DE102006051929B4 - Thermoformmaschine - Google Patents

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Abstract

Thermoformmaschine, umfassend eine Heizeinrichtung (2), eine Siegeleinrichtung (3), welche an der Heizeinrichtung (2) angeordnet ist, und eine Deckfolie (11) auf ein Behältnis (10) siegelt, eine Kolbeneinheit (4), die mit der Heizeinrichtung (2) verbunden ist, und eine auf die Kolbeneinheit (4) wirkende Druckeinrichtung, wobei die Druckeinrichtung einen mit Gas gefüllten Druckraum (7) umfasst, welcher mit der Kolbeneinheit (4) verbunden ist, umfassend eine Vielzahl von Siegeleinrichtungen (3), welche jeweils eine eigene Kolbeneinheit (4) umfassen, wobei die Druckeinrichtung einen gemeinsamen Druckraum (7) umfasst, welcher mit jeder der Kolbeneinheiten (4) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Hubeinheit (12), um ein zu siegelndes Behältnis (10) und eine Deckfolie (11) von unten gegen die Siegeleinrichtung (3) zu drücken, wobei die Heizeinrichtung (2) an der Kolbeneinheit (4) befestigt und durch diese gemeinsam mit der Siegeleinrichtung (3) bewegbar ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Thermoformmaschine mit einer Siegeleinrichtung, welche eine Deckelfolie o.Ä. auf einen Behälter siegelt.
  • Aus der DE 197 37 503 A1 ist eine Thermoformmaschine bekannt, welche becherförmige Behälter aus einer thermoverformbaren Folienbahn herstellt, diese Becher befüllt und anschließend mit einer Deckfolie versiegelt. Hierzu ist eine Einrichtung zum Heißsiegeln der Deckfolie vorgesehen, welche auf die unterhalb der Heißsiegeleinrichtung zugeführten Becher abgesenkt wird, um die Deckfolie auf den Becher zu siegeln. Hierbei wurde jedoch festgestellt, dass insbesondere abhängig von den Dickenschwankungen der Becher- und Deckfolie die Heißsiegelung unterschiedlich ist, was dazu führen kann, dass der Becher zu fest zugesiegelt ist, oder auch nur teilweise angesiegelt wird. Dies führt zu Schwierigkeiten beim Öffnen des Bechers, so dass man den aufgesiegelten Deckel nicht abbekommt oder er beim Öffnen einreißt.
  • Ferner ist aus DE 28 52 727 A1 eine Thermoformmaschine bekannt, die eine Heizeinrichtung, eine Siegeleinrichtung, welche an der Heizeinrichtung angeordnet ist und eine Deckfolie auf ein Behältnis siegelt, eine Kolbeneinheit, die zu einer Einwirkung auf die Siegeleinrichtung vorgesehen ist, und eine auf die Kolbeneinheit wirkende Druckeinrichtung umfasst, wobei die Druckeinrichtung einen mit Gas gefüllten Druckraum umfasst, welcher mit der Kolbeneinheit verbunden ist. Ferner umfasst die Thermoformmaschine aus der DE 28 52 727 A1 eine Vielzahl von Siegeleinrichtungen, welche jeweils eine eigene Kolbeneinheit umfassen, wobei die Druckeinrichtung einen gemeinsamen Druckraum umfasst, welcher mit jeder der Kolbeneinheiten verbunden ist. Des Weiteren weist die Thermoformmaschine aus der DE 28 52 727 A1 eine Hubeinheit mit Mitteln zur Bewegung, die dazu vorgesehen ist, die Siegeleinrichtung von oben auf das zu siegelnde Behältnis und die Deckfolie zu bewegen und zusammen mit der Kolbeneinheit von oben auf das zu siegelnde Behältnis und die Deckfolie zu drücken, wobei die Kolbeneinheit in Richtung der Siegeleinrichtung ein balliges Ende aufweist, das zu einer Anlage an einem Flansch, der auf die Siegeleinrichtung einwirkt, vorgesehen ist.
