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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verpackung und eine Verpackungsmaschine.
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Für die Vermarktung von Waren wie z. B. Lebensmitteln werden diese häufig in Verpackungen verpackt, die eine hygienische und optisch ansprechende Darbietung erlauben.
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Eine bekannte Art der Verpackung ist das Versiegeln der zu verpackenden Waren in sogenannten Tiefziehverpackungen. Diese Verpackungen zeichnen sich dadurch aus, dass die Waren luftdicht und, falls erwünscht, unter modifizierter Atmosphäre verpackt werden können und dabei gleichzeitig die Verpackungen kostengünstig und optisch ansprechend gestaltet werden können. Bei einem solchen Verfahren zum Herstellen einer Verpackung werden aus einer Bahn eines Folienmaterials, zumeist Kunststofffolie, zunächst mittels Tiefziehen Verpackungsunterteile in dem Folienmaterial geformt. Diese Verpackungsunterteile werden anschließend mit der zu verpackenden Ware befüllt und danach wird ein Folienmaterial entlang eines umlaufenden Randes als Deckel auf die jeweiligen Verpackungsunterteile aufgesiegelt. In einem anschließenden Vereinzelungsvorgang, der in einem einzelnen oder mehreren aufeinander folgenden Schritten erfolgt, werden die erzeugten Verpackungen dadurch vereinzelt, dass das Material der Verpackungsunterteile und der Deckel gleichzeitig entlang der Außenkontur der zu erzeugenden Verpackung durchtrennt wird. In der
DE 25 06 446 A1 ist eine Tiefziehmaschine offenbart, bei der die Vereinzelung in zwei Schritten, in der Transportrichtung und senkrecht zu der Transportrichtung, erfolgt.
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Nach einem solchen Verfahren lassen sich kostengünstig Verpackungen erzeugen. Die erzeugten Verpackungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass deren Rand durch einen horizontal verlaufenden flachen Randabschnitt gebildet wird, der teilweise scharfkantig ist und für manche Anwendungen den Ansprüchen an die optische Gestaltung der Verpackung nicht gerecht wird. Falls gewünscht ist, dass der Rand des Verpackungsunterteils eine abgewinkelte oder umgebogene Form aufweist, kann die Verpackung nicht sinnvoll gemäß diesem Verfahren hergestellt werden, da das Schneiden der Materialien des Verpackungsunterteils und des Deckels auf zwei voneinander beabstandeten Ebenen erfolgen muss.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren werden zunächst vorgefertigte Behälter bereitgestellt und diese befüllt. Anschließend wird auf die befüllten Behälter eine Deckelfolie aufgesiegelt, die nach dem Aufsiegeln zugeschnitten wird. Die letzteren Verfahren weisen den Vorteil auf, dass Verpackungen erzeugt werden können, bei denen der Randbereich der Behälter abgewinkelt oder umgebogen gestaltet werden kann, was zu einer verbesserten Optik der Packung führt. Bei diesen Verfahren ist es jedoch nachteilig, dass die vorgefertigten Behälter vor dem Befüllen und Versiegeln einzeln exakt positioniert werden müssen, um ein zuverlässiges Befüllen und Versiegeln zu ermöglichen. Oftmals werden die Behälter an einem von dem Ort des Befüllens verschiedenen Ort hergestellt, zu größeren Verbünden in Stapeln zusammengefasst und zu dem Ort des Befüllens transportiert. In diesen Fällen müssen die Behälter vor dem Befüllen noch zusätzlich entstapelt werden. Dieses Verfahren ist somit aufwendiger als das zuerst beschriebene.
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In der
DE 101 54 722 A1 ist eine Verpackungsmaschine offenbart, bei der zunächst aus einer Folie Verpackungsmulden geformt werden und diese mit einer dahinter angeordneten Schneidstation aus der Folie ausgetrennt werden. Anschließend wird nach dem Befüllen auf die ausgetrennten Verpackungsmulden eine Deckelfolie aufgesiegelt und die Deckelfolie schließlich wird auf die gewünschte Form zurechtgeschnitten. Da die Deckelfolie auf separat vorliegende, voneinander unabhängige Verpackungsmulden aufgesiegelt wird, müssen diese vor dem Aufsiegeln exakt positioniert werden. Wenn in einem Schritt auf mehrere Verpackungsmulden gleichzeitig Deckelfolie aufgesiegelt werden soll, so müssen die Verpackungsmulden zuvor gruppiert werden.
