AT500869B1

AT500869B1 - Vorrichtung zum herstellen von mit einer folie beschichteten behältern

Info

Publication number: AT500869B1
Application number: AT0053705A
Authority: AT
Original assignee: Steiner Peter
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2007-05-15
Also published as: AT500869A2; EP1781456A1; WO2006017872A1; US20100043981A1; AT500869A3

Description

1 1 2 AT 500 869 B1

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von mit einer Folie bzw. Beschichtung beschichteten Behältern aus EPS, EPP oder EPE, mit einem Formwerkzeug mit relativ zueinander entlang einer raumfesten Achse beweglichen aufnehmenden Teil und aufzunehmenden Teil, die eine Zufuhreinrichtung für eine Folie bzw. Beschichtung welche eine der 5 Außen- bzw. Umfangskontur des herzustellenden Behälters entsprechende Form aufweist, besitzt, die die Folie bzw. Beschichtung in den aufnehmenden Teil des Formwerkzeuges einsetzt und die gegebenenfalls eine Saugeinrichtung zum Positionieren der Folie bzw. Beschichtung im aufnehmenden Teil des Formwerkzeugs aufweist, wobei das Material für den herzustellenden Behälter in den zwischen der Folie und dem aufzunehmenden Teil definierten Freiraum, io insbesondere über den aufzunehmenden Teil des Formwerkzeuges, einbringbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 41 41 645 A bekannt, die auch eine Saugeinrichtung für die Zufuhreinrichtung offenbart. Um die Folie bzw. Beschichtung in den aufnehmenden Teil des Formwerkzeuges zu bringen, vollführt der aufzunehmende Teil des Formwerkzeuges eine 15 komplexe Dreh-Schiebe-Bewegung zwischen einer Lage, in der er die Folie übernehmen und mittels der Saugeinrichtung festhalten kann und einer Lage, in der er schließlich die Folie an den aufnehmenden Teil übergibt. Sodann bewegen sich die beiden Teile wieder auseinander, um die Zufuhreinrichtung aus dem aufnehmenden Teil zu bringen und wegschwenken zu können und schließlich wieder zueinander, um den aufzunehmenden Teil in den aufnehmenden 20 Teil einbringen und das Behältermaterial einblasen zu können.

Diese mehrfachen Relativbewegungen dauerhaft und unter den verschiedenen Betriebszuständen (Temperaturänderungen, Toleranzen der Foliendicke, etc) der Vorrichtung ausreichend genau durchzuführen ist aufwendig und ohne häufiges Nachjustieren und damit Stillsetzen der 25 Vorrichtung nicht gut möglich. Dazu kommt, dass die komplexe Dreh-Schiebe-Bewegung eine komplexe, platzraubende, Mechanik erfordert, die sowohl schwer als auch teuer ist.

Weitere Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Herstellung von Behältern aus EPS, EPP oder EPE sind beispielsweise der JP 11-179810 A, der JP 10-305489 A, der JP 04-331132 A, der 30 US 2003/0146533 A und der EP 812 668 A zu entnehmen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, bei der die komplexe, aus vielen Einzelteilen bestehende und platzraubende Kinematik der Zufuhreinrichtung durch eine einfache und leicht zu justierende Bewegung bzw. Kinematik ersetzt ist. 35

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass die Zufuhreinrichtung für die Folie bzw. Beschichtung, welche insbesondere als Schwenkarm ausgebildet ist, um eine raumfeste Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, die in einer Normalebene zur raumfesten Achse liegt. 40 Auf diese Weise reduziert sich der Justieraufwand im Wesentlichen auf die radiale Länge und die beiden Endpositionen der Zufuhreinrichtung, der Bewegungsmechanismus auf ein Lager und einen doppelt wirkenden Antrieb oder zwei einfach wirkende Antriebe, und es wird die zweifache hin-her Bewegung der Formteile völlig vermieden, weil der Bewegungsmechanismus im Zuge der Schwenkbewegung ohne Längsbewegung in den aufnehmenden Formteil eintau-45 chen kann.

