DE102006042711B4

DE102006042711B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffverpackungsbehältern

Info

Publication number: DE102006042711B4
Application number: DE102006042711A
Authority: DE
Inventors: Heinz Humele; Franz Gmeiner
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: DE102006042711A1; EP2061639A2; WO2008031558A2; CN101553354A; US8404175B2; US20100019414A1; WO2008031558A3

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kunststoffverpackungen (2) mit den Schritten: Bereitstellen eines erwärmten Vorformlings, Formen eines Vorformlings zu einer flaschenähnlichen Vorverpackung (16) und Entfernen eines Verpackungsoberteils (18) dieser Vorverpackung (16) in einem Schneidmodul (7), wobei das Entfernen des Verpackungsoberteils (18) der Vorverpackung (16) mittels mindestens einer Laserschneideinheit (8) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorverpackungen (16) gleichzeitig mit jeweils einer Laserschneideinheit (8) behandelt werden, wobei sich die Laserschneideinheiten (8) während des Schneidvorgangs entlang der Transportbahn (T) der Vorverpackungen (16) bewegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffverpackungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffverpackungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20 sowie eine Kunststoffverpackung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 34.
Das Verfahren und die Vorrichtung dienen hauptsächlich zum Einsatz in der Lebensmittelindustrie, insbesondere bei der Verpackung von Lebensmitteln. So wird die Erfindung hauptsächlich eingesetzt, um Kunststoffverpackungsbehälter für Lebensmittel herzustellen, wobei es sich bei den Lebensmitteln vorzugsweise um feste Lebensmittel wie z. B. Pralinen handelt. Die Kunststoffverpackung entsteht dabei aus einem in einer Streckblasmaschine hergestellten, flaschenähnlichen Zwischenprodukt, wobei der obere Teil des Zwischenprodukts abgeschnitten wird.
Gemäß dem Stand der Technik werden bereits solche Verfahren zum Herstellen von Kunststoffbehältern eingesetzt. Die US 3 675 521 A zeigt z. B. eine Vorrichtung, in der Flaschen, die einen doppelten Halsabsatz aufweisen, unterhalb desselben mittels eines Messers so geschnitten werden, dass eine Weithalsgetränkeflasche entsteht.
Auch die WO 2004/009331 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Weithalskunststoffflasche, wobei zuerst über einen Streckblasprozess eine Kunststoffflasche mit engem Hals sowie im Mittenbereich einem geprägtem Gewinde entsteht. Der endgültige Weithalsbehälter entsteht dadurch, dass das Zwischenprodukt über dem eingeprägten Gewinde mittels Messern geschnitten wird, so dass der obere Mündungs- bzw. Halsbereich des Zwischenprodukts wegfällt.
Auch die ES 2253110 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Weithalskunststoffflasche, wobei auch hier zuerst ein Zwischenprodukt durch Streckblasen entsteht. Dieses Zwischenprodukt wird mittels eines entlang der Längsachse des Behälters bewegbaren Messers an einem eingeprägten Absatz geschnitten.
Allen drei genannten Erfindungen ist es gemein, dass der Schneidvorgang mittels eines Messers durchgeführt wird, was dazu führt, dass nur Behälter bestimmter Wandstärke gehandhabt werden können. Werden die Behälter zu dünnwandig, so ist ein fehlerfreies Durchführen dieses Verfahrens nicht mehr möglich, da der entstehende Behälter zu instabil ist, um einem solchen mechanischen Eintrag, wie dem der Messer, standhalten zu können. Ein weiteres Problem bei diesem Stand der Technik ist es, dass mit dem Verschleiß der Schneidmesser gerechnet werden muss, so dass zum Einen die Qualität der entstehenden Verpackungsbehälter mit zunehmender Einsatzdauer der Messer abnimmt, zum Anderen ein relativ häufiger Wechsel der Schneidmesser vorgenommen werden muss. Ein weiterer Nachteil der bekannten Erfindungen besteht darin, dass der mechanische Schneidvorgang mit Hilfe der Messer bezüglich der Schneidgeschwindigkeit nicht beliebig erweitert werden kann.
Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Kunststoffbehälter mit Laserschneideinheiten zu bearbeiten.
Die EP 1 050 394 A1 offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffbehältern mittels Extrusionsblasen, wobei Überstände mit gerichteter oder ungerichteter thermischer Energie abgetragen bzw. entfernt werden, wobei die thermische Energie z. B. eine offene Flamme oder auch ein Laserstrahl sein kann.
Die AT 55937 E und die US 4549 066 A zeigen ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältern aus Zwischenbehältern, wobei ein Zwischenbehälter an seiner oberen und unteren Seite eingespannt und mittels eines Lasers geschnitten wird.
Die US 2003/0124374 A1 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältern aus einer Vorverpackung gemäß der AT 55937 E , wobei die abzutrennenden Oberteile der Vorverpackungen mittels Schneidmessern entfernt werden. Eine weitere Möglichkeit des Abtrennens der Oberteile der Vorverpackungen ist mittels Laser.