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Die
DE 198 17 737 A1 offenbart einen tiefgezogenen Becher der aus einem Becherkörper mit einem die Becheröffnung umfassenden Randflansch und aus einer auf dem Randflansch aufgesiegelten Verschlussfolie besteht. Um den Becher lippen- und mundfreundlich auszugestalten, ist vorgesehen, dass der Umfangsrand der als separat hergestellter Zuschnitt ausgebildeten Verschlussfolie zwischen Umfangsrand des Randflansches und dem Umfangsrand der Becheröffnung angeordnet und der über den Umfangsrand der Verschlussfolie überstehende Teil des Randflansches zum Becherkörper hin umgewölbt ausgebildet ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Verpackung sowie eine verbesserte Verpackungsmaschine bereitzustellen, die ermöglichen Verpackungen zu erzeugen, die sowohl höchste Ansprüche an die Optik erfüllen als auch auf eine kostengünstige Art hergestellt werden können.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 9 gelöst Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine können Verpackungen erzeugt werden, die eine optisch ansprechend gestaltete Form aufweisen. Insbesondere können die Verpackungsränder mit abgewinkelten oder abgerundeten Kanten gebildet werden. Ferner besteht ein Vorteil darin, dass gegenüber Vorrichtungen und Verfahren, bei denen Deckel auf vorgefertigte Verpackungsmulden bzw. Behälter gesiegelt werden, ein exaktes Positionieren und Gruppieren der Behälter nicht erfolgen muss, da die Position der Behälter über die gesamte Bearbeitungsstrecke kontrolliert wird. Dadurch können die Verpackungen kostengünstig und auf kleinem Raum erzeugt werden.
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Das Vereinzeln der Verpackungen erfolgt erst am Ende des Verpackungsprozesses und ein zuverlässiger Transport während des Verpackungsprozesses ist gewährleistet. Bei dem Vereinzeln der Verpackungen wird das Material des die Verpackung verschließenden Deckels nicht geschnitten und scharfkantige Verpackungsränder können vermieden werden. Das Austrennen der Verpackungen aus dem bahnförmigen Material kann exakt und knapp an einer vorgegebenen individuell geformten Außenkontur erfolgen, wodurch optisch ansprechende und mechanisch stabile Verpackungen hergestellt werden können.
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Weitere Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Verpackungsmaschine;
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2 eine schematische perspektivische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Verpackung;
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3 eine schematische geschnittene Detailansicht einer Ecke der in 2 dargestellten Verpackung;
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4 eine schematische Schnittdarstellung des Randbereichs zweier benachbarter Verpackungen; und
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5 eine schematische Darstellung der Schneidestation zum Vereinzeln der Verpackungen.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die beigefügten Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 1 zu erkennen ist, weist die Verpackungsmaschine eine Formstation 1, eine Siegelstation 2, eine Querschneideeinrichtung 3 und eine Längsschneideeinrichtung 4 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Bearbeitungsrichtung R an einem Maschinenrahmen 5 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinenrahmen R eine Zufuhrrolle 6, von der ein erstes bahnförmiges Material 7 abgerollt wird. Im Bereich der Siegelstation 2 ist eine zweite Zufuhrrolle 8 vorgesehen, von der ein zweites bahnförmiges Material 9 abgerollt wird. Hinter der Siegelstation 2 befindet sich eine Abfuhreinrichtung 10 in Form einer Rolle, auf der ein nach der Siegelstation 2 verbleibendes Restfoliengitter 9' des zweiten bahnförmigen Materials aufgerollt wird.
