DE102004051923A1 - Siegelstation an einer Verpackungsmaschine aufweisend eine oder mehrere einzeln handhabbare Siegelkassetten und Verfahren zum Wechseln der Siegelkassetten - Google Patents

Siegelstation an einer Verpackungsmaschine aufweisend eine oder mehrere einzeln handhabbare Siegelkassetten und Verfahren zum Wechseln der Siegelkassetten Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Siegelstation an einer Verpackungsmaschine, aufweisend einzeln handhabbare Siegelkassetten und ein Verfahren zum Wechseln solcher Kassetten, bei in der Verpackungsmaschine fest montiertem Siegeloberteilgehäuse.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Siegelstation an einer Verpackungsmaschine aufweisend einzeln handhabbare Siegelkassetten und ein Verfahren zum Wechseln solcher Kassetten bei in der Verpackungsmaschine fest montiertem Siegeloberteilgehäuse.
  • Verpackungen sind oft aus einer in Mulden geformten Unterfolie und einer darauf befestigten Oberfolie hergestellt. In einer Verpackungsmaschine wird die Unterfolie hierzu von einer Rolle abgezogen und taktweise mit Klammer- oder Kluppenketten transportiert. In der Formstation werden aus der flachen Unterfolie Mulden geformt. In diese Mulden werden Verpackungsprodukte manuell oder automatisch eingelegt. Nach der Bestückung mit den Verpackungsprodukten wird die Oberfolie hinzugefügt, die in einer Siegelstation auf die Unterfolie aufgesiegelt wird, um so abgeschlossene Behältnisse zu schaffen. Die Oberfolie zum Verschließen der Packungen wird von oben her an die Unterfolie herangeführt und liegt nachfolgend parallel auf der Unterfolie auf, um zum Siegelwerkzeug geführt zu werden. Das Aufsiegeln erfolgt auf die im Wesentlichen ebenen Ränder, die die ausgeformten Mulden der Unterfolie umgeben.
  • Nachdem das Verpackungsprodukt eingeschweißt wurde, werden die ausgeformte Unterfolie und die mit dieser verschweißte Oberfolie durch Schneidwerkzeuge vereinzelt.
  • Derartige Verpackungsmaschinen sind vom Aufbau her bekannt; sie haben einen langgestreckten Maschinenrahmen, in oder an der sich die Bearbeitungsstationen befinden. Zwischen diesen Bearbeitungsstationen für das Formen der Mulden (Formstation oder Tiefziehstation) und das Aufsiegeln der Deckfolie (Siegelstation) befindet sich eine Zone, in deren Verlauf die zu verpackenden Gegenstände in die Mulden eingelegt werden. Die Arbeitswerkzeuge in den Bearbeitungsstationen bestehen i.d.R. aus einem Unterteil und einem Oberteil, wobei meist das Unterteil gegen das Oberteil gefahren wird.
  • In der Formstation werden aus der durchlaufenden Unterfolie Mulden ausgeformt. Hierbei wird zur Herstellung der Mulden die erwärmte Unterfolie mit Druckluft, Vakuum oder einem anderen Formverfahren in die Form der Formplatte oder in das Formteil selbst gedrückt.
  • In der Siegelstation werden die Mulden mit dem Verpackungsgprodukt mittels der Oberfolie durch Hitze- und Druckeinwirkung, ggf. auch durch Ultraschalleinwirkung, im oberen Verschweißrandbereich der Unterfolie verschlossen. Die Gestalt der Formatwerkzeuge in der Formstation bestimmt die Form der Mulden und hat daher auch Einfluss auf die Kontur der beheizten Siegelplatte im Siegeloberteil, da die Oberfolie mit der Unterfolie i.d.R. nur im Randbereich der Mulden verschweißt werden soll.
  • Die Siegelstation besteht in der Regel aus einem feststehenden Siegeloberteil und einem über ein Hubsystem beweglichen Siegelunterteil, das sich im Maschinentakt zyklisch öffnet und schließt. Die Oberfolie wird mit der Unterfolie durch die Siegelstation taktförmig transportiert.
  • In der Siegelstation wird für die in der Formstation geschaffenen Mulden i.d.R. eine der Form der Mulden entsprechende Siegelbrille verwendet, die Bestandteil des Siegelunterteils ist und mit nach oben bzw. unten gefahren wird, wobei die Mulden der tiefgezogenen Unterfolie von den ausgefrästen Taschen der Siegelbrille umschlossen werden.