In der WO 2005/097 465 A1 ist wiederum ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffverpackung durch Abschneiden eines Oberteils einer Vorverpackung mittels Laser beschrieben, wobei durch den Laserschneidvorgang ein erneutes Zwischenprodukt entsteht, das nochmals weiterbehandelt wird, um die Endverpackung herzustellen.
Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist, dass nicht mehrere Vorverpackungen gleichzeitig mit jeweils einer Laserschneideinheit behandelt werden können.
Die EP 0 513 501 A1 und die WO 2006/056 673 A1 zeigen die gleichzeitige Behandlung, beispielsweise Erwärmung, von mehreren Vorformlingen innerhalb eines Verfahrens zur Herstellung von Kunststoffverpackungen mittels einer Laservorrichtung.
Es handelt sich jedoch lediglich um ein Erwärmen mittels einer Laservorrichtung und nicht um eine Laserschneideinheit.
Die US 5 290 992 A beschäftigt sich weiterhin mit der Aufteilung von einem Laserstrahl auf mehrere Laserstrahlen unter Einsatz von semipermeablen Spiegeln, die in der Lage sind, einen Teil des Laserstrahls zu reflektieren und einen anderen Teil passieren zu lassen, um mehrere Werkstücke bearbeiten zu können.
Diese Spiegel sind allerdings starr angeordnet, so dass die Werkstücke nach ihrer Bearbeitung abtransportiert und neue Werkstücke an den Behandlungsplatz gebracht werden. Es handelt sich hier also um eine schrittweise Bearbeitung von Werkstücken, die nicht dazu geeignet ist, die Ausbringleistung der Maschine zu erhöhen.
Die DE 103 51 249 A1 beschreibt eine Behälterbehandlungsmaschine, die dazu geeignet ist, die Oberflächen von Kunststoffbehältern zu behandeln, um die Oberflächeneigenschaften zu verändern. Dazu wird als Energiequelle beispielsweise ein Laserstrahl verwendet, welcher allerdings nicht geeignet ist, die Behälter zu schneiden.
Darüber hinaus zeigt die DE 3938029 A1 eine mobile Laserschneideinheit, deren Laserschneidkopf auf einem Wagen angeordnet ist und somit zum Bewegen des Laserstrahls geeignet ist. Der Strahl kann das Material abfahren und gewünschte Figuren ausschneiden. Damit ist es allerdings lediglich möglich, kleine Serien oder Einzelstücke herzustellen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffverpackungsbehältern bereitzustellen, die zum Einen eine erhöhte Ausbringungsleistung und zum Anderen eine geringere Verschleißanfälligkeit aufweisen, sowie in der Lage sind, auch dünnwandige Verpackungsbehälter herzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
Im Zuge der Herstellung von Kunststoffverpackungen mittels des Verfahrens wird aus einem Vorformling, der vorzugsweise aus Kunststoff, wie z. B. PET, besteht, eine flaschenähnliche Vorverpackung durch einen Blasvorgang, insbesondere einen Streckblasvorgang, hergestellt. Das Herstellen der Vorverpackung mittels eines Streckblasvorgangs hat den Vorteil, dass sehr günstige und qualitativ hochwertige Verpackungsbehälter entstehen. Diese Vorverpackung wird anschließend mit einem Schneidmodul behandelt, so dass das Verpackungsoberteil von der Vorverpackung getrennt wird. Dadurch wird der beim Streckblasen entstehende Halsbereich mit der relativ engen Mündung entfernt und es entsteht ein Verpackungsbehälter mit weitem Hals bzw. ein Verpackungsbehälter mit einer oberen Öffnung, die im Wesentlichen dem Durchmesser des Behälters entspricht.
Erfindungsgemäß werden mehrere Vorverpackungen gleichzeitig mit jeweils einer Schneideinheit behandelt, so dass eine Leistungserhöhung der Maschine durchgeführt wird.
Ein weiterer leistungserhöhender Aspekt besteht darin, dass sich die Laserschneideinheiten während des Schneidvorgangs entlang der Transportbahn der Vorverpackungen bewegen. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die einzelnen Vorverpackungen trotz der hohen Transportgeschwindigkeit entlang der Transportbahn ausreichend Interaktionszeit mit der ihnen zugeordneten Laserschneideinheit haben. Diese Interaktion zwischen Laserschneideinheit und Vorverpackung während des Schneidvorgangs ist dann am besten, wenn zwischen den Laserschneideinheiten und den Vorverpackungen bezüglich der Transportrichtung keine Relativbewegung stattfindet.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Vorverpackungen während des Schneidvorgangs um ihre Längsachse rotieren. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Schneidpunkt, also der Brennpunkt des Lasers, an einer festen Stelle ist und sich der Behälter bewegt, um somit den jeweils aktuell zu schneidenden Bereich in den Brennpunkt zu bewegen. Diese Vorgehensweise ist vor allem bei Flaschen mit kreisrundem Querschnitt im Schnittbereich sehr vorteilhaft. Sollen Formflaschen, wie z. B. Flaschen mit einem im Wesentlichen unrunden Querschnitt im Schneidbereich geschnitten werden, so muss bei der Rotation des Behälters um seine Längsachse der Brennpunkt des Lasers verstellt werden, oder es müssen die Abstände zwischen der Laserschneideinheit und der Vorverpackung verändert werden, um jeweils den gewünschten Schnitt an der gewünschten Stelle vornehmen zu können. Die Abstandsänderung zwischen Laserschneideinheit und Vorverpackung kann entweder durch Bewegung der Vorverpackung oder durch Bewegung der Laserschneideinheit vollzogen werden.