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Im Bereich der Siegelstation 2 ist ferner eine Transportvorrichtung 11 vorgesehen, mit der das zweite bahnförmige Material 9 aktiv in einem Hauptarbeitstakt in die Siegelstation 2 hinein und aus dieser heraus transportiert wird. Diese Transportvorrichtung 11 kann z. B. durch seitlich angeordnete Ketten oder Greifer oder durch Friktionswalzen realisiert werden. Ausgangsseitig ist an der Verpackungsmaschine eine Abfuhreinrichtung 12 in Form eines Transportbandes vorgesehen, mit der fertige vereinzelte Verpackungen abtransportiert werden. Ferner weist die Verpackungsmaschine eine nicht dargestellte Vorschubeinrichtung auf, die das erste bahnförmige Material seitlich ergreift und in dem Hauptarbeitstakt taktweise in der Bearbeitungsrichtung weitertransportiert. Die Vorschubeinrichtung kann z. B. durch seitlich angeordnete Transportketten, seitliche Greifer oder Friktionswalzen realisiert werden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 1 als eine Tiefziehstation ausgebildet, in der in dem ersten bahnförmigen Material 7 durch Tiefziehen Behälter 13 geformt werden. Dabei kann die Formstation 1 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht zu der Bearbeitungsrichtung R mehrere Behälter nebeneinander gebildet werden. In Transportrichtung R hinter der Formstation 1 ist eine nicht dargestellte Befüllstation vorgesehen, in der die in dem ersten bahnförmigen Material 7 geformten Behälter 13 befüllt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Siegelstation 2 als eine kombinierte Siegel- und Deckelschneidestation ausgebildet. Diese kombinierte Siegel- und Deckelschneidestation ist dabei so ausgebildet, dass aus dem zweiten bahnförmigen Material 9 Deckel 14 ausgeschnitten und auf einen umlaufenden oberen Rand der Behälter 13 aufgesiegelt werden. Dabei werden die Deckel 14 mit einer Stanze aus dem zweiten bahnförmigen Material 9 ausgeschnitten und durch Wärmezufuhr zwischen einem Siegeloberteil und einem Siegelunterteil mit dem Material der Behälter 13 versiegelt. Das erste und das zweite bahnförmige Material 7, 9 werden in der vorliegenden Ausführungsform jeweils durch Kunststofffolien gebildet. Die Siegelstation 2 ist ferner in bekannter Weise als eine geschlossene Kammer ausgebildet, in der die Atmosphäre in den Behältern 13 vor dem Versiegeln durch ein Austauschgas ersetzt wird, wie z. B. CO2 als Schutzgas.
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Die Querschneideeinrichtung 3 ist als eine Stanze ausgebildet, die das erste bahnförmige Material 7 in einer Richtung quer zu der Bearbeitungsrichtung zwischen benachbarten Behältern 13 unterteilt. Dabei arbeitet die Querschneideeinrichtung 3 derart, dass das erste bahnförmige Material nicht über die gesamte Bahnbreite geschnitten wird, sondern zumindest in einem Randbereich nicht durchtrennt wird. Dies ermöglicht einen kontrollierten Weitertransport durch die Vorschubeinrichtung.
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Die Längsschneideeinrichtung 4 ist in der dargestellten Ausführungsform als eine Messeranordnung ausgebildet, mit der das erste bahnförmige Material 7 zwischen benachbarten Behältern 13 und am seitlichen Rand des ersten bahnförmigen Materials 7 durchtrennt wird, sodass hinter der Längsschneideeinrichtung 4 vereinzelte Verpackungen vorliegen, die aus dem ersten bahnförmigen Material 7 ausgetrennt sind.
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Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Verpackungsmaschine wird im Folgenden dargestellt.
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Das erste bahnförmige Material 7 wird von der Zufuhrrolle 6 abgerollt und durch die Vorschubeinrichtung in die Formstation 1 transportiert. In der Formstation 1 werden durch Tiefziehen Behälter 13 in dem ersten bahnförmigen Material 7 gebildet. Die Behälter werden dabei so geformt, dass sie in ihrem umlaufenden Randbereich einen horizontalen ersten Randabschnitt 20 aufweisen, an den sich in Umfangsrichtung außen ein abgewinkelter bzw. umgebogener zweiter Randabschnitt 21 anschließt, der im Wesentlichen vertikal verläuft, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist. Dabei wird in der dargestellten Form eine Ecke des Behälters 13 mit einem sich außen an den zweiten Randabschnitt 21 anschließenden horizontalen Abschnitt 22 geformt.
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Die gebildeten Behälter 13 werden zusammen mit dem umgebenden Material des ersten bahnförmigen Materials 7 in einem Hauptarbeitstakt zu der Befüllstation weitertransportiert, in der sie mit der zu verpackenden Ware 15 befüllt werden.
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Anschließend werden die befüllten Behälter 13 zusammen mit dem sie umgebenden Material des ersten bahnförmigen Materials 7 in dem Hauptarbeitstakt durch die Vorschubeinrichtung in die Siegelstation 2 weitertransportiert. Synchronisiert mit dem Vorschub der befüllten Behälter 13 wird das zweite bahnförmige Material 9 durch die Transportvorrichtung 11 in dem Hauptarbeitstakt aktiv in die Siegelstation 2 transportiert. In der als kombinierte Siegel- und Deckelschneidevorrichtung ausgebildeten Siegelstation 2 werden aus dem zweiten bahnförmigen Material 9 Deckel 14 ausgeschnitten und diese auf die Behälter 13 aufgesiegelt. Dieser Vorgang wird anhand der 2 bis 4 näher beschrieben.
