DE102005025042B4

DE102005025042B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Verpackungsschachtel

Info

Publication number: DE102005025042B4
Application number: DE102005025042A
Authority: DE
Inventors: Karl-Anton Stroppel
Original assignee: SILCOPLAN ENGINEERING GmbH
Current assignee: SILCOPLAN ENGINEERING GmbH
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: DE102005025042A1

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen einer einen Boden sowie eine damit verbundene umlaufende Seitenwand aufweisenden Verpackungsschachtel, bei welcher der Boden an einem die Seitenwand ausbildenden langgestreckten Gürtel befestigt ist, mit
einer zum automatischen, taktweisen Zuführen des Gürtels aus einem Gürtelmagazin (10) und zum Positionieren des Gürtels über ein eine Umfangskontur der Verpackungsschachtel bestimmenden Ausformungswerkzeug (12) ausgebildeten ersten Zuführ- und Positionierungseinheit (40, 42),
einer zum Zuführen eines der Umfangskontur entsprechenden Bodenblattes aus einem zweiten Magazin (20, 22) ausgebildeten zweiten Zuführeinheit (44, 46) und Mitteln zum Ausformen der Verpackungsschachtel durch Führen des Gürtels um das Ausformungswerkzeug und Aufbringen des Bodens,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Zuführ- und Positionierungseinheit eine dem Ausformungswerkzeug benachbart vorgesehene, stationäre Gürtel-Halteeinheit (40) aufweist, die so zum Zusammenwirken mit einer zum Abnehmen des Gürtels von der Gürtel-Halteeinheit und zum Führen des abgenommenen Gürtels über das Ausformungswerkzeug in eine Eingriffsposition für die Ausformungsmittel beweglich vorgesehenen Gürtel-Greifereinheit (42) ausgebildet...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Verpackungsschachtel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verpackungsschachtel. Eine derartige Vorrichtung wird insbesondere verwendet, um dekorativ ausgeformte bzw. konturierte Kartonverpackungen herzustellen, wie sie etwa für hochwertige Konsumgüter – Pralinen, Bonbons od. dgl. – eingesetzt werden.
Von besonderer Bedeutung ist es dabei, entsprechend der gewünschten Umfangskontur der Verpackungsschachtel den die Seitenwand ausbildenden Gürtel als Kartonstreifen zuzuführen, geeignet für die Verbindung umzufalten bzw. zu beleimen und dann, mit Hilfe des Ausformungswerkzeugs, konturgemäß mit dem Bodenblatt zu verbinden, wobei hochwertige Verpackungsschachteln typischerweise ein aus einem außenliegenden Deckblatt und einem innenliegenden Innenspiegel bestehendes zweiteiliges Bodenblatt aufweisen, welches entsprechend von zwei Seiten mit abgewinkelten Laschen od. dgl. Verbindungselementen des Gürtels verbunden ist.
Die 3 und 4 verdeutlichen eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Verpackungsschachtel, wobei die 3 eine schematische Seitenansicht von wesentlichen Funktionselementen einer solchen Vorrichtung, die 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der 3 zeigt.
Ein aus einem Gürtelmagazin 10 taktweise und in ansonsten bekannter Weise automatisiert entnommener Gürtel als Kartonstreifen einer typischen Länge von 70 cm zum Herstellen der Seitenwand einer entsprechend einem Werkzeug 12 sternförmig konturierten Verpackungsschachtel wird an längsseitig ansitzenden, umzufaltenden Kleblaschen in einer Rändel-, Falz- und Klebestation 14 an den Klebelaschen mit Abwinkelungen versehen, auf welche Klebstoff aufgetragen wird.
Der Station 14 ist eine Zuführ- und Positionierungseinheit 16 nachgeschaltet, welche gemäß Pfeilrichtung 18 in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung aus dem Gürtelmagazin 10 bzw. der Station 14 verfahrbar ist und zur Positionierung eines in der Station 16 aufgenommenen Gürtels über das Werkzeug 12 ausgebildet ist.