Beim Schneiden ist es aber auch denkbar, weder den Abstand der Vorverpackung und Laserschneideinheit zu verändern, noch die Vorverpackung um ihre eigene Achse zu rotieren. Ein erfolgreiches Abschneiden des oberen Teils der Vorverpackung kann auch dann vollzogen werden, wenn bei gleichzeitiger Schwenkbewegung des Lasers von einer Seite zur anderen Seite der Vorverpackung, so dass der Brennpunkt des Lasers die Kontur der zu schneidenden Vorverpackung abfährt, seine Brennweite angepasst wird.
Ein vorteilhaftes Verfahren besteht darin, dass sich die Vorverpackungen während des Schneidvorgangs auf einer im Wesentlichen kreisförmigen Transportbahn befinden. Die Laserschneideinheiten können dann entweder fest angeordnet sein, oder sich auch mit den Vorverpackungen mitbewegen. Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Anzahl der Laserschneideinheiten gleich der Anzahl der sich auf der kreisförmigen Transportbahn befindlichen Behandlungsplätze, wie z. B. Drehteller, ist. Dadurch ist jeder zu schneidenden Vorverpackung eine Laserschneideinheit fest zugeordnet. Auf diese Weise ist ein extrem hoher Durchsatz und somit eine extrem hohe Leistung bezüglich des Ausstoßes der Kunststoffverpackungen möglich.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Vorverpackungen während des Schneidvorgangs zu Gruppen zusammengefasst werden, die sich gemeinsam entlang der Transportbahn bewegen und auch gemeinsam im Schneidmodul geschnitten werden. Diese gruppenweise Anordnung hat den Vorteil, dass nicht für jede sich im Schneidmodul befindliche Verpackung eine Laserschneideinheit zur Verfügung gestellt werden muss, so dass die Kosten des Schneidmoduls hier erheblich verringert werden können.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Geschwindigkeit der Gruppen von Vorverpackungen entlang der Transportbahn zum Zeitpunkt des Schneidvorgangs Null ist. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass während des Schneidvorgangs keine Störfaktoren wie z. B. Spiel der Behandlungsplätze während der Drehbewegung auftreten.
Es ist aber auch denkbar, dass sich die Vorverpackungen während des Scheidvorgangs auf einer im Wesentlichen linearen Transportbahn bewegen. So kann ein linearer Transport z. B. mittels einer Kette, an der Greifeinheiten befestigt sind, erfolgen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich die Laserschneideinheiten in Transportrichtung der Vorverpackungen bewegen, so dass während des Schneidvorgangs keine Relativbewegung zwischen Vorverpackungen und Laserschneideinheiten stattfindet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass eine sehr genaue Trennung des Verpackungsoberteils von der Kunststoffverpackung durchgeführt werden kann. Nach Abschluss des Schneidvorgangs bewegen sich die Laserschneideinheiten entgegen der Transportrichtung zur Startposition des Schneidvorgangs zurück. Dadurch fahren die Laserschneideinheiten eine in sich geschlossene Bahn ab, die von der Startposition des Schneidvorgangs über die Endposition desselben und der Ruheposition der Laserschneideinheiten hin zur Startposition führt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung findet zeitlich nach der Fertigstellung des streckgeblasenen Behälters und vor der Entfernung des Verpackungsoberteils ein Behandlungsvorgang statt. Dieser kann z. B. eine Etikettierung, eine Beschriftung, ein Reinigungsvorgang oder dergleichen sein. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass der Behälter vor der Entfernung des Verpackungsoberteils leichter handhabbar ist, vor allem dann, wenn es sich um sehr dünnwandige Verpackungen handelt. Eine leichtere Handhabung der Behälter heißt z. B., dass eine Fixierung der Verpackung am noch vorhandenen Halsteil durch beispielsweise Halsklammern, Halsinnengreifer oder dergleichen leicht möglich ist. Des Weiteren können v. a. dünnwandige Kunststoffverpackungen beim Etikettieren mit einem Innendruck beaufschlagt werden, so dass der Ausstattungsvorgang mit versteifter Wandung sehr exakt durchgeführt werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass eine Absaugung im Bereich des Schneidmoduls angebracht ist, die durch den Schneidvorgang entstehende Dämpfe entfernt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass eine Vorverpackung vor dem Schneiden in einem Schneidmodul, aber nach dem Herstellen in einer Blasmaschine, in einer Behandlungseinheit behandelt wird. Die Behandlungseinheit kann dabei z. B. eine Etikettiermaschine, eine Beschriftungsmaschine, eine Reinigungsmaschine oder dergleichen sein.