Zur Bereitstellung entsprechend gut beschriftbarer oder bedruckbarer Folien bzw. Beschichtungen ist es möglich, dass die Folie bzw. Beschichtung aus Kunststoff, insbesondere Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen, PVC, oder Papier, insbesondere Papieretiketten, oder dgl., ausgebil-50 det wird. Derartige Folien bzw. Beschichtungen lassen sich entsprechend kostengünstig und in großen Mengen bereitstellen und weisen auch die für ein qualitativ hochwertiges Bedrucken bzw. Beschriften erforderlichen Materialeigenschaften auf.

Unter dem Ausdruck "Folie" soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung allgemein jegliche 55 Art einer Folie bzw. Beschichtung oder Ummantelung eines insbesondere aus den oben 3 AT 500 869 B1 genannten Kunststoffen hergestellten Behälters verstanden werden, welche mit dem Behältermaterial hinterfüllt werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schwenkarm eine 5 insbesondere an die Form der Folie bzw. Beschichtung angepasste Halterung zur Aufnahme und Führung der Folie bzw. Beschichtung vorgesehen ist, und dass die Halterung in eine mit der raumfesten Achse des aufzunehmenden Teils des Formwerkzeugs fluchtende Lage schwenkbar ist. So wird auf einfache Weise eine genau definierte Positionierung der Folie bzw. Beschichtung im aufzunehmenden Teil des Formwerkzeuges erreicht. 10

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung, insbesondere ein Schwenkarm, zum Ausbringen des fertig gestellten Behälters aus dem Formwerkzeug nach dessen Öffnen vorgesehen ist und dass die Ausbringvorrichtung um eine raumfeste Drehachse schwenkbar gelagert ist. So wird erreicht, dass die Entnahme des fertigen Behälters 15 geometrisch nicht mit dem Einbringen der Folie bzw. Beschichtung für den nächsten Behälter kollidiert und daher gleichzeitig erfolgen kann.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Antriebe für die Schwenkbewegung Linearantriebe, wie eine pneumatische oder hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit, oder ein Spindeltrieb 20 sind und außermittig an der Zufuhreinrichtung bzw. der Ausbringvorrichtung angreifen.

Eine Platz sparende und guten Zugriff zur Form erlaubende Ausgestaltung sieht vor, dass die Schwenkachse der Zufuhreinrichtung und die raumfeste Drehachse der Ausbringvorrichtung parallel zueinander verlaufen. 25

Eine weitere Verbesserung der letzten Ausgestaltung ist gegeben, wenn die Schwenkachse der Zufuhreinrichtung und die raumfeste Drehachse der Ausbringvorrichtung in einer gemeinsamen Normalebene zur raumfesten Achse liegen: 30 Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines 35 erfindungsgemäßen Behälters;

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht der Vorrichtung der Fig. 1 von einer anderen Position aus,

Fig. 3 eine Draufsicht. 40 Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine Vorrichtung 31 besteht im Wesentlichen aus einer Basisplatte 32, auf der ein Stempel 33 eines Formwerkzeugs gelagert ist. Mit diesem Stempel 33 wirkt eine Matrize 35 zusammen, die an einer relativ zur Basis heb- und senkbaren Halterung 34 gelagert ist. 45

Die Zufuhreinrichtung zum Einbringen einer Folie bzw. Beschichtung besteht aus einem Schwenkarm 36, der um eine waagrechte Achse 37 verschwenkbar an der Basisplatte 32 gelagert ist. Die Schwenkbewegung, die der Schwenkarm 36 mit der auf seiner Halterung 38 befindlichen Folie (oder auch leer) ausführt, ist durch den über den realen Bewegungsbereich hinaus so eingezeichneten Schwenkkreis 37' angedeutet.

