DE102006040802A1

DE102006040802A1 - Heizstation in einer Tiefziehmaschine

Info

Publication number: DE102006040802A1
Application number: DE200610040802
Authority: DE
Inventors: Thomas Pester
Original assignee: Emil Pester GmbH
Current assignee: Emil Pester GmbH
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizstation zum Beheizen einer Folie in einer Tiefziehmaschine, insbesondere in einer Thermoformmaschine, mit zwei beabstandeten Heizflächen, zwischen welchen eine zu beheizende Materialbahn angeordnet ist, wobei die Materialbahn die Heizstation in einer von der Horizontalen verschiedenen Lage, vorzugsweise in vertikaler Lage, durchläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizstation zum Beheizen einer Folie in einer Tiefziehmaschine, insbesondere in einer Thermoformmaschine, mit zwei beabstandeten Heizflächen, zwischen welchen die zu beheizende Materialbahn angeordnet ist.
Derartige Thermoformmaschinen, wie beispielsweise in EP 1 170 212 A3 beschrieben, verarbeiten von Vorratsrollen Deckfolien und Bodenfolien zu sogenannten Blisterverpackungen, wobei die Folien mehrere Stationen durchlaufen. Die Bodenfolie wird zur Vorbereitung erst beheizt und anschließend werden Näpfe in der Bodenfolie geformt. Die Näpfe dienen zur Aufnahme des zu verpackenden Gutes, z. B. Pharmazeutika, in einer anschließenden Füllstation. Nach dem Befüllen werden die in den Näpfen mittels der Deckfolie in einer Siegelstation versiegelt und nachfolgend in einer Stanzstation aus dem Verbund von Deckfolie und Bodenfolie ausgestanzt. Je nach den zu verpackenden Gütern unterscheiden sich die Formate der zu verarbeitenden Folienabschnitte. Insbesondere bei großen Formaten kann die gleichmäßige Heizung der in einer Formstation zu formenden Folie problematisch werden. Eine Heizstation in einer Thermoformmaschine ist in der DE 10 2004 049 267 A1 beschrieben.
Von besonderer Bedeutung in der Prozesskette ist die an die Materialeigenschaften und -formate angepasste Vorheizung der tiefzuziehenden Materialbahn. Diese Vorheizung muss besonders homogen und exakt erfolgen, da die Heizung auch für den nachfolgenden Formprozess qualitätsbestimmend ist. Insbesondere bei Stillständen darf es zu keiner Überhitzung der Materialbahnen kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Heizstation zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, die Verpackungsqualität über große Zeiträume bei erhöhter Produktivität konstant zu halten.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Heizstation dadurch gelöst, dass die Materialbahn die Heizstation in einer von der Horizontalen verschiedenen Lage, vorzugsweise in vertikaler Lage durchlaufend angeordnet ist. Durch die vertikale Anordnung der Materialbahn ergibt sich eine vorteilhaft gleichmäßige Verteilung der Konvektionsströmung bei geöffneten Heizflächen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beabstandeten Heizflächen in mindestens zwei Heizzonen, vorzugsweise drei Heizzonen, je Heizfläche in Richtung der Materialbahn geteilt ausgebildet sind. Die Teilung dieser Heizflächen ermöglicht es, den so entstehenden unterschiedlichen Heizzonen auch unterschiedliche Temperaturen zuzuordnen. Beispielsweise kann die erste Heizzone mit 80°, die zweite mit 110° und die dritte mit 140°C betrieben werden, so dass sichergestellt wird, dass die Materialbahn gleichmäßig durchgewärmt wird und erst in der letzten Zone plastisch verformbar wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizzonen wechselbare Platten aufweisen, die vorzugsweise beschichtet ausgebildet sind. Die Heizplatten können je nach ihrer Temperatur auch einen unterschiedlichen Verschleiß aufweisen. Durch die Auswechselbarkeit der Platten, können diese abhängig von ihrem Verschleiß, unabhängig von den Heizelementen, gezielt ausgetauscht werden, was die Betriebskosten der Anlage vorteilhaft verringert. Der Verschleiß kann durch geeignete Beschichtungen weiter verringert werden.
