DE10011787A1 - Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbehältern - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Kunststoffbehältern (3), die aus einer Folie (4) ausgeformt werden, wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine die Ausformung bewirkende Formungseinrichtung (2), eine Siegeleinrichtung (16) zum Verschließen der Behälter (3) und eine nachgeordnete Stanzeinrichtung (22) zum Trennen der Behälter (3) von der sie umgebenden Folie (4) umfaßt, wobei zum Folientransport eine getaktete Vorschubeinrichtung (11) mit Haltemitteln (12), die während des Vorschubs gegenüber der zu transportierenden Folie (4) ortsfest sind, vorgesehen ist, wird so ausgebildet, daß die Haltemittel (12) der Vorschubeinrichtung (11) zum Ausgleich von Schrumpfungen parallel zur Transportrichtung (10) der Folie (4) beweglich sind (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbehältern aus einer Folie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Kunststoffbehälter werden beispielsweise im Lebensmittelbereich zur Aufnahme von Joghurt, Getränken, Quark und ähnlichem benötigt.

Zur Herstellung der Behälter wird eine aufgeheizte Folie zunächst einer For­ mungseinrichtung, etwa einer Tiefziehanlage, zugeführt, nachfolgend befüllt, versiegelt und in einer Stanzeinrichtung von der die ausgeformten Behälter umgebenden Folie getrennt. Im weiteren werden die so gebildeten Behälter etwa einer Einheit zum Aufsetzen eines zusätzlichen Plastikdeckels, einer Bündelungs- und Verpackungseinheit, gegebenenfalls einer Stapeleinheit zu­ geführt.

Alle diese Stationen müssen die gebildeten Behälter mit exakter Maßhaltigkeit greifen, um eine Fehlfunktion der Vorrichtung oder gar Beschädigung der Be­ hälter auszuschließen. Der exakten Becherlage in Transportrichtung wirkt je­ doch die Schrumpfung der Folie auf dem Transportweg entgegen. Bei der Abkühlung hinter der Formungseinrichtung findet ein Zusammenziehen des Mate­ rials statt, so daß die Einhaltung des exakten Vorschubweges erschwert ist. Die Schrumpfung ist abhängig von der Folienqualität und häufig innerhalb einer Folie nicht gleichmäßig. Eine besondere Problematik ergibt sich bei Folien mit starker Schrumpfung, beispielsweise Polypropylen.

Es ist bekannt, die Stanzvorrichtung, die besonders lagegenau ausgerichtet sein muß, hierfür parallel zur Transportrichtung verschieblich anzuordnen. Die­ ses erfordert jedoch, daß entweder auch die nachgeschalteten Aggregate ver­ schieblich sein müssen, um während beispielsweise des Aufstülpens eines weiteren Deckels und der folgenden Verpackungsschritte Ungenauigkeiten zu vermeiden, oder daß ein Korrekturglied nachgeordnet wird, dessen einzige Funktion in der korrekten Lageausrichtung der Behälter besteht. Der Aufwand zur Realisierung der Verschiebung der hier angeordneten großen Zahl von Ag­ gregaten ist erheblich. Ein Korrekturglied erhöht als zusätzliches Bauteil die Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei verringertem Aufwand eine Maßhaltigkeit der Behälteraussteuerung in Transportrichtung zu gewährleisten.

Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Mit der Beweglichkeit der Vorschubeinrichtung zum Ausgleich der Schrump­ fungen ist die Möglichkeit eröffnet, die Stanzeinrichtung ortsfest zu halten. Da­ mit können auch alle hinter dieser stehenden weiteren Bearbeitungsstationen ortsfest gehalten bleiben, da nach der Stanzeinrichtung die Behälter von der umgebenden Folie getrennt sind und insofern Schrumpfungsprozesse nicht mehr zur Verlagerung der Behälter führen.