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Die Deckel 14 werden so aus dem zweiten bahnförmigen Material 9 ausgeschnitten, dass ihre Außenkontur innerhalb der durch den zweiten Randabschnitt 21 und den horizontalen Abschnitt 22 definierten Außenkontur der Behälter 13 verläuft. Die Deckel 14 werden ferner innerhalb der Außenkontur der Behälter 13 entlang einer Siegelnaht 23 auf den ersten Randabschnitt 20 aufgesiegelt. In 4 ist schematisch im Detail ein Schnitt durch zwei benachbarte Behälter dargestellt, auf die bereits Deckel 14 aufgesiegelt wurden. Wie in 4 zu erkennen ist, verläuft die Siegelnaht 23 jeweils innerhalb der durch den abgewinkelten bzw. umgebogenen Rand definierten Außenkontur der Behälter 13 und das Material der Deckel 14 erstreckt sich nur soweit, dass es vor der Außenkontur der Behälter 13 endet. Mit anderen Worten ragt das Material des Deckels 14 nach der Siegelstation 2 nicht über die den späteren Verpackungsrand definierende Außenkontur des Behälters 13 hinaus. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, steht eine abgerundete Ecke 14' des Deckels 14, die sich an der mit dem horizontalen Abschnitt 22 versehenen Ecke des Behälters 13 befindet, nach dem Aufsiegeln von dem ersten Randabschnitt 20 aus über den horizontalen Abschnitt 22 hervor und ermöglicht somit eine komfortable Handhabung beim Öffnen der Verpackung.
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Wie ebenfalls in 4 zu erkennen ist, erstreckt sich das erste bahnförmige Material 7 nach der Siegelstation 2 noch derart zwischen benachbarten Behältern 13, 13, dass diese miteinander verbunden sind. Dies gewährleistet, dass die befüllten und versiegelten Behälter 13 auch nach der Siegelstation 2 im Hauptarbeitstakt der Verpackungsmaschine mit dem ersten bahnförmigen Material 7 weitertransportiert werden können.
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Ein nach dem Ausschneiden der Deckel 14 verbleibendes Restgitter 9' des zweiten bahnförmigen Materials 9 wird ausgangsseitig der Siegelstation 2 auf eine Abfuhrrolle 10 aufgewickelt, sodass es entsorgt bzw. einem Recycling zugeführt werden kann.
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Nach der Siegelstation 2 werden die versiegelten Behälter 13 mit dem Vorschub des ersten bahnförmigen Materials 7 in die Querschneideeinrichtung 3 weitertransportiert, in der das erste bahnförmige Material 7 in der Richtung senkrecht zu der Bearbeitungsrichtung R zwischen den Behältern durchtrennt wird. Die Funktionsweise der Querschneideeinrichtung 3 wird anhand von 5 beschrieben.
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Wie in 5 zu erkennen ist, besteht die Querschneideeinrichtung 3 aus einem Schneidwerkzeug 31 und einem Gegenlager 30. Das Schneidwerkzeug 31 kann in vertikaler Richtung Z so gegenüber dem Gegenlager 30 bewegt werden, dass bei dazwischen befindlichem ersten bahnförmigen Material 7 zwischen zwei Behältern 13 ein Streifen 16 des ersten bahnförmigen Materials 7 ausgeschnitten wird. Dabei ist die Querschneideeinrichtung 3 derart ausgebildet, dass der Schnitt möglichst knapp an der durch den abgewinkelten bzw. umgebogenen zweiten Randabschnitt 21 gebildeten Außenkontur des Behälters 13 erfolgt. Wichtig ist es dabei, dass bei dem Durchführen des Schnittes das Material des Deckels 14 nicht durchtrennt wird, da dieser bereits innerhalb der Außenkontur des Behälters 13 endet.
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Die Querschneideeinrichtung 3 ist dabei derart ausgebildet, dass das erste bahnförmige Material 7 in der Richtung quer zur Bearbeitungsrichtung zwischen den Behältern durchtrennt wird, jedoch zumindest ein Bereich an den Seitenkanten des ersten bahnförmigen Materials 7 nicht durchtrennt wird, um einen zuverlässigen Weitertransport zu ermöglichen. Je nach Ausbildung der Formstation 1 und der Siegelstation 2 sind in dem ersten bahnförmigen Material 7 jeweils mehrere Behälter 13 neben- und hintereinander angeordnet und versiegelt. In der Querschneideeinrichtung 3 werden mit dem Durchtrennen des ersten bahnförmigen Materials 7 in der Querrichtung auch gleichzeitig die in 2 dargestellten abgerundeten Ecken der Behälter 13 gebildet.