Bezüglich der Vorrichtung ergeben sich erfindungsgemäß folgende Vorteile.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Laserschneideinheiten an einem gemeinsamen Träger befestigt, was dazu führt, dass eine genaue Zuordnung bzw. eine feste Teilung der einzelnen Laserschneideinheiten untereinander vorhanden ist. Dies ist vor allem dann ein Vorteil, wenn sich der Träger zumindest teilweise entlang der Transportbahn der Vorverpackungen bewegt, da dann nur ein Träger angetrieben werden muss, der dann in gleicher Weise alle Laserschneideinheiten bewegt.
Eine besonders bevorzugte Vorrichtung besteht darin, dass sich zwischen der Blasmaschine und dem Schneidmodul eine Behandlungseinheit, wie z. B. ein Etikettiermodul, ein Beschriftungsmodul oder ein Reinigungsmodul, befindet. Dadurch können die Vorteile der Handhabung von flaschenähnlichen Behältern ausgenutzt werden. Die Vorverpackung kann z. B. beim Vorgang des Etikettierens von oben und von unten eingespannt werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Vorverpackungen zu Gruppen zusammengefasst sind, wobei im Schneidmodul so viele Laserschneideinheiten vorhanden sind, wie Vorverpackungen in einer Gruppierung Platz finden. Die Gruppierung findet bevorzugt in Werkstückträgern bzw. Gruppenträgern statt, die z. B. von Greifern oder am Boden angreifenden Werkstückträgern gebildet werden können. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Laserschneideinheiten gleich der Anzahl der Behandlungsplätze im Schneidmodul ist. Diese Anordnung hat besonders dann einen Vorteil, wenn sich die Vorverpackungen im Schneidmodul auf einer Kreisbahn bewegen. Dadurch ist jedem Behandlungsplatz fest eine Laserschneideinheit zugeordnet, so dass sich während der Bewegung der Vorverpackung entlang des Transportweges keine relative Bewegung zwischen den Laserschneideinheiten und den Vorverpackungen in Transportrichtung ergibt. Weiter ist erfindungsgemäß eine den Laserstrahl erzeugende Einheit vorhanden, deren Laserstrahl auf die verschiedenen Laserschneideinheiten aufgeteilt wird. Eine solche Aufteilung kann z. B. über Spiegel oder über optische Leiter erfolgen.
Vorzugsweise wird für die Durchführung des Verfahrens ein CO₂-Laser verwendet, da dieser die entsprechenden Leistungen im Brennpunkt zur Verfügung stellen kann. Es sind auch andere Laserarten denkbar, allerdings muss die jeweilige Peripherie bzw. die jeweilige Leistungsfähigkeit des Lasers für die zu verarbeitenden Produkte angepasst werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Schneidmodul Greifer auf, die die Vorverpackungen halten können. Als Greifer sind z. B. Boden-, Rumpf- oder Halsgreifer denkbar, die die Vorverpackungen jeweils an oder in den entsprechenden Bereichen erfassen. Als Halsgreifer sind z. B. übliche Neckhandlingklammern oder Mündungsinnengreifer zu verwenden. Als Bodengreifer sind z. B. handelsübliche, an die Vorverpackungen angepasste Werkstückträger denkbar.
Es ist aber auch denkbar, dass der Transport im Schneidmodul mittels Ketten erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass Vorverpackungen nach dem Austritt aus einer Blasmaschine und vor der Behandlung in einem Schneidmodul in einer Behandlungseinheit behandelt werden. Eine solche Behandlungseinheit kann z. B. ein Etikettiermodul, ein Beschriftungs- oder Bedruckungsmodul oder ein Reinigungsmodul sein. Auch andere Behandlungsvorgänge sind durchaus denkbar.
Eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnung erläutert.
Dabei zeigt:
1 eine Draufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemäßen Anlage,
2a bis 2d eine Detailansicht eines Schneidmoduls in jeweils unterschiedlichen Positionen,
3 eine Variante eines Schneidmoduls,
4 eine Draufsicht auf eine weitere Variante eines Schneidmoduls,
5 eine schematische Darstellung einer Maschinenanordnung mit Behandlungseinheit und Schneidmodul,
6 Darstellungen einer Kunststoffverpackung.
1 zeigt einen Teil einer Maschinenanordnung zum Herstellen von Kunststoffverpackungen 2. Die Anordnung zeigt einen Vorformlingspeicher 21, der Kunststoffvorformlinge als Schüttgut speichert. Von dort aus werden sie zu einer Vorformlingsorientierung 22 transportiert, wo sie sortiert und für die weitere Verarbeitung ausgerichtet werden, bevor sie über die Vorformlingszuführung 23 in Richtung des Heizofens 5 zugeführt werden. Am Eingang dieses Heizofens 5 befindet sich ein Sägezahnstern 24, der die gesteuerte Zufuhr regelt.
