Wasserstrahl erzeugen kann, der mit einer ausreichenden Energie auf die Schnittstelle der Packungen gerichtet wird, um diese zu durchtrennen. Die Verwendung von Wasser bietet darüber hinaus im Bereich der Nahrungsmittelverpackung besondere Vorteile, da Wasser selbst ein Nahrungsmittel ist und somit auch im Bereich der Bearbeitung von Nahrungsmittelverpackungen unbedenklich eingesetzt werden kann.
[0019] Eine andere Art von Schneidwerkzeugen wäre beispielsweise unter Einsatz von elektromagnetischen Wellen, beispielsweise unter Einsatz eines oder mehrerer Laser denkbar. Diese Art Werkzeuge bietet besondere Vorteile im Hinblick auf die Variabilität der anzubringenden Schnitte. Ein Laserstrahl kann über Ablenk- oder Leitelemente in einem großen Bereich hinsichtlich seines Arbeitsortes verstellt werden. Es stellt demnach ein Beispiel für ein Schneidwerkzeug mit verstellbarem Arbeitsort dar, wie es weiter oben angedeutet wurde.
[0020] Darüber hinaus kann mit einem Laser die Schnitttiefe variiert werden. Insofern ist es mit einem Laser auch möglich, die einzelnen Packungen nicht vollständig zu trennen, sondern Sollbruchstellen anzubringen, indem eine dünne Restmenge von Material verbleibt.
[0021] Grundsätzlich kann eine Packungsart mit Sollbruchstellen auch durch eine Perforation entlang der gewünschten Kontur vorgesehen werden. In diesem Fall kann eine Sollbruchstelle auch durch die anderweitig gearteten Werkzeuge vorgenommen werden.
[0022] Mittels derartigen Sollbruchstellen können Mehrfachpackungen hergestellt werden, die zusammenhängend vertrieben werden können. Derartige Mehrfachpackungen sind beispielsweise bei verschiedenen Lebensmittelverpackungen wie Joghurtbechern oder dergleichen bekannt. Der Verbraucher kauft dabei eine Mehrfachpackung, von der er sich durch Abknicken und Wegbrechen die Einzelpackung abtrennen kann.
[0023] Auch Mehrkammerpackungen, die verschiedene Komponenten enthalten, können mittels derartiger Sollbruchstellen verbunden sein, so dass eine Kammer gegenüber der anderen Kammer verschwenkbar oder ganz abtrennbar ist.
[0024] Durch Materialschwächung oder Perforation lässt sich letztendes auch die Perforation eines Klappdeckels realisieren, was beispielsweise bei wiederverschließbaren Verpackungen von Bedeutung sein kann. Mit Hilfe eines Lasers lässt sich das Material sogar derart abschwächen, dass ein sogenanntes Filmscharnier zwischen zwei Packungen oder Packungsteilen realisierbar ist, über das diese Packungen oder Packungsteile gegeneinander dauerhaft oder zumindest mehrfach verschwenkbar sind.
[0025] Darüber hinaus kann mit einem Laser auch eine Codierung der Packungen vorgenommen werden. Denkbar wäre beispielsweise bei Verwendung eines entsprechenden Kunststoffs, so dass ein entsprechender Farbcode durch Einbrennen mit dem Laser erzeugt wird.
[0026] In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung wird daher eine Absaugeinheit vorgesehen, um abdampfendes Material abzusaugen und somit eine Kontamination der Atmosphäre im Bereich der Schneideinheit zu verhindern.
[0027] Auch eine Kühleinheit kann in diesem Bereich vorteilhaft eingesetzt werden, um zum einen das Ausmaß derartiger Verdampfung zu begrenzen und verdampftes Material durch Kondensation an der Ausbreitung zu hindern.
[0028] Grundsätzlich ist es weiterhin möglich, die oben genannten Funktionsprinzipien für das Schneidwerkzeug auch beim anderen Arbeitseinheiten der Verpackungsmaschine zu verwenden. So kann z.B. eine zusätzliche Perforationseinheit zum Perforieren der Deckelfolie vor der Verbindung mit den zu schließenden Verpackungen vorgesehen werden. Die Perforation kann ohne weiteres mit einem Schneid- oder Stechwerkzeug, einem Fluidstrahl oder auch einem Laser angebracht werden. Auch weitere, für die Schneideinheit geeignete Werkzeuge sind für den Einsatz in der Perforationseinheit geeignet.
[0029] Sofern die Schneideinheit als auch andere Arbeitseinheiten, wie z.B. eine Perforationseinheit hinsichtlich der Funktion und dem Aufbau Ähnlichkeiten aufweisen können, ergeben sich bei solchen Ausführungsformen die Möglichkeiten zusätzlicher Vorteile. Sofern nun eine erfindungsgemäße formatvariable Schneideinheit in Kombination mit einer solchen Arbeitseinheit vorgesehen wird, so können je nach Ausführungsform zumindest teilweise die gleichen Komponenten, z.B. die gleiche Steuerung verwendet werden, wodurch sich eine deutliche Reduzierung des Aufwands ergibt. So kann beispielsweise bei Verwendung von Fluidstrahl-, insbesondere Wasserstrahlwerkzeugen die gleiche Basiseinheit mit Druckpumpe, usw. für die Fluidversorgung zweier Werkzeuge bereitgestellt werden. Im Falle eines Lasereinsatzes könnte beispielsweise ein gemeinsamer Laser für beide Bearbeitungseinheiten verwendet werden. Die Positioniereinheiten für beide Werkzeuge können identisch ausgewählt werden, wodurch sich der Aufwand in der Anschaffung und im Betrieb vermindert.