Besonders vorteilhaft sind die Vorschubeinrichtung und die Formungseinrich­ tung gemeinsam verschieblich, so daß nur ein Verschiebemechanismus für diese Teile erforderlich ist. Die Vereinfachung kann noch dadurch verbessert werden, daß die Heizstation mit auf einem gemeinsamen Rahmen gehalten ist, der die Formungseinrichtung und die Haltemittel der Vorschubeinrichtung um­ faßt, wobei der gesamte Rahmen verschieblich ist.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus einem in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung. In der Zeich­ nung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Formungsvorrichtung 2 zum Herausformen von Behältern 3 aus einer einlaufenden Kunststoffolienbahn 4, wobei die For­ mungseinrichtung 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Stempel 5 auf­ weist, die gleichzeitig in Richtung des Pfeils 6 auf und ab verfahrbar sind und die Folie 4 in entsprechende Negativformen 7 vorreckt, wo die Folie 4 durch Druckluft an die Innenwandungen der Negativformen 7 ausgedrückt wird.

Dieser tiefziehenden Formungseinrichtung 2 ist eine Heizstation 8 vorgeordnet, die von der Folie 4 durchlaufen wird. Die Folie 4 wird als Ausgangsmaterial auf einer Rolle 9 bevorratet und in Richtung des Pfeils 10 der Vorrichtung 1 zuge­ führt. In der Heizstation 8 wird die Folie 4 auf eine tiefziehfähige Temperatur, z. B. 130°C-160°C bei Polypropylen, vorgeheizt, um damit ein Weichmachen zu erreichen und die anschließende Verformung in der Formungseinrichtung 2 zu ermöglichen.

Zum Transport der Folie 4 ist eine Vorschubeinrichtung 11 vorgesehen, die Haltemittel 12 umfaßt, welche während eines Vorschubtaktes gegenüber der gehaltenen Folie 4 ortsfest sind. Beispielsweise können die Haltemittel 12 eine Zange umfassen, die in geschlossener Stellung die Folienbahn 4 klemmend umgreift und in dieser Stellung den Vorschubtakt in Richtung des Pfeils 10 er­ möglicht. Auch eine Kette mit Form- oder Reibschluß gegenüber der Folie 4 ist als Haltemittel 12 möglich. Die als Zange ausgebildeten Haltemittel 12 können in Richtung der Pfeile 13 zur Lösung und zum Halten der Folie auf und ab ver­ fahren werden. Die Haltemittel 12 sind je nach dem, ob sie offen oder ge­ schlossen sind, in Richtung des Pfeils 14 in oder entgegen der Transportrich­ tung 10 verfahrbar.

Die Heizstation 8, die Formungseinrichtung 2 und die Vorschubeinrichtung 11 sind in einem gemeinsamen Rahmen 14 gehalten, der über Führungselemente, hier Rollen 15, in oder entgegen der Transportrichtung 10 der Folie 4 ver­ schieblich gehalten ist. Dadurch ist eine insgesamt verschiebliche Einheit geschaffen. Dieses ist nicht zwingend. Es ist auch möglich, daß beispielsweise die Heizstation 8 außerhalb des Rahmens gehalten ist.

Von der Vorschubeinrichtung 11 werden die ausgeprägten Behälter 3, die noch einstückig in der sie umgebenden Folie 4 gehalten sind, einer Siegeleinrichtung 16 zugeführt. Die Befüllung kann auf dem Weg zwischen der Vorschubeinrich­ tung 11 und der Siegeleinrichtung 16 erfolgen.

Die Siegeleinrichtung 16 umfaßt einen unteren Halteteil 17 für die gebildeten Behälter 3, der in Richtung des Pfeils 18 auf und ab verfahrbar ist und während der Versiegelung in der aufwärts verlagerten Position befindlich ist. Desweite­ ren umfaßt die Siegeleinrichtung 16 ein oberes Werkzeugteil 19, das in Rich­ tung des Pfeils 20 auf und ab verfahrbar ist und beim Versiegeln in abgesenk­ ter Stellung in Kontakt mit den Behältern 3 steht, um diese beispielsweise mit einer metallischen Deckelfolie zu versehen. Desweiteren ist an der Siegelein­ richtung 16 ein Meßfühler 21 angeordnet, der in aufwärts verlagerter Stellung des Werkzeugunterteils 17 zwischen zwei gleichzeitig geformte Behälter 3 ein­ greift und dabei deren relative Lage mit der Sollstellung bei Zuführung in die Siegeleinrichtung 16 vergleicht.