Im Heizofen 5 werden die Vorformlinge auf eine Orientierungstemperatur gebracht, wobei die Erwärmung mittels Infrarotstrahlern erfolgt. Bei der Übergabe der Vorformlinge vom Heizofen 5 an die Blasmaschine 6 über den Einlaufstern 25 weisen die Vorformlinge über ihren gesamten Umfang sowie ihre gesamte Höhe eine gewünschte Temperaturverteilung auf.
Die Vorformlinge werden in der Blasmaschine 6 mittels Hochdruckblasluft zu Kunststoffflaschen, den Vorverpackungen 16, ausgeformt. Der Ausformvorgang wird hier durch eine Reckstange unterstützt, die die Vorformlinge in axialer Richtung streckt. Die auf diese Weise hergestellten Vorverpackungen 16 werden mittels des Auslaufsterns 26 von der Blasmaschine 6 zum Schneidmodul 7 übergeben. Dort werden die Mündungsbereiche der Kunststoffflaschen von den Boden- und Rumpfbereichen getrennt, wodurch eine Weithalskunststoffverpackung entsteht. Die weitere Behandlung – also der Abtransport der Kunststoffverpackung 2 und der Verpackungsoberteile 17, sowie weitere Behandlungen wie Füllen oder Schließen der Kunststoffverpackungen 2 – sind hier nicht mehr gezeigt.
Die 2a bis 2d zeigen eine Ausgestaltung des Schneidmoduls 7 in verschiedenen Arbeitspositionen. Eine Transportbahn T, die z. B. eine Kette sein kann, wird an zwei Rollen 13, 13' endlos umlaufend geführt. Die Transportbahn T weist dabei hier nicht gezeigte Greifelemente, wie z. B. Greifer oder Werkstückträger auf, um die von der Blasmaschine 6 an das Schneidmodul 7 übergebenen Vorverpackungen 16 in Transportrichtung 9 zu führen.
Gegenüber der Transportbahn T befindet sich ein Halteblock 15, der mit einer als Aussparung ausgeführten Trägerführung 14 ausgestattet ist. In dieser Trägerführung 14 läuft geführt ein Träger 11, an dem sechs Laserschneideinheiten 8 befestigt sind. Diese werden von einem hier nicht gezeigten Laser 3 mit kohärenter elektromagnetischer Strahlung gespeist.
Die 2a zeigt eine Position des Trägers 11, in der der Abstand zwischen den Laserschneideinheiten 8 und den Vorverpackungen A bis F so gewählt ist, das ein Schneidvorgang durchgeführt werden kann. Während des Schneidvorgangs ist der Brennpunkt der Laserschneideinheiten 8 so ausgerichtet, dass er mit der Position der Wandung der Vorverpackungen A bis F übereinstimmt. Jeder Vorverpackung A bis F ist dabei eine Laserschneideinheit 8 zugeordnet. Während des Schneidvorgangs rotieren die Vorverpackungen A bis F um ihre eigene Längsachse X.
2b zeigt eine Position im Schneidmodul 7, an der der Schneidvorgang gerade beendet wird. Während des Schneidvorgangs, also des Zeitraums zwischen der Position in 2a und der Position in 2b, bewegen sich der Träger 11 mit den daran befestigten Laserschneideinheiten 8 und die Vorverpackungen A bis F synchron in Transportrichtung 9.
Am Ende des Schneidvorgangs gemäß der Position in 2b wird der Träger 11 mit den daran angebrachten Laserschneideinheiten 8 entlang der Trägerführung 14 in Richtung 10 verfahren, so dass ein Abstand zwischen den Vorverpackungen A bis F entsteht, der für einen Schneidvorgang nicht mehr praktikabel ist. Sind von dem Träger 11 und den Laserschneideinheiten 8 Positionen eingenommen, die ein Schneiden der Vorverpackungen A bis F nicht ermöglichen, so kann die Energiezufuhr vom Laser 3 zu den Laserschneideinheiten 8 reduziert oder abgestellt werden.