[0030] Der Betrieb des bzw. der jeweiligen Werkzeuge und des bzw. der Schneidwerkzeuge über gemeinsame Komponenten, z.B. eine gemeinsame Basisstation kann dabei entweder alternierend taktweise oder aber parallel erfolgen. Im Falle der Verwendung eines gemeinsamen Lasers kann beispielsweise der Strahlengang geteilt werden, so dass je wenigstens ein Laserstrahl aus dem gleichen Laser für die Schneideinheit und für die weitere Arbeitseinheit zur Verfügung steht.
[0031] Ein taktweiser Betrieb, der der üblichen Betriebsart der genannten Tiefziehmaschinen entspricht, könnte darüber hinaus bei entsprechender alternierender Arbeitsweise der Schneideinheit und zusätzlicher Arbeitseinheit die Verwendung einer entsprechend kleiner dimensionierten Basiskomponente, beispielsweise eines schwächeren Lasers unter einer kleineren Fluidversorgungseinheit ermöglichen.
[0032] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
[0033] Die einzige Figur zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine.
[0034] Die Verpackungsmaschine 1 stellt eine sogenannte Tiefziehmaschine dar, die aus einer Folienrolle 2 die sogenannte Unterbahn oder auch Muldenfolie 3 abzieht. Die Muldenfolie 3 wird in einem Formwerkzeug 4 unter Wärme und gegebenenfalls auch Druckeinwirkung zu Packungsmulden 5 geformt. Die Packungsmulden 5 werden in einer Füllstrecke 6 manuell oder automatisch mit Packgut 7 gefüllt. Eine Deckelfolie 8 wird von einer Vorratsrolle 9 abgezogen und als Deckel auf die Packungsmulden 5 aufgelegt. In einem Siegelwerkzeug 10 wird die Deckfolie 8 mit der Packungsmulde 5 verbunden und versiegelt. In einer Schneideinheit 11 werden einzelne, im bisherigen Herstellungsprozess zusammenhängend gefertigten Packungen zu Einzelpackungen abgetrennt und der Rand der Packungen in Längsrichtung zurechtgeschnitten. Erfindungsgemäß wird diese Schneideinheit 11 nunmehr formatvariabel ausgeführt. Die genaue Ausführung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Hierbei können die anhand der Beschreibungseinleitung und der Ansprüche vorgeschlagenen Ausführungen zum Einsatz kommen.
[0035] Nach dem Abzug von der Folienrolle 9 wird die Deckelfolie 8 durch eine Perforationseinheit 12 geführt. In dieser Perforationseinheit 12 wird auf nicht näher dargestellte Weise die Deckelfolie 8 in der gewünschten Weise beispielsweise mit einer bestimmte Anzahl und Verteilung von Perforationsöffnungen in der Größenordnung von 20 bis 50 µ versehen.
[0036] Eine derart perforierte Deckelfolie ist in der Lage, etwaiges, in der geschlossenen Packungen entstehendes Kohlendioxid und Ethylen an die Außenumgebung durchzulassen und zugleich eine Sauerstoffzufuhr ins Innere der Packung zu gewährleisten. Hierdurch ergibt sich insbesondere bei der Verpackung von pflanzlichen Nahrungsmitteln wie Gemüse, Salat, Obst oder dergleichen eine verbesserte Haltbarkeit. Besonders bei der Verpackung von Spargel hat sich eine derartige Deckelfolie als vorteilhaft erwiesen.
[0037] In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Schneideinheit 11 einen nicht näher dargestellten Laser, der in einer Laserstation 13 untergebracht ist. Über zwei Lichtleiter 14, 15 werden sowohl die Schneideinheit 11 als auch die Perforationseinheit 15 mit der notwendigen Laserenergie versorgt. Die entsprechenden optischen Schaltelemente sind nicht näher dargestellt. Ebenso wenig sind die zugehörigen Werkzeuge (Schneidwerkzeuge, Perforationswerkzeuge) und Positioniereinheiten eingezeichnet. Diese Komponenten können analog zu handelsüblichen Laserschneidvorrichtungen ausgestaltet und mit entsprechenden Steuerungen, insbesondere programmierbaren Steuerungen versehen werden.
Bezugszeichenliste:
1. Vorrichtung zum Herstellen von Packungen aus mit Packgut gefüllten und versiegelten
Verpackungen, wobei eine Schneideinheit zum Schneiden der gefüllten und versiegelten
Verpackungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine formatvariable Schneideinheit (11) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinheit (11) ein positionierbares Schneidwerkzeug mit einer steuerbaren
Positioniereinheit aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorhanden ist, die einen Datenspeicher umfasst, in dem Daten und/oder
Programmpakete für einzelne vorgegebene Packungsformate hinterlegt sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein xy-Achsensystem mit wenigstens zwei Linearverstelleinheiten vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Positioniereinheit ein Roboter vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Schneideinheit (11) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidstrahlwerkzeug als Schneidwerkzeug vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserstrahlwerkzeug vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektromagnetisches Schneidwerkzeug vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserwerkzeug vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugeinheit vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinheit vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinheit und wenigstens eine weitere Arbeitseinheit wenigstens eine gemeinsame
Steuerungs- und/oder Versorgungseinheit aufweisen.
14. Verfahren zum Herstellen von Packungen aus mit Packgut gefüllten und versiegelten
Verpackungen, dadurch gekennzeichnet, dass die versiegelten Packungen formatvariabel geschnitten werden.