  • Die beheizte Siegelplatte im Siegeloberteil der Siegelstation fährt nach unten und siegelt die Oberfolie auf die Mulden im Bereich des die Mulden umrandenden oberen Verschweißbereichs. Vor dem Versiegeln können die Packungen noch evakuiert, mit Schutzgas gespült bzw. evakuiert und zusätzlich mit Schutzgas wie Stickstoff begast werden.
  • Es gibt sehr viele verschiedene Formen für die auf der Verpackungsmaschine zu verpackenden Produkte. Für die unterschiedlichen Verpackungen werden unterschiedliche Arbeitswerkzeuge, die i.d.R. jeweils aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehen, benötigt. Je nach Tiefziehform werden auch eine unterschiedliche Siegelbrille und eine unterschiedliche Siegelplatte benötigt.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine eingangs beschriebene Vorrichtung zu schaffen, die einen leichten Wechsel der Siegelplatten ermöglicht. Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. das Verfahren gemäß den Ansprüchen 13 und 14. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Siegelstation ist Teil einer Verpackungsmaschine und weist gegeneinander beweglich ein Siegeloberteil und ein Siegelunterteil zum Versiegeln von Verpackungsprodukten zwischen zumindest einer Oberfolie und zumindest einer Unterfolie auf, wobei das Siegeloberteil zumindest eine Siegelkassette als einteilig handhabbare Einheit und ein Siegeloberteilgehäuse aufweist und die Siegelkassette an dem Siegeloberteilgehäuse lösbar befestigt ist, die Siegelkassette einzeln austauschbar ist und jede Siegelkassette eine aufheizbare, vorzugsweise einzeln, und eine heb- und senkbar, vorzugsweise einzeln, gelagerte Siegelplatte aufweist und die Befestigung der Siegelkassette oben am Siegeloberteilgehäuse von außen lösbar und wieder befestigbar ist.
  • Wenn von einer auf der Maschine laufenden Verpackung zu einer anders gestalteten Verpackung umgestellt werden soll, dann müssen bei aus dem Stand der Technik bekannten Siegelstationen verschiedene Werkzeugteile, u.a. das komplette Siegeloberteil enthaltend die Siegelplatte, das Siegelunterteil bzw. die Siegelbrille ausgetauscht werden. Ein Siegelplattenaustausch kann auch im Reparatur- oder Störfall notwendig werden.
  • Ein Siegelplattenaustausch erfordert den kompletten Ausbau des oft sehr schweren Siegeloberteils. Bekannte Siegelwerkzeugoberteile bilden eine Einheit, insbesondere sind die Siegelplatte/Siegelplatten nicht demontierbar, ohne dass das gesamte Siegelwerkzeugoberteil vom Maschinenrahmen gehoben bzw. demontiert wird. Dies ist zeitaufwendig, schwer und bedarf geschulten Personals.
    •
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigen:
  • 1 die Verpackungsmaschine in seitlicher Aufsicht auf die Siegelstation, d.h. in Richtung der Folienlaufbahn,
  • 2 die herausnehmbare Siegelkassette (Ansicht 90° zur Folienlaufrichtung),
  • 3 eine Seitenansicht der Siegelstation (Ansicht 90° zur Folienlaufrichtung), und
  • 4 eine Siegelstation mit Zylinderhubbetätigung (Ansicht 90° zur Folienlaufrichtung).
  • Auf der Verpackungsmaschine (2) werden Verpackungen (17) hergestellt, die eine Mulde (18) haben, auf deren oben umlaufendem Rand (19) eine Oberfolie (5) aufgeschweißt wird.
  • Die in 1 ausschnittsweise dargestellte Verpackungsmaschine (2) weist neben dem teilweise dargestellten Maschinenrahmen (20) u.a. noch nicht dargestellte in dem Maschinenrahmen (20) beidseitig umlaufende Förderketten und zwar einen oberen Trum und einen unteren Trum auf. Der Rahmen (20) steht auf Ständern. An der Verpackungsmaschine (2) sind eine Formstation (nicht dargestellt) und eine Siegelstation (1) angeordnet. Zwischen beiden befindet sich eine Packstation (nicht dargestellt) zum Einlegen des Verpackungsgutes in die von der Formstation ausgeformten Mulden.
  • Die Arbeitswerkzeuge der Verpackungsmaschine bestehen aus zwei paarweise zueinander stehenden Teilen und zwar einem Oberteil und einem Unterteil, die für die Zeit eines Form- oder Siegelvorganges zusammengefahren werden.