Während sich die Vorverpackungen A bis F und A' bis F' in Transportrichtung 9 entlang der Transportbahn T von einer Position gemäß 2c zu einer Position gemäß 2d weiter bewegen, wird der Träger 11 entlang der Trägerführung 14 in Richtung 9' zur Startposition des Schneidvorgangs bewegt. Hat der Träger 11 seine Schneidposition gemäß 2d fast erreicht, so sind die inzwischen geschnittenen Behälter A bis F so weit transportiert worden, dass nun eine Interaktion der Laserschneideinheiten 8 mit den Vorverpackungen A' bis F' stattfinden kann. Dazu muss in einem letzten Schritt der Träger 11 in Richtung 10' zu den Vorverpackungen A' bis F' zugestellt werden. Die für den nächsten Schneidvorgang vorgesehene Vorverpackung A'' befindet sich bereits auf der Transportbahn T.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es auch denkbar, dass die Trägerführung 14 nicht wie im Beispiel gemäß den 2a bis 2d auf einer ovalen Bahn endlos umläuft, sondern dass der Träger 11 in einer linearen Trägerführung 14 hin und her bewegt wird. In beiden Fällen ist es selbstverständlich möglich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit in Transportrichtung und entgegen der Transportrichtung gleich ist oder sich unterscheidet.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schneidmoduls 7. Hier ist die Transportbahn T kreisförmig angeordnet, wobei sich auf ihr Gruppenträger 12, 12' und 12'' befinden. Die Gruppenträger 12, 12' und 12'' weisen Aussparungen 20 auf, in die Vorverpackungen 16 eingebracht werden können. Die Vorverpackungen 16 werden dabei von dem hier nicht gezeigten Auslaufstern 26 der Blasmaschine 6 an den Übergabestern 19 des Schneidmoduls 7 übergeben, wobei der Übergabestern 19 einen Transfer der Vorverpackungen 16 in die Aussparungen 20 der Gruppenträger 12, 12' und 12'' vornimmt. In der folgenden Beschreibung dieser Ausführungsform werden die Positionen in Grad angegeben, wobei die Übergabe der Vorverpackungen 16 von dem Übergabestern 19 an die Gruppenträger 12, 12', 12'' an der Position 0° erfolgt und die weitere Entwicklung der Positionen entgegen dem Uhrzeigersinn stattfinden. Zum Zeitpunkt der Übergabe von Vorverpackungen 16 an den Gruppenträger 12 bewegt sich dieser mit synchroner Geschwindigkeit zum Übergabestern 19. Nachdem alle Aussparungen 20 des Gruppenträgers 12 mit Vorverpackungen 16 befüllt und von oben hier nicht gezeigte Mündungsdorne in die Vorverpackungen 16 eingeführt sind, bewegt sich dieser entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung der Position 180°, da sich dort der Träger 11 mit den zugeordneten Laserschneideinheiten 8 und dem Laser 3 befindet. Die Geschwindigkeit des Gruppenträgers 12 steigt bis zur Erreichung der Position 90° immer mehr an und wird dann von der Position 90° bis zur Position 180° wieder abgebremst, so dass beim Erreichen einer Position, wie sie in der 3 der Gruppenträger 12'' einnimmt, die Geschwindigkeit Null beträgt, so dass beim Schneidvorgang zwischen den Laserschneideinheiten 8 und den Vorverpackungen 16a bis 16f keine Relativbewegung bezüglich der Transportbahn T stattfindet.
Nach der Durchführung des Schneidvorgangs bewegt sich der Gruppenträger 12, 12', 12'' weiter entgegen dem Uhrzeigersinn auf der Transportbahn T in Richtung der 270° Position, von wo aus eine Entnahme der Kunststoffverpackung 2 und des Verpackungsoberteils 18 vorgenommen wird. Die Entnahme wird mittels eines analog zum Übergabestern 19 ausgeführten Transfersterns vorgenommen, der hier in 3 nicht gezeigt ist.
4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Schneidmoduls 7. Das Schneidmodul 7 weist einen Übergabestern 19, eine kreisrunde Transportbahn T sowie einen Abgabestern 39 auf. Auf der Transportbahn T befinden sich zwölf Behandlungsplätze 38, wobei zwischen dem Übergabestern 19 und dem Abgabestern 39 jeweils elf Behandlungsplätze 38 mit Vorverpackungen 16 besetzt sind. Die Vorverpackungen 16 werden vom Auslaufstern 26 der Blasmaschine 6, der hier nicht gezeigt ist, an den Übergabestern 19 übergeben, der sie jeweils an einen Behandlungsplatz 38 übergibt. Die Vorverpackungen 16 werden dann mit Dornen beaufschlagt, die sie von oben zentrieren und ein Einspannen zwischen den Behandlungsplätzen 38 und den Dornen ermöglichen.
Die Behandlungsplätze 38 sind mit einem Rotationsantrieb versehen, so dass sich die darauf befindlichen Vorverpackungen 16 um ihre eigene Längsachse X drehen können. Jedem Behandlungsplatz 38 ist eine Laserschneideinheit 8 fest zugeordnet, die den jeweiligen Schneidvorgang zwischen der Übergabe der Behälter und der Abgabe der Behälter durchführt. Im Zentrum des Schneidmoduls 7 ist ein Laser 3 angeordnet, dessen Strahl auf die Laserschneideinheiten 8 verteilt wird.
Dieses Schneidmodul 7 ist in einem hier nicht gezeigten Gehäuse untergebracht, das an eine Absaugung angeschlossen ist, die die beim Schneidvorgang entstehenden Dämpfe abführt.