Ein Innenspiegelmagazin 20 und ein Deckblattmagazin 22 wirken jeweils mit einer Längsführung 24 bzw. 26 so zusammen, dass ein innerer Greifer 28 für den Innenspiegel und ein äußerer Greifer 30 für das Deckblatt die entsprechenden Blätter 21, 23 aus den Magazinen 20 bzw. 22 entnehmen kann (im Fall des Deckblattmagazins ist zusätzlich eine Umgreifeinheit 32 erforderlich), und über die Führungen 24 bzw. 26 werden die Blätter 21, 23 dann in Eingriff mit dem Werkzeug 12 bzw. einer diesem gegenüberliegenden, in Richtung auf das Werkzeug bewegbaren Andruckplatte 34 gebracht.
Sobald im Betrieb der in den 3 bzw. 4 gezeigten Vorrichtung die Zuführ- und Positionierungseinheit 16 in einer Eingriffsposition oberhalb des Werkzeuges 12 steht, wird der Gürtel aus dem Gürtelmagazin 10 entnommen, über die Station 14 in die Einheit 16 gebracht; nachdem dann geeignete Andruckeinheiten einer nicht näher gezeigten Ausformungseinheit den Gürtel um das Werkzeug 12 gelegt haben, presst die Andruckplatte 34 das daran anliegende (per Unterdruck gehaltene) Deckblatt gegen das Werkzeug, so dass die beleimten, umgefalteten Laschen des Gürtels zwischen Innenspiegel und Deckblatt gepresst und verklebt werden. Eine ebenfalls nicht gezeigte Abzieheinheit zieht dann die so fertiggestellte Verpackungsschachtel vom Werkzeug 12 ab und fuhrt sie weiteren Verarbeitungsschritten zu.
Eine derartige, als gattungsbildend vorausgesetzte und in den 3 und 4 beschriebene Technologie hat sich in der Produktionspraxis von komplexe Konturen aufweisenden Verpackungsschachteln bewährt; es lassen sich Produktionszyklen von ca. 4 bis 6 Sekunden pro Verpackungsschachtel realisieren, wobei kritisch die durch das Zuführen des Gürtels bei bereits in Eingriffsposition oberhalb des Werkzeugs stehender Einheit 16 benötigte Zeit ist.
Gleichzeitig und im Interesse einer erwünschten Beschleunigung des Produktionstaktes weist die beschriebene Vorrichtung zum Stand der Technik jedoch auch Nachteile auf: Da es für das Zuführen eines (nächsten) Gürtels erforderlich ist, dass die Zuführ- und Positioniereinheit 16 in Position über dem Werkzeug 12 steht (die Draufsicht der 4 zeigt dagegen die zurückgeschobene Position), kann erst der Entnahme-, Falz-, Klebe- und Positioniervorgang eines nachfolgenden Gürtels beginnen, soweit, nach dem Ende eines vorhergehenden Zyklus und Entnahme der fertiggestellten Verpackungsschachtel, die Einheit 16 zurück- und dann wieder vorgefahren ist. Bei entsprechend langen Gürteln (z. B. bei großvolumigen und eine komplexe Kontur aufweisenden Schachteln) verlängert sich dieser für die Prozesstaktlänge kritische Vorgang erheblich, so dass Verbesserungsbedarf besteht.
Zusätzlich ist die in den 3 und 4 gezeigte Vorrichtung im Hinblick auf eine Anpassung an verschiedene Gürtelbreiten (entsprechend einer jeweiligen gewünschten Verpackungshöhe) nicht unproblematisch: Da im Eingriffs- und Transportzustand für einen Gürtel die Einheiten 10, 14 und 16 zueinander zentriert stehen, ist für jede Umrüstung einer solchen Vorrichtung, etwa bei Wechsel des Verpackungstyps und Änderung der Gürtelbreite, eine Einzelverstellung und -justage jeder einzelnen Einheit notwendig, mit einem entsprechend verlängerten Rüstzeitaufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung im Hinblick auf eine Reduzierung der Taktzeiten, damit Beschleunigung der Prozessgeschwindigkeit, zu verbessern und zusätzlich den für ein Umrüsten auf eine andere Gürtelbreite erforderlichen Rüstzeitaufwand zu vermindern.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches sowie das Verfahren nach dem Patentanspruch 10 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist die Zuführ- und Positioniereinheit als Aggregat mit zwei unabhängig voneinander funktionsfähigen Teilaggregaten realisiert: Zum einen ist erfindungsgemäß eine stationäre Gürtel-Halteeinheit vorgesehen, welche – ausgerichtet in der Zuführrichtung für den Gürtel – in erfindungsgemäßer Weise einen Gürtel einer nachfolgend herzustellenden Verpackungsschachtel empfängt, während das zweite, bewegliche Aggregat, nämlich die Gürtel-Greifereinheit, einen zuvor herangeführten und in der Gürtel-Halteeinheit gehaltenen Gürtel entnimmt und auf das Ausformungswerkzeug um die Eingriffsposition bringt. Auf diese Weise kann der Ausformungsvorgang, d. h. das Umformen des Ausformungsvorganges mit dem Gürtel, dazu das Aufpressen von Innenspiegel bzw. Deckblatt durch Bewegung der Andruckplatte, simultan mit einem Heranführen eines weiteren Gürtels in die Gürtel-Halteeinheit erfolgen.