  • Die Siegelstation (1) ist in einem geschlossenen Rahmen (Brückenkonstruktion) montiert. Die Siegelstation (1) weist ein Siegeloberteil (3) und ein Siegelunterteil (4) auf. Das Siegeloberteil (3) ist fest am Maschinenrahmen oder am Befestigungsriegel des Hubsystems befestigt. Das Siegelunterteil (4) ist z.B. mittels einer Kniehebeleinrichtung oder einer pneumatischen Einrichtung in eine abgesenkte Stellung (3 und 4) bzw. in eine geschlossene Stellung (1) bewegbar, relativ zum Siegeloberteil (3).
  • Im Gehäuse des Siegeloberteils (3) sind eine oder mehrere Siegelkassetten (8) vorgesehen. Jede Siegelkassette (8) weist eine entsprechend der Produktverpackung konturierte Siegelplatte (23) auf. Diese kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Im letzt genannten Fall umfasst diese eine Basisplatte (15), die die elektrischen Heizelemente (24) aufnimmt, eine Abdeckplatte (25) und eine Aufsatzsiegelplatte (26), die konturiert ist und die Randstruktur (19) der Verpackungen (17) wiedergibt, damit ein Siegeln nicht über die gesamte Fläche erfolgt, sondern lediglich dort, wo ein Verbinden von Ober- (5) und Unterfolie (6) erwünscht ist. Die Aufsatzsiegelplatte (26) ist weiterhin partiell mit Produktisolier-/kühlplatten (33) aus gestaltet. Wenn ein vollflächiges Versiegeln gewünscht ist, weist die Siegelplatte (23) bzw. die Aufsatzsiegelplatte (26) keine Kontur auf.
  • Im Falle einer mehrteilig ausgebildeten Siegelplatte (23) setzt die Abdeckplatte (25) die Heizelemente (24) zwischen Basisplatte (15) und Abdeckplatte (25) fest. Schrauben (27) verbinden Basisplatte (15), Abdeckplatte (25) und Aufsatzsiegelplatte (26) zu einer Einheit.
  • Die Rückstellfedern (16) nach der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform führen die Druckplatte (14) und die obere Basisplatte (35) zusammen, wenn diese nicht durch den durch pneumatische Druckeinwirkung gefüllten Membranschlauch als Hubvorrichtung (13) beabstandet sind. Das Siegeloberteilgehäuse (7) ist nach dieser Ausführungsform mit der oberen Basisplatte (35) als Teil der Siegelkassette (8) verschraubt. Die Schrauben (9) sind durch das Siegeloberteilgehäuse (7) von oben durchgeführt. Der Schraubenkopf ist von oben auf dem Siegeloberteilgehäuse (7) gut zugänglich.
  • Das Siegelunterteil (4) weist einen dem Siegeloberteil (3) zugewandten nach oben im Wesentlichen offenen Innenraum auf. Unter dem unteren Rand des Siegeloberteils (30) und über dem oberen Rand des Siegelunterteils ist die Oberfolie (5) geführt. Auf dem oberen Rand des Siegelunterteils (4) ist eine Dichtung (31) geführt, vorzugsweise aus Silikon.
  • Vorzugsweise weist das Siegelunterteil (4) einen oberen Rahmen auf, der Siegelbrille (35) genannt wird, i.d.R. vom eigentlichen Siegelunterteil (4) lösbar ausgestaltet ist, und die aus der Unterfolie (6) ausgeformten Mulden aufnimmt.
  • Das Siegeloberteil (3) weist dem Siegelunterteil (4) zugewandt einen glatten Rand (30) auf, während das Siegelunterteil (4) auf seiner dem Siegeloberteil (3) zugewandten Seite umlaufende elastische Dichtungsflächen (31) aufweist. Darüber hinaus sind auch die Längs- und/oder Querstege, die als Widerlager für die Siegelplatten dienen und an denen die Siegelzonen durch Verschweißen geschaffen werden, mit Dichtungsflächen (31) ausgestattet. Die Dichtungen bzw. Dichtungsflächen bestehen vorzugsweise aus Silikongummi.
  • Der Innenraum des Siegeloberteils (3) ist über eine Bohrung mit einer nicht dargestellten Evakuierzuleitung verbunden. Ferner sind ebenfalls Pneumatikantriebe (13) zum Auf- und Abbewegen der Siegelplatten (23) vorgesehen.