Eine besonders gleichmäßige und produktive Vorheizung der Materialbahn ergibt sich für einen getaktet stattfindenden Formprozess dann, wenn auch die Heizflächen eine getaktete Öffnungs- und Schließbewegung aufweisen. Zum Transport der Materialbahn wird dann der Abstand der Heizflächen so vergrößert, dass sie nicht mehr an der Materialbahn anliegen und die Materialbahn um einen Abschnitt vortransportiert werden kann.
Die Maßnahme, dass der Antrieb für die Öffnungs- und Schließbewegung als Servoantrieb ausgebildet ist, erlaubt es vorteilhaft gleichmäßige Anpresskräfte auf die Materialbahn auszuüben, die im Wesentlichen nur von dem Endlagenwinkel des reversierend betriebenen Servomotors abhängig sind. Durch Einstellen des Winkels lässt sich dann auch einfach die Kontaktkraft der Materialbahn zur Heizfläche einstellen. Vorteilhaft ist auch ein Anpresskraftregelkreis mit einem Kraftsensor, der die Anpresskraft misst.
Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn jeder Heizplatte ein getrennter Temperatursensor zugeordnet ist. Das Signal eines solchen Temperatursensors kann einem Regelkreis zugeführt werden, der die Temperatur innerhalb einer Heizzone konstant hält.
Wenn die Heizstation parallel zur Materialbahnebene und senkrecht zur Transportrichtung zur Materialbahn mittels eines Antriebs verfahrbar ausgebildet ist, vorzugsweise in ein Maschinengestell hinein, so kann auch bei plötzlichem Stillstand in Folge Störungen eine Überheizung der Materialbahn mit Vorteil vermieden werden.
Die Maßnahme, dass direkt in Transportrichtung der Materialbahn hinter der Heizstation eine Formstation angeordnet ist, verhindert störende Einflüsse zwischen den beiden Prozessschritten, d. h. dem Heizschritt und dem Formschritt.
Dadurch, dass hinter der Heizstation ggf. Formstation eine angetriebene Abzugswalze angeordnet ist, wird verhindert, dass darauf folgende Verfahrensschritte einen Einfluss auf das qualitative Ergebnis der Heizstation ausüben können.
Dasselbe gilt für die Maßnahme, dass vor der Heizstation eine angetriebene Abzugswalze für den Transport der Materialbahn, vorzugsweise ein Abzugswalzenpaar, angeordnet ist. Dadurch werden die Transportvorgänge innerhalb der Heizstation vorteilhaft von den Beschleunigungskräften für das Abziehen der Materialbahn von der Vorratsrolle und aus der Ausgleichsschlaufe entkoppelt.
Eine weitere Entkopplung ergibt sich, wenn vor der Abzugswalze eine angetriebene Vorabzugswalze angeordnet ist. Diese Vorabzugswalze bringt die unterschiedlichen Abziehkräfte je nach Durchmesser der Vorratsrolle auf. Sie wird kontinuierlich betrieben. Aufgrund der unterschiedlichen Betriebsweise ergibt sich dann eine Schlaufe mit wechselnder Länge zwischen der Vorabzugswalze und dem Abzugswalzenpaar, die Rückwirkungen der Vorratsrolle auf den Prozess ausschließt.
Eine vorteilhaft gleichmäßige Qualität ergibt sich auch, wenn die Materialbahn in der Heizstation und der Formstation in derselben Ebene angeordnet ist. Umlenkungen und damit möglicherweise unerwünschte Verformungen und Veränderungen in der Temperaturverteilung werden vermieden.
Die Verfahrensaufgabe wird dadurch gelöst, dass die Materialbahn vertikal zwischen den Heizflächen transportiert und beheizt wird, wodurch sich eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung ergibt.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Folienspannung im Bereich der Heizstation oder/danach der Formstation durch unterschiedliche Wege der Abzugswalzen vor und/oder nach der Formstation und/oder Heizstation beeinflusst wird. Durch eine genaue Spannung kann die Materialstärke besonders vorteilhaft an den Formprozess angepasst werden. Die gezielte Reckung lässt sich durch unterschiedliche Transportstrecken je Takt der vor und hinter der Heizstation gelegenen Abzugswalzen einstellen. Die Materialbahn erhält dadurch eine vorteilhaft gleichmäßige Vorspannung, die das Ergebnis in der Formstation günstig beeinflusst.
Dem Ziel, eine möglichst hohe Prozesssicherheit zu erreichen, dient auch die Maßnahme, dass die Vorabzugswalzen frequenzgeregelt kontinuierlich und die Abzugswalzen vor und hinter der Heizstation getaktet betrieben werden.