In Transportrichtung 10 der Siegeleinrichtung 16 nachgeordnet, befindet sich eine Stanzeinrichtung 22, die ebenfalls mit einem unteren Werkzeugteil 23 und einem oberen Werkzeugteil 24 versehen ist, wobei die Teile in Richtung der Pfeile 25, 26 auf und ab verschieblich sind. Die Stanzeinrichtung 22 umfaßt ei­ nen weiteren Meßfühler 27 zur Ermittlung einer Abweichung der Behälterlage von einem Sollzustand. In der Stanzeinrichtung 22 werden die Behälter 3 ver­ einzelt, d. h. aus der sie umgebenden Folienbahn 4 herausgetrennt.

In Transportrichtung 10 ist der Stanzeinrichtung 22 nachgeordnet in der Regel eine Reihe weiterer Aggregate, beispielsweise eine Vorrichtung zum Auf­ bringen eines Stülpdeckels, verschiedene Vereinzelungs-, Sortier- und Ver­ packungseinrichtungen.

Insbesondere bei der Verwendung einer Polypropylenfolie, die an Stelle einer bisher üblichen Polystyrolfolie in jüngster Zeit häufig gewünscht ist, stellt sich das Problem, daß zwischen den verschiedenen Bearbeitungsstationen in der Vorrichtung 1 eine erhebliche Schrumpfung der Folie 4 während des Abkühlens einsetzt. Diese Schrumpfung kann mehrere Millimeter betragen. Insbesondere wenn die Anlage einen Stillstand hatte, etwa nach Betätigen einer Notaus­ schaltung, ist aufgrund der verlängerten Abkühlzeit der Folie 4 eine erhebliche Schrumpfung eingetreten, wodurch sich der Abstand zwischen den Behältern 3 verringert und diese ihre Lage verändern. Ohne Berücksichtigung dieser Lage­ änderung der Becher in oder entgegen der Transportrichtung 10 würde insbe­ sondere in der Stanzeinrichtung 22 ein erheblicher Fehler auftreten. Dies kann zu Beschädigungen des Behälters 3 führen.

Zum Anfahren der Vorrichtung 1 befindet sich der Rahmen 14 mit der Heizsta­ tion 8, der Formungseinrichtung 2 und der Vorschubeinrichtung 11 in Nullstel­ lung. Der Meßfühler 21 wird aufwärts verfahren, was bei abgesenktem unterem Werkzeugteil 17 durch einen separaten Antrieb, beispielsweise einen Hydrau­ lik- oder Pneumatikzylinder, auch während des Stillstandes der Maschine 1 möglich ist. Der Meßfühler 21 umfaßt einen Arm, dessen oberes Ende zwi­ schen zwei gleichzeitig geformte Becher 3 gefahren wird. Bei nicht exakter Positionierung der abgetasteten Becher wird das obere Ende des Arms leicht von der Sollposition abgelenkt, so daß sich eine Verschwenkung des Arms er­ gibt, die über eine Laserabtastung optisch meßbar ist. Es wird eine Meßge­ nauigkeit von 0,1 mm erreicht.

Zum Anfahren der Vorrichtung 1 wird die durch den Meßfühler 21 signalisierte Abweichung durch Verschiebung der Siegeleinrichtung 16 entlang dem Pfeil 28 in oder entgegen der Transportrichtung 10 ausgeglichen. Ein weiterer Meßfüh­ ler 27 ist in gleicher Weise wie der Meßfühler 21 ausgebildet und ist der Stanz­ einrichtung 22 zugeordnet.

Die Meßfühler 21, 27 sind mit Aktoren verbunden - nicht eingezeichnet -, die einen Spindelantrieb mit einem Antriebsmotor ansteuern. Über den Spindelan­ trieb, der vorzugsweise eine Übersetzung aufweist, etwa von 2 : 1, ist der Rah­ men 14 mit der Vorschubeinrichtung 11, der Formungseinrichtung 2 und der Heizeinrichtung 8 insgesamt verschiebbar. Die Steigung der Spindel kann bei­ spielsweise 1 mm bis 1,5 mm betragen.