  • Das Siegelunterteil (4) wird, nachdem der entsprechende Folienabschnitt in die Siegelstation (1) eingefahren ist, angehoben und bei Anliegen eines entsprechenden Druckes so gegen das Siegeloberteil (3) gedrückt, dass sich im Inneren eine Siegelkammer ausbildet, die hermetisch nach außen abgeschlossen ist und so die Oberfolie (5) und die Unterfolie (6) im Rahmen zwischen Siegeloberteil (3) und Siegelunterteil (4) eingeklemmt ist. Damit ist die Ober- (5) und Unterfolie (6) plan und faltenfrei ringsherum eingespannt.
  • In dem nächsten Schritt erfolgt über die Evakuiereinrichtung i.d.R. ein Evakuieren der Kammer und der Packung. Die Ober- (5) und Unterfolie (6) hat seitliche Verbindungsöffnungen zum Kammervakuum, um ein Evakuieren der Packungen zu ermöglichen. Hierzu können die Längsstege außerhalb des Bereichs, wo die Siegelplatte aufsetzt, z.B. im Randbereich der Verpackungen, mit Bohrungen zur Vakuumzuführung versehen sein. Die Bohrungen korrespondieren dann mit den seitlichen Verbindungsöffnungen der Unterfolie.
  • Soweit es gewünscht ist, erfolgt durch entsprechendes Umschalten der Evakuier- und Begasungseinrichtung anschließend ein Zuführen eines Schutzgases in den Raum. Es kann auch ohne Evakuieren nur mit Schutzgas gespült werden.
  • Das Siegelunterteil (4) ruht auf Hubschienen, die in Zugstangen vertikal beweglich gelagert sind. Die Hubschienen sind über angelenkte Kniehebel mittels Hubzylindern oder direkt mittels Hubzylindern auf und ab fahrbar.

Claims (16)

  1. Siegelstation (1) an einer Verpackungsmaschine (2) mit gegeneinander beweglichem Siegeloberteil (3) und Siegelunterteil (4) zum Versiegeln von Verpackungsprodukten zwischen zumindest einer Oberfolie (5) und zumindest einer Unterfolie (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Siegeloberteil (3) zumindest eine Siegelkassette (8) als einteilig handhabbare Einheit und ein Siegeloberteilgehäuse (7) aufweist und die Siegelkassette (8) an dem Siegeloberteilgehäuse (7) lösbar befestigt ist, die Siegelkassette (8) einzeln austauschbar ist und jede Siegelkassette (8) eine aufheizbare und heb- und senkbar gelagerte Siegelplatte (23) aufweist und die Befestigung (9, 12) der Siegelkassette (8) oben am Siegeloberteilgehäuse (7) von außen lösbar ist.
  2. Siegelstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegeloberteil (3) und Siegelunterteil (4) um mindestens soviel voneinander beabstandbar sind, dass die Siegelkassette (8) nach Demontage von außen als Ganzes durch den entstehenden Spalt zwischen Siegeloberteil (3) und Siegelunterteil (4) entnehmbar und einfügbar ist, vorzugsweise durch Absenken des Siegelunterteils (4).
  3. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Siegelkassette (8) nach Lösen der Befestigung (9, 12) mit dem Siegeloberteilgehäuse (7) in Richtung auf das Siegelunterteil (4) absenkbar ist und vorzugsweise auf das Siegelunterteil (4) aufsetzbar ist, ggf. auf eine auf das Siegelunterteil aufgelegte verschiebbare Ablage, und die Siegelkassette (8) auf das Siegelunterteil (4) aufgesetzt nach unten verfahrbar ist.
  4. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelkassette (8) mittels einer abgedichteten Schraubverbindung (9, 12), vorzugsweise mit zentrierender Bohrlocheinführung, an dem Siegeloberteilgehäuse (3) befestigt ist.
  5. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelkassette (8) sich quer zur Laufrichtung über die gesamte von der zu versiegelnden Fläche eingenommene Folienbreite erstreckt.
  6. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Siegelkassette (8) über eine mit dem Siegeloberteilgehäuse (7) verbundene, lösbare und nach außen vakuumdichte Heizstromzuführung und vorzugsweise auch über einen Temperaturfühler verfügt, wobei die Temperaturfühlersignalweiterleitung zur Steuerung der Heizleistung vorzugsweise ebenfalls lösbar und vakuumdicht mit dem Siegeloberteilgehäuse (3) verbunden ist.
  7. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Siegelkassette (8) über zumindest einen beim Einschieben der Siegelkassette (8) automatisch einrastenden bzw. beim Absenken automatisch trennenden Kontakt, elektrisch und/oder pneumatisch, vorzugsweise in Form eines Steckkontaktes, mit dem Siegeloberteilgehäuse verbunden ist.