Im Ergebnis wird damit eine Überlappung des zeitkritischen Zuführungsvorganges mit dem Um- bzw. Ausformen und Entnehmen einer fertigen Verpackungsschachtel realisiert, so dass signifikante Reduzierungen der Zykluszeit, in der praktischen Realisierung bis über 60%, ermöglicht sind (im zu beschreibenden Ausführungsbeispiel reduziert sich die Zykluszeit auf 3 bis 4 sec.).
Weiterbildungsgemäß ist im Rahmen der Erfindung zudem vorgesehen, dass zumindest das Gürtelmagazin und die Gürtel-Halteeinheit entlang einer unveränderlichen, gemeinsamen Bezugskante (Bezugslinie) ausgerichtet sind; je nach praktischer Realisierung wird dies eine gemeinsame Seitenkante sein (und in der Weiterbildung der Erfindung gilt diese Ausrichtung gleichermaßen für eine zwischenzuschaltende Rändel-, Falz- und Klebestation): Eine Anpassung an andere Gürtelbreiten (entsprechend einer anderen Schachtelhöhe der Verpackungsschachtel) verlangt dann lediglich noch nach entsprechender Verbreiterung eines jeweiligen Aggregats, ohne dass diese relativ zueinander völlig neu justiert werden müssen. Entsprechend lässt sich durch diese Maßnahme eine signifikante Reduzierung der Rüstzeit erreichen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung (best mode) sieht vor, dass das Deckblatt sowie der Innenspiegel zwar von einem jeweils zugehörigen Magazin entnommen werden, dann jedoch von einer gemeinsamen Zuführungseinheit simultan in den Eingriffsbereich geführt werden. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen führt dies zu beträchtlicher mechanischer Vereinfachung, da weder zwei getrennt voneinander zu realisierende und zu betreibende Führungen notwendig sind, noch die aus ihren jeweiligen Magazinen zu entnehmenden Blätter für eine Bearbeitungsposition im Eingriffsbereich gesondert umgesetzt bzw. gehandhabt werden müssen; idealerweise erfolgt im Rahmen der bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Entnahme der Blätter aus den Magazinen analog ihrer späteren Position im Eingriffsbereich (wobei hierfür die weiterbildungsgemäß vorgesehenen, einander beidseits der gemeinsamen Zuführung gegenüberstehenden Magazine besonders günstig sind).
Im Ergebnis lässt sich durch die vorliegende Erfindung in, überraschend einfacher Weise eine gattungsgemäße Herstellungsvorrichtung für Verpackungsschachteln in mehrfacher Hinsicht verbessern, und zwar im Hinblick auf eine signifikante Reduzierung der Zykluszeit durch Optimierung der Gürtel-Transportvorgänge und Überlappen signifikanter Herstellungsschritte, zusätzlich wird durch optimierte Positionierung von den Gürteltransport und die Gürtelverarbeitung realisierenden Aggregaten einerseits sowie Magazinen und Transporteinheit für das Bodenblatt andererseits Montage-, Justage- und Handhabungsaufwand drastisch vermindert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen einer Verpackungsschachtel gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2: eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Darstellung gemäß 1;
3: eine Darstellung analog 1 zum Verdeutlichen einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung und
4: eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach 3 zum Stand der Technik.