Eine Weiterbildung dieses Schneidmoduls 7 und eine Einordnung in eine Maschinenzusammensetzung ist in 5 dargestellt. Man erkannt eine Blasmaschine 6, aus der die fertig hergestellten Vorverpackungen 16 über den Auslaufstern 26 und eine Zwischentransportstrecke 27 einer Behandlungseinheit 30 zugeführt werden. Die Behandlungseinheit 30 umfasst einen Behältertisch 28 sowie ein Etikettiermodul 31 und ein Laserbeschriftungsmodul 32. Die beiden Module 31, 32 sind an der Peripherie des Behältertisches 28 angebracht und führen Behandlungsvorgänge an den Vorverpackungen 16 durch. Bei den durch die Blasmaschine 6 hergestellten Vorverpackungen 16 handelt es sich im Wesentlichen um rechteckige Formflaschen. Nachdem die Vorverpackungen 16 etikettiert und laserbeschriftet sind, werden sie von der Behandlungseinheit 30 an das Schneidmodul 7 übergeben. Eine Klammer hält die Mündung der Vorverpackung 16 fest. Im Schneidmodul 7 werden sie im Segment A geschnitten, so dass zweiteilige Verpackungen 17 entstehen, wobei die Verpackungsoberteile 18 von hier nicht gezeigten Klammern gehalten werden und sich die Kunststoffverpackungen 2 auf Behandlungsplätzen 38 befinden. In einer Übergabestelle 40 wird die zweiteilige Verpackung 17 in eine Kunststoffverpackung 2 und ein Verpackungsoberteil 18 getrennt. Das Verpackungsoberteil 18 wird im Schneidmodul 7 weiter transportiert und an einer hier nicht gezeigten Ausschleusestelle ausgeschieden. Die fertigen Kunststoffverpackungen 2 werden hingegen an den Abgabestern 39 übergeben und aus der Maschinenanordnung gefahren. Eine weitere Behandlung der Kunststoffverpackungen 2 kann z. B. ein Füllen mit einem flüssigen Füllgut oder bevorzugt mit festen Gegenständen, wie z. B. Pralinen, Keksen oder sonstigem Gebäck beinhalten. Außerdem schließt sich dann vorteilhafterweise ein ebenfalls nicht gezeigtes Verschließorgan an.
Die Behandlungseinheit 30 kann sich sowohl, wie in 5 gezeigt, zwischen der Blasmaschine 6 und dem Schneidmodul 7 befinden, als auch erst nach dem Schneidmodul 7 angebracht sein.
6 zeigt eine beispielhafte Vorverpackung 16 wie sie in einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann. Dabei teilt sich die Vorverpackung 16 in einen Rumpfbereich und einen Mündungsbereich auf, wobei der Rumpfbereich die spätere Kunststoffverpackung 2, sowie der Mindungsbereich das Verpackungsoberteil 18 bildet. Die hier herzustellende Kunststoffverpackung 2 ist eine Formflasche mit nicht rundem Querschnitt wie in 6a in der Draufsicht der Vorverpackung 16 zu sehen ist. 6b zeigt eine bereits geschnittene zweiteilige Verpackung 17.
Werden solche Formbehälter in einem erfindungsgemäßen Schneidmodul 7 behandelt, so wird schnell klar, dass bei einer Drehung der Vorverpackung um ihre eigene Achse X in einem Schneidmodul 7 mit fest zugeordneten Laserschneideinheiten 8 eine je nach Drehposition der Vorverpackung 16 unterschiedliche Abstandssituation zwischen dem Umfang der Vorverpackung 16 und der Laserschneideinheit 8 vorliegt. In solchen Fällen ist es notwendig, dass entweder der Abstand zwischen der Laserschneideinheit 8 und der Vorverpackung 16 oder der Brennpunkt der Laserschneideinheiten 8 verändert werden kann. Nur dadurch ist gewährleistet, dass sich der Brennpunkt der Laserschneideinheit 8 bei der Drehung der Vorverpackung 16 um die eigene Längsachse X jeweils genau am Umfangsrand befindet.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kunststoffverpackungen (2) mit den Schritten: Bereitstellen eines erwärmten Vorformlings, Formen eines Vorformlings zu einer flaschenähnlichen Vorverpackung (16) und Entfernen eines Verpackungsoberteils (18) dieser Vorverpackung (16) in einem Schneidmodul (7), wobei das Entfernen des Verpackungsoberteils (18) der Vorverpackung (16) mittels mindestens einer Laserschneideinheit (8) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorverpackungen (16) gleichzeitig mit jeweils einer Laserschneideinheit (8) behandelt werden, wobei sich die Laserschneideinheiten (8) während des Schneidvorgangs entlang der Transportbahn (T) der Vorverpackungen (16) bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während des Schneidvorgangs keine Relativbewegung zwischen den Laserschneideinheiten (8) und den Vorverpackungen (16) bezüglich der Transportrichtung (9) stattfindet.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverpackungen (16) während des Schneidvorgangs um ihre Längsachse (X) rotieren.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorverpackungen (16) während des Scheidvorgangs auf einer im Wesentlichen kreisförmigen Transportbahn (T) bewegen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ververpackungen (16) sowie die Laserschneideinheiten (8) während des Scheidvorgangs auf einer im Wesentlichen kreisförmigen Transportbahn (T) bewegen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Laserschneideinheiten (8) kleiner oder gleich der Anzahl der sich auf der kreisförmigen Transportbahn (T) befindlichen Vorverpackungen (16) ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorverpackungen (16) gleichmäßig entlang der kreisförmigen Transportbahn (T) bewegen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverpackungen (16) zu Gruppen zusammengefasst sind, die sich gemeinsam entlang der kreisförmigen Transportbahn (T) bewegen, wobei