  8. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Siegelkassette (8) weiterhin zumindest ein steuerbares Bewegungselement (13) zum Absenken der Siegelplatte umfasst, vorzugsweise in Form eines Flachdruckzylinders, z.B. Membranschlauches und Rückstellfedern (16), die die Siegelplatte (23) in die Ruhestellung bewegen.
  9. Siegelstation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelkassette (8) kein steuerbares Bewegungselement umfasst und das steuerbare Bewegungselement auf dem Siegeloberteilgehäuse montiert ist, vorzugsweise in Form eines doppelwirkenden Zylinders (10), eine Kolbenstange (11) vakuumdicht durch das Siegeloberteilgehäuse (3) geführt ist und kraftschlüssig auf die Siegelkassette (8) einwirkt.
  10. Siegelstation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kolbenstange (11) eine Zentralschraube (12) als Befestigung der Siegelkassette (8) mit dem Siegeloberteilgehäuse (7) geführt ist.
  11. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach oben und unten bewegliche Siegelkassette (8) und/oder Siegelplatte (23) in zumindest zwei seitlich angebrachten Führungen läuft und/oder mittels im Siegeloberteilgehäuse (7) gehalterter Stangen- bzw. Buchsenführungen (32) geführt ist, wobei die Stangen und/oder die Buchsen vorzugsweise nach oben im Durchmesser konisch aufgeweitet sind.
  12. Siegelstation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die den Siegelkassetten (8) zugeordneten Hubvorrichtungen (10) bzw. Senkvorrichtungen oberhalb des Siegeloberteils angebracht sind und deren Kolbenstange (11) vakuumdicht durch das Siegeloberteil (3) geführt sind, um die Siegelkassetten (8) gegen die Oberfolie (5) zu drücken.
  13. Siegelstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Siegelunterteil (4) und Siegeloberteilgehäuse (7), wenn zusammengefahren, das Innere der Siegelstation (1) hermetisch nach außen abschließen durch Auflage des Siegelunterteils (4) auf dem Rand (30) des Siegeloberteilgehäuses (7).
  14. Verfahren zum Ausbau zumindest einer Siegelkassette (8) als einteilig handhabbare Einheit befestigt in einem Siegeloberteilgehäuse (7) als Teil einer Siegelstation (1) einer Verpackungsmaschine (2) umfassend die folgenden Schritte: (a) Lösen der Befestigung (9) der Siegelkassette (8) an dem Siegeloberteilgehäuse (7) durch Zugriff auf die Befestigung (9) der Siegelkassette (8) an dem Siegeloberteilgehäuse (7) von außen, (b) Absenken der Siegelkassette (8), vorzugsweise entlang von Führungen (32), bei festliegendem und montiertem Siegeloberteilgehäuse (7), (c) Absetzen der Siegelkassette (8) auf dem Siegelunterteil bzw. der Siegelbrille, ggf. auf einer aufgelegten Ablage, (d) Herunterfahren des Siegelunterteils (4) mit aufgesetzter Siegelkassette (8) und (e) Entnehmen der Siegelkassette (8), vorzugsweise in oder gegen die Laufrichtung (L) der Folienbahnen.
  15. Verfahren zum Einbau zumindest einer Siegelkassette (8) als einteilig handhabbare Einheit in ein Siegeloberteilgehäuse (7) als Teil einer Siegelstation (1) einer Verpackungsmaschine (2) umfassend die folgenden Schritte: (a) Einführen der Siegelkassette (8) bei abgesenktem Siegelunterteil (4) zwischen Siegelunterteil (4) und Siegeloberteil (3), vorzugsweise in oder gegen die Laufrichtung (L) der Folienbahnen, (b) Absetzen der Siegelkassette (8) auf dem Siegelunterteil (4) bzw. der Siegelbrille (29), ggf. auf einer aufgelegten Ablage, (d) Heben des Siegelunterteils (4) mit aufgesetzter Siegelkassette (8), um hierbei (e) die Siegelkassette (8) in das Siegeloberteilgehäuse (7), vorzugsweise entlang von Führungen (32), einzuführen und (f) Befestigen der Siegelkassette (8) an dem Siegeloberteilgehäuse (7) durch Zugriff auf die Befestigung (9) der Siegelkassette (8) an dem Siegeloberteilgehäuse (7) von außen.
  16. Verfahren zum Wechseln zumindest einer Siegelkassette nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelstation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgestaltet ist.
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