Bei der nachfolgenden Diskussion der Ausführungsbeispiele werden in den 1 und 2 im Vergleich zu den 3 bzw. 4 identische Bezugszeichen verwendet, sofern es sich um unveränderte Einheiten bzw. Aggregate handelt.
So weist die in den 1 bzw. 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gleichermaßen ein Gürtelmagazin 10 bzw. eine Rändel-, Falz- und Klebeeinheit 14 auf, welche in der bekannten Art und Weise streifenförmige Gürtel aus einem Vorratsmagazin geeignet entnehmen und in der Einheit 14 in bekannter Weise abwinkeln und mit Klebstoff versehen kann.
Wie jedoch insbesondere aus der Draufsicht der 2 erkennbar ist, sind diese Aggregate entlang einer gemeinsamen Bezugskante (der in Transportrichtung linken, oben in 2 gezeigten Kante) ausgerichtet, und dies gilt auch für eine nachfolgende, mit den Bezugszeichen 40 versehene, stationäre (d. h. unbewegliche) Gürtel-Halteeinheit. Auf diese Weise ist ohne Justage jedes einzelnen Aggregats eine einfache Anpassung an jeweils zu verändernde Gürtelbreiten (etwa bei Produktionsumstellung) möglich; die Anpassung muss lediglich noch durch die jeweilige Verarbeitungsbreite (gezeigt durch die jeweils abwärts weisenden Pfeile in 2) erfolgen, im Gegensatz zu der analogen Darstellung der 4 (die hier in beide Richtungen gezeigten Pfeile symbolisieren den jeweiligen Justageaufwand relativ zueinander im Stand der Technik).
Der Gürtel-Halteeinheit zugeordnet ist eine senkrecht zum Gürtel-Transportpfad bewegliche Gürtel-Greifereinheit 42, welche einen auf der Einheit 40 gehaltenen Gürtel von dieser abnimmt und in die Eingriffsposition über das Werkzeug 12 bringt. Auf diese Weise kann dann, während der so verbrachte Gürtel weiter bearbeitet wird, bereits ein Gürtel einer nachfolgend herzustellenden Verpackungsschachtel herangeführt und in der Gürtel-Halteeinheit 40 gehalten werden.
Genauer gesagt erfolgt das weitere Zusammenwirken zwischen Gürtel-Greifereinheit 42 und Werkzeug (Ausformungswerkzeug) 12 so, dass in der Eingriffsposition das Werkzeug 12 aufwärts fährt, bis ein Gürtel zwischen Greifereinheit 42 und Werkzeug 12 durch Klemmen gehalten ist. In den Figuren nicht gezeigte Umformungs- bzw. Ausformungsaggregate legen dann den Gürtel um das Werkzeug 12 herum, realisieren so die Seitenwand, während ein zwischenzeitlich simultan herangeführtes Paar von Innenspiegel 21 und Deckblatt 23 durch Wirkung der Andruckplatte 34 mit Klebelaschen des Gürtels durch Verpressen verbunden wird.
Genauer gesagt, und wie im rechtsseitigen Bereich der 1 bzw. 2 gezeigt, werden der Innenspiegel 21 bzw. das Deckblatt 23 aus dem zugehörigen Innenspiegelmagazin 20 bzw. dem Deckblattmagazin 22 simultan mit Hilfe von vakuumbasierten Greifereinheiten 44 entnommen, welche, einander gegenüberliegend und jeweils auf die Magazine 20, 22 ausgerichtet, an einer gemeinsamen linearen Führungs- bzw. Transporteinheit 46 befestigt sind.