Zum Ausbringen eines fertig gestellten Behälters ist bei dieser Variante der Vorrichtung ein Schwenkarm 39 vorgesehen, der um eine horizontal verlaufende, zur Achse 37 parallele Achse 40 schwenkbar mit der Basisplatte 32 verbunden ist. 4 AT 500 869 B1

Zur Betätigung der beiden Schwenkarme 36, 39 sind Zylinder-Kolben-Aggregate 43 vorgesehen, das entsprechende Aggregat für den Schwenkarm 36 ist bei der gewählten Darstellung nicht sichtbar, sondern vom Tisch 32 verdeckt. Der vom freien Ende des Schwenkarms 39 überstrichene Kreis ist mit 40' in Fig. 6 eingezeichnet. 5

Durch die gewählte, abgeknickte Form der beiden Schwenkarme 36, 39 wird es möglich, durch simultanes Anheben der Halterungen 4 und Einschwenken des mit einer Folie versehenen Schwenkarmes 36 und des leeren Schwenkarmes 39 in einem Schritt in die angehobene Matrize 35 eine neue Folie einzubringen und gleichzeitig den soeben fertig gestellten Behälter von io dem Stempel 3 zu lösen, worauf die beiden Schwenkarme aus dem Bereich zwischen Stempel und Matrize geschwenkt werden, nunmehr ist der Schwenkarm 36 leer während der Schwenkarm 39 einen fertig gestellten Behälter trägt und die herabsinkende Matrize 35 eine Folie in den Bereich des Stempels 33 bringt, um nach dem Schließen der Vorrichtung den nächsten Behälter herzustellen. In der Zeit wird der fertige Behälter vom Schwenkarm 39 abgestreift, die Halte-15 Vorrichtung, bevorzugt eine Saugvorrichtung am freien Ende des Schwenkarmes 36, ergreift die nächste Folie während in der geschlossenen Form der Behälter hergestellt wird, worauf das Spiel von neuem beginnt.

Man erkennt, dass gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1, aber auch der nach den Fig. 2 bis 5, 20 der Bewegungsablauf deutlich vereinfacht ist und weniger Platz beansprucht wird, da es nicht notwendig ist die Schwenkarme um vertikale Achsen sowohl zu verschwenken als auch in Richtung der Schwenkachse axial zu bewegen. Es ist daher sowohl die Justierung der Schwenkarme bezüglich der Basisplatte 2 als auch die Steuerung ihrer Bewegung gegenüber der anderen Vorrichtung deutlich vereinfacht und verbilligt. Diese Kostenreduktion betrifft insbe-25 sondere auch die Investitionen, da die zur Durchführung der Schwenkbewegung notwendigen Bauteile auch mit engen Toleranzen kostengünstig am Markt erhältlich sind und eine serielle Kinematik, wie sie bei den beiden erstgenannten Ausführungsformen notwendig war gänzlich vermieden wird. 30 Wesentlich ist auch, dass es durch die zumindest annähernd parallele Anordnung der beiden Schwenkachsen 37, 40 in jeweils einer (oder einer gemeinsamen) Ebene, die normal zur Achse 18 des Formwerkzeuges liegt, möglich wird, eine Mehrzahl von Formwerkzeugen samt Zufuhreinrichtungen und Abtransporteinrichtungen auf engem Raum und vorteilhafterweise auf einer gemeinsamen Montageplatte anzuordnen und mit einem gemeinsamen Antrieb simultan anzu-35 treiben.

Dabei werden bevorzugt statt der bisher beschriebenen und bei Vorrichtungen des Standes der Technik ausschließlich verwendeten pneumatischen (selten hydraulischen) Zylinder-Kolben-Einheiten Spindeltriebe mit elektrischen Stellmotoren verwendet, da es diese ermöglichen, auch 40 Zwischenpositionen genau und einfach anzufahren. Das ermöglicht es, beim Umrüsten der Anlage auf Behälter mit andere Höhe statt der komplizierten Umstellung der pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheiten einfach ein anderes Programm für die Steuerung der Stellmotoren zu verwenden. 45 Die Schwenkbewegung der Arme erfolgt bevorzugt durch Schneckenantriebe, die meist selbsthemmend und immer hoch übersetzend sind, sodass auch relativ schwache Elektromotoren verwendet werden können, Getriebe überflüssig sind und so eine genaue Positionierung auf einfache Weise erreicht wird. Die Schneckenantriebe können dabei auf Zahnsegmenträder, die mit den Armen drehfest verbunden sind, wirken, was einen linearen Zusammenhang zwischen so der Verdrehung der Schnecke und der Verschwenkung des Armes liefert. Andere Möglichkeiten, wie das Ausfahren eines Hebels od.dergl. führen zwar zu keiner Linearität, dafür aber bei entsprechender Auslegung zu einem vorteilhaften Geschwindigkeitsverlauf der Verschwenkung.