Zur Vermeidung einer Überhitzung der Materialbahn während eines Störungsfalles ist vorgesehen, dass ein automatisches Öffnen und horizontales Verfahren der Heizstation im Störungsfalle erfolgt, so dass die Materialbahn freiliegt.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1: eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Heizstation in einer Tiefziehmaschine,
2: eine Darstellung der Heizstation gemäß 1,
3: zeigt eine Seitenansicht der Heizstation während des Betriebs,
4: eine Seitenansicht der Heizstation gemäß 3 bei Betriebsstillstand, und
5: einen Vertikalschnitt durch die Heizstation gemäß Schnittlinie A-A in 2.
In 1 deutet der Pfeil auf die Formstation 1 einer Tiefziehmaschine. Die Bodenfolie 5 wird von der Vorratsrolle 14 über Umlenkrolle 15 und einem Vorabzugswalzenpaar 16 sowie nach einer Schlaufe 17 von einem Abzugswalzenpaar 18 in den Spalt 19 zwischen zwei Heizplatten 20, 21 einer Heizstation 22 geführt. Von dort gelangt die Materialbahn 5 in den Spalt 23 zwischen der Formmatrize 3 und dem Gegenwerkzeug 4 der Formstation 1. Den Werkzeugspalt 23 verlässt die geformte Bodenfolie über eine Abzugswalze 24, Umlenkrollen oder -scheiben 27 als geformte Folie 25 in Richtung einer nachfolgenden Füll- und Siegelstation.
Der Transport der Bodenfolie durch die Maschine muss entsprechend ihrer Taktung ebenfalls getaktet erfolgen. Um bei dieser intermittierenden Transportweise auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen und dadurch auf die Folie ausgeübte Kräfte zu minimieren, hat die Vorabzugswalze 16 und auch die Abzugswalze 18 einen eigenen Antrieb, wobei die Walze 16 vorzugsweise einen kontinuierlichen Antrieb hat und die Walze 18 einen getakteten Servoantrieb, so dass sich zwischen diesen angetriebenen Walzen eine veränderliche Schlaufe 17 bildet.
In 2 ist die Heizstation gemäß 1 ohne die übrigen Maschinenteile dargestellt. Die Transportrichtung der Materialbahn 5 ergibt sich durch die Pfeile 25. Die Materialbahn durchläuft den Spalt 19 zwischen den Heizflächen 20 und 21. Die Heizflächen bestehen aus einzelnen Platten 12, die in unterschiedliche Heizzonen 35, 36, 37 aufgeteilt sind. Die Heizzonen der rechten Heizfläche sind in 2 mit den Bezugsziffern 6, 7 und 8 versehen, während die Heizzonen der linken Heizfläche 20 mit den Bezugsziffern 9, 10 und 11. Jeder Heizzone sind getrennte Temperatursensoren 29 zugeordnet. Diese melden die Istwerte der Temperatur jeder Platte an die nicht dargestellte Steuerung, die auch entsprechende Temperaturregelkreise enthält, so dass in der obersten Heizzone die Heizplatten 6 und 9 beispielsweise eine Temperatur von 80°C halten, die in der mittleren Heizzone gelegenen Heizplatten 7 und 10 eine Temperatur von 110°C während die in der letzten Heizzone gelegenen Heizplatten 8 und 11 eine Temperatur von 140°C konstant halten.
Die Seitenansicht der in 2 dargestellten Heizstation ist der 3 zu entnehmen. Dort durchläuft die Materialbahn 5 in Transportrichtung 25 die Heizstation 22 von oben nach unten. Ein im Maschinengestell 33 vorgesehener Linearantrieb 32 erlaubt es, die Heizstation 22 horizontal in das Maschinengestell hineinzufahren, so dass die Heizstation 22 außerhalb der Materialbahn 5 gelangt, wie in 4 dargestellt.
In 5 ist ein Schnitt durch die Heizstation 22 entlang der Schnittlinie A-A in 2 dargestellt. Die Heizplatten 6, 7 und 8 sind den Heizzonen 35, 36 und 37 zugeordnet. Jede Heizplatte hat ein Thermoelement 29, das als Istwertgeber innerhalb eines Temperaturregelkreises geschaltet ist. Zur Beheizung der Platten 6, 7 und 8 sind elektrische Zuleitungen 38, 39 und 40 vorgesehen. An senkrecht zu der Heizfläche 21 ausgerichteten Führungsschienen lassen sich die Heizflächen 20 und 21 mittels des Servoantriebs 13 öffnen und schließen. Der Antrieb 13 ist in diesem Fall als Servoantrieb ausgelegt, der die Öffnungs- und Schließbewegung der Heizflächen über ein Kulissengetriebe 42 bewegt.