Diese verbringt dann nach dem Aufnehmen des Paares von Blättern 21, 23 aus den Magazinen 20 bzw. 22 die Blätter in den Eingriffsbereich, wo dann die Verbindung mit zwischenzeitlich ausgeformten Gürteln durch die Andruckbewegung der Andruckplatte 34 erfolgt.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen einer einen Boden sowie eine damit verbundene umlaufende Seitenwand aufweisenden Verpackungsschachtel, bei welcher der Boden an einem die Seitenwand ausbildenden langgestreckten Gürtel befestigt ist, mit einer zum automatischen, taktweisen Zuführen des Gürtels aus einem Gürtelmagazin (10) und zum Positionieren des Gürtels über ein eine Umfangskontur der Verpackungsschachtel bestimmenden Ausformungswerkzeug (12) ausgebildeten ersten Zuführ- und Positionierungseinheit (40, 42), einer zum Zuführen eines der Umfangskontur entsprechenden Bodenblattes aus einem zweiten Magazin (20, 22) ausgebildeten zweiten Zuführeinheit (44, 46) und Mitteln zum Ausformen der Verpackungsschachtel durch Führen des Gürtels um das Ausformungswerkzeug und Aufbringen des Bodens, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuführ- und Positionierungseinheit eine dem Ausformungswerkzeug benachbart vorgesehene, stationäre Gürtel-Halteeinheit (40) aufweist, die so zum Zusammenwirken mit einer zum Abnehmen des Gürtels von der Gürtel-Halteeinheit und zum Führen des abgenommenen Gürtels über das Ausformungswerkzeug in eine Eingriffsposition für die Ausformungsmittel beweglich vorgesehenen Gürtel-Greifereinheit (42) ausgebildet ist, dass bei der Eingriffsposition eines ersten Gürtels einer ersten herzustellenden Verpackungsschachtel ein zweiter Gürtel einer nachfolgenden zweiten herzustellenden Verpackungsschachtel in die Gürtel-Halteeinheit zugeführt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtel-Greifereinheit (42) zum Bewegen des Gürtels in die Eingriffsposition in einer Richtung senkrecht zu einer Zuführungsrichtung des Gürtels in die Gürtel-Halteeinheit (40) beweglich ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gürtelmagazin und die Gürtel-Halteeinheit so relativ zueinander angeordnet sind, dass beide, unabhängig von einer Gürtelbreite, eine unveränderliche gemeinsame Bezugskante ausbilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gürtel-Halteeinheit eine Rändel-, Falt- und/oder Klebstoffauftragseinheit (14) für den Gürtel vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausformungswerkzeug (12) zum Herstellen eines Klemmzustandes des Gürtels in der Eingriffsposition verfahrbar gegen die Gürtel-Greifereinheit (42) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenblatt ein Deckblatt (23) und einen Innenspiegel (21) aufweist, die als getrennte Blätter zugeführt werden, das Magazin ein Deckblattmagazin (22) sowie ein Innenspiegelmagazin (20) aufweist und die zweite Zuführeinheit zum simultanen Zuführen des Deckblattes und des Innenspiegels eine gemeinsame, jeweils eine Greifereinheit (44) für das Deckblatt und den Innenspiegel anbietende, bevorzugt lineare Transporteinheit (46) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifereinheiten als Vakuumgreifer ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifereinheiten zum simultanen Übergeben des Deckblattes und des Innenspiegels an das Ausformungswerkzeug bzw. eine mit diesem zusammenwirkende Andruckplatte, insbesondere mittels Unterdruck, ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckblattmagazin (22) und das Innenspiegelmagazin (20) einander gegenüberliegend und beidseits der Transporteinheit (46) vorgesehen sind.
Verfahren zum Herstellen einer einen Boden (21, 23) sowie eine damit verbundene umlaufende Seitenwand (10) aufweisenden Verpackungsschachtel, wobei der Boden an einem die Seitenwand ausbildenden Gürtel befestigt ist, mit den Schritten: – Zuführen des Gürtels aus einem Gürtelmagazin (10) und Positionieren des Gürtels über ein eine Umfangskontur der Verpackungsschachtel bestimmendes Ausformungswerkzeug (12), – Zuführen mindestens eines der Umfangskontur entsprechenden Bodenblattes aus einem zweiten Magazin (20) und – Ausformen der Verpackungsschachtel durch Führen des Gürtels um das Ausformungswerkzeug und Verbinden des Bodens mit dem Gürtel, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zuführens und Positionierens des Gürtels die Schritte aufweist: – Zuführen eines ersten Gürtels einer ersten herzustellenden Verpackungsschachtel in eine erste Position benachbart dem Ausformungswerkzeug (12), – Greifen des ersten Gürtels und Führen des ersten Gürtels in eine Eingriffsposition über das Ausformungswerkzeug (12), und – Zuführen eines zweiten Gürtels einer nachfolgenden zweiten herzustellenden Verpackungsschachtel in die erste Position, wenn der erste Gürtel in der Eingriffsposition steht.