die Geschwindigkeit der Gruppen von ihrer Position auf der Transportbahn (T) abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Gruppen entlang der Transportbahn (T) zum Zeitpunkt des Schneidvorgangs Null ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil der Gruppen entlang der Transportbahn (T) von der Übergabe der Vorverpackungen (16) an das Schneidmodul (7) bis zur Position, an der der Schneidvorgang durchgeführt wird, zuerst einen ansteigenden Verlauf auf eine Maximalgeschwindigkeit, die größer ist, als die Geschwindigkeit bei der Übergabe der Vorverpackungen (16), sowie dann einen absteigenden Verlauf bis hin zum Stillstand während des Schneidvorgangs verzeichnet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil der Gruppen entlang der Transportbahn (T) von der Position, an der der Schneidvorgang durchgeführt wird, bis zur Abgabe der Kunststoffverpackungen (2), zuerst einen ansteigenden Verlauf auf eine Maximalgeschwindigkeit sowie dann einen absteigenden Verlauf bis hin zu einer Abgabegeschwindigkeit, die in etwa der Übergabegeschwindigkeit entspricht, verzeichnet.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorverpackungen (16) während des Schneidvorgangs auf einer im Wesentlichen linearen Transportbahn (T) befinden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorverpackungen (16) in fester Teilung und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Transportrichtung (9) bewegen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Laserschneideinheiten (8) zumindest teilweise entlang der Transportbahn (T) der Vorverpackungen (16) bewegen, sodass von der Startposition bis zur Endposition des Schneidvorganges keine Relativbewegung zwischen Vorverpackungen (16) und Laserschneideinheiten (8) in Transportrichtung (9) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneideinheiten (8) nach Abschluss des Schneidvorganges entgegen der Transportrichtung (9) zur Startposition des Schneidvorganges zurückbewegt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor dem Entfernen des Verpackungsoberteils (18) ein Behandlungsvorgang stattfindet, wie z. B. eine Etikettierung, eine Beschriftung, eine Reinigung oder dergleichen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schneidvorgangs eine Veränderung der Brennweite der Laserschneideinheiten (8) vorgenommen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schneidvorgangs der Abstand von einer Laserschneideinheit (8) zur zugeordneten Vorverpackung (16) verändert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorverpackungen (16) zumindest im Schneidmodul (7) auf Behandlungsplätzen (38) befinden, die sie im Bereich des Bodens halten und von Greifern im Bereich des Verpackungsoberteils (18) gehalten werden, wobei die Transportbahn (T') der geschnittenen Kunststoffbehälter (2) mit der Transportbahn (T) der Verpackungsoberteile (18) nach dem Schneidvorgang zumindest teilweise differiert.
Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffverpackungen (2) bestehend aus einem Heizofen (5) für Vorformlinge, einer Blasmaschine (6) zur Herstellung einer Vorverpackung (16), einem Laser (3) sowie einem Schneidmodul (7), wobei das Schneidmodul (7) ein Laserschneidmodul ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserschneidmodul mindestens zwei bewegliche Laserschneideinheiten (8) umfasst, wobei der Strahl des Lasers (3) auf die mindestens zwei Laserschneideinheiten (8) aufteilbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneideinheiten (8) an einem gemeinsamen Träger (11) befestigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) zumindest teilweise entlang der Transportbahn (T) der Vorverpackungen (16) bewegbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sich bezüglich des Verarbeitungsweges zwischen der Blasmaschine (6) und dem Schneidmodul (7) eine Behandlungseinheit (30) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinheit (30) ein Etikettiermodul (31), ein Beschriftungsmodul (32), ein Reinigungsmodul oder dergleichen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverpackungen (16) gruppiert sind, wobei die Anzahl der Vorverpackungen (16) in einer Gruppe gleich der Anzahl der Laserschneideinheiten (8) im Schneidmodul (7) ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Laserschneideinheiten (8) gleich der Anzahl der Behandlungsplätze (38) im Schneidmodul (7) ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (3) ein CO2-Laser ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmodul (7) mit Greifern ausgestattet ist, die die Vorverpackungen (16) halten können.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer Boden- und/oder Rumpf- und/oder Halsgreifer umfassen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmodul (7) eine Kette zum Transportieren der Vorverpackungen (16) umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmodul (7) Behandlungsplätze (38) umfasst, wobei jeder Behandlungsplatz (38) mit einem Rotationsantrieb versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsantriebe von Servomotoren, Schrittmotoren oder dergleichen gebildet werden.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugung vorhanden ist, die den beim Laserschneiden entstehenden Rauch absaugt.
Kunststoffverpackung (2) dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt wurde.