Auf diese Weise ist eine Heizstation geschaffen worden, die trotz kürzester Taktzeiten eine gleichmäßige Vorheizung der Folie erlaubt und auch im Störungsfalle die Materialbahn nicht beschädigt.

1: Formstation
2: Tiefziehmaschine
3: Formmatrize, Werkzeug
4: Gegenwerkzeug
5: Materialbahn
6: Heizplatte
7: Heizplatte
8: Heizplatte
9: Heizplatte
10: Heizplatte
11: Heizplatte
12: Heizplatte
13: Antrieb
14: Vorratsrolle
15: Umlenkrolle
16: Vorabzugswalzenpaar
17: Schlaufe
18: Abzugswalzenpaar
19: Spalt zwischen Heizflächen
20: Heizfläche
21: Heizfläche
22: Heizstation
23: Spalt zwischen Werkzeugen
24: Abzugswalze
25: Transportrichtung
26: Werkzeughalter
27: Umlenkscheibe
28: Antrieb
29: Temperatursensor
30: Materialbahnebene
31: Transportrichtung
32: Antrieb
33: Maschinengestell
34: Horizontale Führungsleiste
35: Heizzone
36: Heizzone
37: Heizzone
38: Zuleitungen
39: Zuleitungen
40: Zuleitungen
41: Führungsschiene
42: Kulissengetriebe

Claims

Heizstation zum Beheizen einer Folie in einer Tiefziehmaschine, insbesondere in einer Thermoformmaschine mit zwei beabstandeten Heizflächen, zwischen welchen eine zu beheizende Materialbahn angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (5) die Heizstation (22) in einer von der Horizontalen verschiedenen Lage, vorzugsweise in vertikaler Lage, durchlaufend angeordnet ist.
Heizstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beabstandeten Heizflächen (20, 21) in mindestens zwei Heizzonen (6, 7, 8, 9, 10, 11), vorzugsweise drei Heizzonen, je Heizfläche (20, 21) in Richtung der Materialbahn (5) geteilt ausgebildet sind.
Heizstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzonen (6, 7, 8, 9, 10, 11) wechselbare Platten (12) aufweisen, die vorzugsweise beschichtet ausgebildet sind.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizflächen eine getaktete Öffnungs- und Schließbewegung aufweisen.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb für die Öffnungs- und Schließbewegung als Servoantrieb (13) ausgebildet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Heizplatte (6, 7, 8, 9, 10, 11) ein Temperatursensor (29) zugeordnet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstation (22) parallel zur Materialbahnebene (30) und senkrecht zur Transportrichtung (31) der Materialbahn (5) mittels eines Antriebs (32) verfahrbar ausgebildet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung (31) der Materialbahn (5) direkt hinter der Heizstation (22) eine Formstation (1) angeordnet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Heizstation (22) und ggf. Formstation (1) eine angetriebene Abzugswalze (24) angeordnet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Heizstation (22) eine angetriebene Abzugswalze (18) für den Transport der Materialbahn (5), vorzugsweise ein Abzugswalzenpaar, angeordnet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Abzugswalze (18) eine angetriebene Vorabzugswalze (16) angeordnet ist.
Heizstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (5) in der Heizstation (22) und der Formstation (1) in derselben Ebene (30) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizstation nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn vertikal zwischen den Heizflächen transportiert und beheizt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Heizstation nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienspannung im Bereich der Heizstation und/oder Formstation durch unterschiedliche Wege der Abzugswalzen vor und/oder nach der Formstation und/oder Heizstation beeinflusst wird.
Verfahren zum Betrieb einer Heizstation nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorabzugswalzen (16) frequenzgeregelt kontinuierlich und die Abzugswalzen (18, 24) getaktet betrieben werden.
Verfahren zum Betrieb einer Heizstation nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein automatisches Öffnen und horizontales Verfahren der Heizstation im Störungsfalle erfolgt, so dass die Materialbahn (5) freiliegt.