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Nach erfolgter Querschneidung und Ausbildung der gerundeten Ecken werden die in der Längsrichtung noch nicht geschnittenen Behälter 13 mit dem ersten bahnförmigen Material 7 zu der Längsschneideeinrichtung 4 weitertransportiert. Da das erste bahnförmige Material 7 in der Querschneideeinrichtung 3 nicht vollständig in Querrichtung durchtrennt wurde, sondern zumindest ein durchgehender Randabschnitt belassen wurde, kann ein zuverlässiger Weitertransport der noch mit dem ersten bahnförmigen Material 7 verbundenen Behälter 13 erfolgen.
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In der Längsschneideeinrichtung 4 wird das erste bahnförmige Material 7 in der Bearbeitungsrichtung, also in der Längsrichtung, entlang der Außenkontur der Behälter 13 zwischen den abgerundeten Ecken geschnitten. Dabei wird der Schnitt wieder möglichst knapp an dem die Außenkontur des Behälters 13 bildenden abgewinkelten bzw. umgebogenen zweiten Randabschnitt 21 durchgeführt. Wiederum ist es wichtig, dass das Material des Deckels 14 nicht durchtrennt wird, da dieser innerhalb der Außenkontur des Behälters 13 endet.
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Durch das in der Längsschneideeinrichtung 4 erfolgte Schneiden werden die erzeugten versiegelten Behälter 13 vollständig aus dem ersten bahnförmigen Material 7 ausgetrennt und als vereinzelte fertige Verpackungen mit der Abfuhreinrichtung 12 abtransportiert.
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Mit der beschriebenen Verpackungsmaschine und dem beschriebenen Verfahren können die in 2 und 3 gezeigten Verpackungen hergestellt werden. Wie in 2 zu erkennen ist, weist die erzeugte Verpackung einen optisch ansprechenden nach unten abgewinkelten bzw. abgerundeten Rand 21 auf, der in der gezeigten Ausführungsform einen U-förmigen Querschnitt hat. Falls gewünscht kann z. B. eine Ecke der Verpackung wie in 2 dargestellt mit einem horizontalen Randabschnitt 22 versehen werden, an dem der Deckel 14 mit einer überstehenden Ecke 14' zum Öffnen der Verpackung von dem Behälter 13 abgezogen wird.
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Mit der beschriebenen Verpackungsmaschine ist es möglich, optisch ansprechende Verpackungen mit abgewinkelten bzw. umgebogenen Rändern auf einer Tiefziehmaschine herzustellen, bei der sowohl die aufnehmenden Behälter als auch die Deckel innerhalb einer kurzen Arbeitsstrecke gefertigt und miteinander versiegelt werden können. Ferner wird während des gesamten Verfahrens nicht die Kontrolle über die Behälter aufgegeben, da diese bis zu dem letzten Verfahrensschritt mit dem ersten bahnförmigen Material mitgeführt werden. Es können somit auf einer kostensparenden Tiefziehmaschine effizient Verpackungen mit Formgebungen hergestellt werden, die bislang nur mit aufwendigeren und teureren Verfahren erzeugt werden konnten.
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Der aktive Transport des zweiten bahnförmigen Materials 9 mittels der Transportvorrichtung 11 hat den Vorteil, dass die Zuführung des zweiten bahnförmigen Materials über die Behälter 13 exakt erfolgen kann und das verbleibende Restgitter zuverlässig aus der Siegelvorrichtung abtransportiert werden kann. Die Transportvorrichtung 11 kann z. B. vor der Siegelstation, nach der Siegelstation oder so angeordnet sein, dass sie sich durch die Siegelstation hindurch erstreckt.
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Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Z. B. können die Querschneideeinrichtung und die Längsschneideeinrichtung zu einer einzigen Schneidestation zusammengefasst werden, bei der die Behälter z. B. mit einer Stanze ringsum entlang ihrer Außenkontur aus dem ersten bahnförmigen Material 7 ausgeschnitten werden. Wichtig ist dabei allerdings, dass das Material der Deckel 14 bei dem Schneiden nicht durchtrennt werden muss und abgewinkelte bzw. umgebogene Ränder der Verpackungen erzeugt werden.
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Es können in einem Arbeitsgang jeweils mehrere Verpackungen nebeneinander und hintereinander in der Bearbeitungsrichtung R verarbeitet werden.