Darüber hinaus wird es durch diese Stellmotoren bzw. Schneckenantriebe auch möglich, die 55 Zykluszeiten zu verkürzen, da die Schwenkarme schon vor dem Öffnen des Formwerkzeuges in 5 AT 500 869 B1

Bewegung gesetzt werden können, was bei den pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheiten wegen deren unsicherem Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf aus Sicherheitsgründen nicht möglich ist. 5 Hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten wären theoretisch (inkompressibles Medium) auch für Zwischenlagen verwendbar, doch mit geringer Genauigkeit (thermische Ausdehnung des Fluides) und mit dem Nachteil, die Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten in Kauf nehmen zu müssen, was besonders bei der Herstellung von Behältern für die Aufnahme von Lebensmitteln vom Kunden stark abgelehnt wird und spezielle Qualitäts- und Dichtigkeitsprüfungen notwendig io macht.

Die Erfindung betrifft nur den geschilderten Bereich des Herstellungsprozesses bzw. der Vorrichtung, die Zufuhr der geformten Folien bzw. Beschichtungen und der Abtransport der fertigen Behälter kann auf unterschiedliche, aus dem Stand der Technik bekannte Methoden erfolgen 15 und bedarf an dieser Stelle keiner Erläuterung.

Als eine besonders vorteilhafte Methode der Ausbringung der Folien (darunter werden alle in dieser Anmeldung und den Ansprüchen genannten Arten und Ausbildungen der Folien verstanden) sei das Vakuum-Transportieren genannt. Dabei liegt ein Stapel passend geformter Folien 20 im Bereich der „äußeren Endlage“ des Schwenkarmes 36 und ein bügelförmiger, hohler Arm senkt sich mit seinen Enden zu beiden Seiten über den in der äußeren Endlage befindlichen Schwenkarm 36, bis er mit seinen Endbereichen in Kontakt mit der obersten Folie kommt. Sodann wird im Inneren des Armes Vakuum angelegt, das durch Öffnungen im Kontaktbereich Bügel - Folie für eine temporäre Verbindung sorgt. Sodann wird der Arm gehoben, der mittlere 25 Teil der Folie kommt in Kontakt mit dem Folienhalter, dessen äußere Form dem herzustellenden Behälter entspricht und der auf seiner Mantelfläche ebenfalls Öffnungen, die unter Vakuum stehen, aufweist, wodurch die Folie auf diesen Folienhalter aufgelegt und auf ihm fixiert wird, während der Bügel aus dem Schwenkbereich des Schwenkarmes 36 gelangt. 30 Dann gelangt der Folienhalter durch Verschwenken des Armes 36 in den Bereich der äußeren Form, die abgesenkt wird, bis sie die Folie kontaktiert, an Öffnungen in der Form wird Vakuum angelegt, während im Folienhalter nunmehr statt des Vakuums ein Überdruck aufgebaut wird, wodurch die Übergabe der Folie vom Folienhalter in die äußere Form erfolgt. 35 Schließlich wird, mit immer noch anliegendem Vakuum oder zumindest Unterdrück in der äußeren Form, die (gesamte) Form geschlossen, der Behälter hergestellt und die Form wieder geöffnet, wobei der fertige Behälter durch Anlegen von Überdruck vom oberen Formteil abgelöst und vom Behälterentnahmearm abtransportiert wird. In der Zwischenzeit hat der Folienhalter eine neue Folie ergriffen, der nächste Zyklus hat damit bereits begonnen. 40

Dass die Form und Ausbildung der Schwenkarme anders als im dargestellten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden kann, ist für den Fachmann in Kenntnis der Erfindung selbstverständlich, er kann die Form an die Form und Dimension des herzustellenden Behälters anpassen, ohne dass er dazu einer besonderen weiteren Anleitung bedürfte. Schließlich ist es auch 45 nicht notwendig, die Schwenkarme direkt an der Basisplatte zu befestigen, es muss nur ihre Schwenkachse zumindest im wesentlichen parallel zur Basisplatte verlaufen und damit in einer Ebene liegen, die normal zu der durch die Matrize und den Stempel bzw. deren Relativbewegung definierten Achse liegt. Selbstverständlich ist es möglich, die beiden Achsen 37 und 40 in unterschiedlichen Normalebenen zu dieser Geräteachse vorzusehen, wie es auch nicht not-50 wendig ist, dass diese beiden Achsen zueinander parallel verlaufen, wenn dies auch wegen der bestmöglichen Zugänglichkeit in den meisten Fällen vorteilhaft ist.