Nach jedem Vorschubtakt wird erneut über den Meßfühler 21 und 27 die Lage der Behälter 3 abgefragt. Die Korrektur erfolgt dann derart, daß bei Anlage der Haltemittel 12 an die Folie 4 der Rahmen 14 insgesamt in Richtung des Pfeils 29 entsprechend der zu korrigierenden Strecke verfahren wird, so daß die Folie einmal um den Vorschubweg der Vorschubeinheit 11 und zum anderen additiv oder subtraktiv hierzu um die Verlagerung des Rahmens 14 in oder entgegen der Transportrichtung 10 transportiert wird. Damit ist eine überlagerte Bewe­ gung der Folie 4 durch die Bewegungen der Vorschubeinrichtung 11 und des Rahmes 14 erreicht, während die Folie 4 von den Haltemitteln 12 gegriffen ist.

Im Stand-by-Betrieb kann eine Abtastung des Becherabstandes etwa nach we­ nigen Sekunden getaktet erfolgen, so daß eine Nachführen des Rahmens 14 in kleinen Schritten möglich ist und der während der Standzeit erheblichen Schrumpfung Rechnung getragen wird.

Insgesamt muß im laufenden Betrieb nur die Lage des Rahmens 14 mit den daran angeordneten Einrichtungen 2, 11 und 8 korrigiert werden, wodurch sich eine erhebliche Vereinfachung gegenüber den zahlreichen bewegten Anlagen bisheriger Ausprägung ergibt. Die Stanzeinrichtung 22 steht ortsfest, so daß auch alle dahinter befindlichen Aggregate ortsfest verbleiben können.

Die Vorrichtung 1 kann insgesamt in einem gemeinsamen Maschinenrahmen angeordnet sein. Ein Korrekturglied, das allein eine Lagekorrektur der Behälter 3 vornehmen würde, ohne eine sonstige Funktion zu haben, ist entbehrlich. Es erfolgt eine definierte Übergabe der Behälter auch im weiteren Verpackungsbe­ reich, ohne daß hier Toleranzen hinzunehmen wären.

Claims (8)

1. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Kunststoffbehältern (3), die aus einer Folie (4) ausgeformt werden, wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine die Ausformung bewirkende Formungseinrichtung (2), eine Siegeleinrichtung (16) zum Verschließen der Behälter (3) und eine nachgeordnete Stanzeinrichtung (22) zum Trennen der Behälter (3) von der sie umgebenden Folie (4) umfaßt, wobei zum Folientransport eine getaktete Vorschubeinrichtung (11) mit Haltemitteln (12), die während des Vorschubs gegenüber der zu transportieren­ den Folie (4) ortsfest sind, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (12) der Vorschubeinrichtung (11) zum Ausgleich von Schrump­ fungen parallel zur Transportrichtung (10) der Folie (4) beweglich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (12) der Vorschubeinrichtung (11) und die Formungseinrichtung (2) der Behälter (3) gemeinsam verschieblich sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haltemittel (12) der Vorschubeinrichtung (11) und die Formungseinrichtung (2) auf einem gemeinsamen Rahmen (14) mit einer vorgeschalteten Heizstation (8) für die einlaufende Kunststoffolie (4) angeordnet sind und der Rahmen (14) insgesamt in oder entgegen der Transportrichtung (10) der Folie (4) verschieblich ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Siegeleinrichtung (16) ein Meßfühler (21) zugeordnet ist, der die Lage zumindest eines Behälters (3) in Transportrichtung (10) erfaßt und bei Abweichung von einem Sollzustand eine Verschiebung der Haltemittel (12) der Vorschubeinrichtung (11) bewirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (12) während ihrer ortsfesten Anlage an die zu transportierende Folie (4) in oder entgegen der Folientransportrichtung (10) verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stanzeinrichtung (22) ortsfest angeordnet ist und dieser ein zwei­ ter Meßfühler (27) zur Messung der Behälterlage in Transportrichtung (10) zu­ geordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßfühler (27; 21) der Stanzeinrichtung (22) und der Siegeleinrich­ tung (16) während des Betriebes fest mit einem beweglichen, der Behälterge­ stalt angepaßten Werkzeugunterteil (23; 17) der jeweiligen Einrichtung (22; 16) verbunden und mit diesem auf und ab verfahrbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Zusatzantriebs­ organ für die Meßfühler (21; 27), derart, daß die Meßfühler (21; 27) bei geöffne­ ter Stanz- (22) und bei geöffneter Siegeleinrichtung (16) in Meßeingriff verbringbar sind.