In der Zeichnung sind bei den Schwenkarmen und an anderer Stelle Fittings zum Anschluss von pneumatischen Leitungen bzw. Vakuumleitungen vorgesehen, diese dienen ausschließlich 55 der Illustrierung. Das Gleiche gilt für die angedeuteten Absaugeinrichtungen und elektrischen

Claims

6 AT 500 869 B1 Schaltkästen. Selbstverständlich sind die unterschiedlichsten Kombinationen der dargestellten Ausführungsformen möglich, solange nur die Zufuhrvorrichtung im Zuge ihrer Bewegung nicht mit der Ab-5 transportvorrichtung im Laufe deren Bewegung und beide nicht mit den Formteilen im Zuge von deren Bewegungen kollidiert, was zu erreichen aber für den Fachmann auf dem Gebiet der Automation in Kenntnis der Erfindung kein Problem darstellt. io Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Herstellung von mit einer Folie bzw. Beschichtung beschichteten Behältern aus EPS, EPP oder EPE, mit einem Formwerkzeug mit relativ zueinander entlang einer raumfesten Achse (18) beweglichen aufnehmenden Teil (3, 33) und aufzunehmenden Teil 15 (5, 35), die eine Zufuhreinrichtung (6, 36) für eine Folie bzw. Beschichtung (24), welche ei ne der Außen- bzw. Umfangskontur des herzustellenden Behälters (11) entsprechende Form aufweist, besitzt, die die Folie bzw. Beschichtung in den aufnehmenden Teil (3, 33) des Formwerkzeuges einsetzt und die gegebenenfalls eine Saugeinrichtung (26) zum Positionieren der Folie bzw. Beschichtung (24) im aufnehmenden Teil (3, 33) des Formwerk-20 zeugs aufweist, wobei das Material für den herzustellenden Behälter (11) in den zwischen der Folie und dem aufzunehmenden Teil (5, 35) definierten Freiraum, insbesondere über den aufzunehmenden Teil (5, 35) des Formwerkzeuges, einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung für die Folie bzw. Beschichtung (24), welche insbesondere als Schwenkarm (6, 36) ausgebildet ist, um eine raumfeste Schwenkachse (7, 37) 25 schwenkbar gelagert ist, die in einer Normalebene zur raumfesten Achse (18) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schwenkarm (6) eine insbesondere an die Form der Folie bzw. Beschichtung (24) angepasste Halterung (8, 38) zur Aufnahme und Führung der Folie bzw. Beschichtung (24) vorgesehen ist, und dass 30 die Halterung (8, 38) in eine mit der raumfesten Achse (18) des aufzunehmenden Teils (5) des Formwerkzeugs fluchtende Lage schwenkbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung, insbesondere ein Schwenkarm (9, 39), zum Ausbringen des fertig gestellten Be- 35 hälters (11) aus dem Formwerkzeug (3, 5; 33, 35) nach dessen Öffnen vorgesehen ist und dass die Ausbringvorrichtung um eine raumfeste Drehachse (10, 40) schwenkbar gelagert ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe 40 (12, 13, 43) für die Schwenkbewegung Linearantriebe wie eine pneumatische oder hydrau lische Zylinder-Kolben-Einheit (12, 42) oder ein Spindeltrieb sind und außermittig an der Zufuhreinrichtung bzw. der Ausbringvorrichtung angreifen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die 45 Schwenkachse (37) der Zufuhreinrichtung und die raumfeste Drehachse (40) der Aus bringvorrichtung parallel zueinander verlaufen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (37) der Zufuhreinrichtung und die raumfeste Drehachse (40) der Ausbringvorrichtung in einer ge- 50 meinsamen Normalebene zur raumfesten Achse (18) liegen. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 55