  • Aus DE 30 11 627 A1 ist ferner ebenfalls bereits eine Thermoformmaschine, die eine Heizeinrichtung, eine Siegeleinrichtung, welche an der Heizeinrichtung angeordnet ist und eine Deckfolie auf ein Behältnis siegelt, eine Kolbeneinheit, die zu einer Einwirkung auf die Siegeleinrichtung vorgesehen ist, und eine auf die Kolbeneinheit wirkende Druckeinrichtung umfasst, wobei die Druckeinrichtung einen mit Gas gefüllten Druckraum umfasst, welcher mit der Kolbeneinheit verbunden ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Thermoformmaschine mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines konstruktiv einfachen und kompakten Aufbaus bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass sie eine Siegeleinrichtung umfasst, welche mit einer wegunabhängigen konstanten Siegelkraft einen Deckel auf ein Behältnis, wie z.B. einen Becher, siegeln kann. Hierzu weist die Maschine erfindungsgemäß eine Druckeinrichtung auf, welche einen mit Gas gefüllten Druckraum umfasst. Aufgrund der Kompressibilität des Gases kann somit bei Kontakt der Siegeleinrichtung mit der Deckfolie bzw. dem zu versiegelnden Behältnis eine Elastizität beim Siegelvorgang erreicht werden, wodurch insbesondere Dickenschwankungen des Behältnisses kompensiert werden. Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine ist dabei besonders einfach und kompakt aufgebaut.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Thermoformmaschine eine Regelungseinrichtung zur stufenlosen Regelung des Drucks im Druckraum. Dadurch kann eine schnelle und einfache Anpassung der Maschine an unterschiedliche zu versiegelnde Produkte bzw. Folien bereitgestellt werden. Durch die Regelung des Drucks im Druckraum kann dabei eine unterschiedliche Siegelkraft der Siegeleinrichtung einfach und kostengünstig bereitgestellt werden. Die Regelungseinrichtung ist dabei besonders bevorzugt eine verstellbare Drosseleinrichtung oder ein einstellbares Druckbegrenzungsventil, mit welchem ein vorbestimmter oberer Druck im Druckraum vorgegeben werden kann.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Thermoformmaschine eine Vielzahl von Siegeleinrichtungen, welche jeweils eine eigene Kolbeneinheit umfassen. Dabei ist erfindungsgemäß ein Druckraum der Druckeinrichtung mit jeder der Kolbeneinheiten der Vielzahl von Siegeleinrichtungen verbunden. Dadurch kann eine Maschine bereitgestellt werden, welche gleichzeitig eine Vielzahl von Behältnissen mit einer Deckfolie o.Ä. versiegeln kann, wobei für alle Siegeleinrichtungen ein gleicher Druck und somit eine gleiche konstante Siegelkraft bereitgestellt werden kann. Der Aufbau der Maschine kann dabei sehr einfach und kostengünstig ausgeführt werden.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Kolbeneinheit einen Zylinder, welcher in einer Führung mit einem kleinen Spiel angeordnet ist. Dieses kleine Spiel ermöglicht es, dass die Kolbeneinheit, an welcher die Siegeleinrichtung angeordnet ist, sich etwas zur senkrechten Siegelrichtung neigen kann, wodurch eine automatische Anpassung der Siegeleinrichtung an beispielsweise leicht schräg stehende zu siegelnde Behältnisse möglich ist. Insbesondere im Zusammenhang mit der Konstanthaltung der Siegelkraft der Siegeleinrichtung kann dabei ein sicheres und beschädigungsfreies Versiegeln von Behältnissen, auch wenn diese nicht vollständig waagerecht zugeführt werden, sichergestellt werden.
  • Um eine schnelle und einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Maschine an unterschiedliche Behältnisse zu ermöglichen, ist die Siegeleinrichtung vorzugsweise an der Heizeinrichtung lösbar angeordnet. Somit kann durch einen schnellen Austausch der Siegeleinrichtung eine einfache und schnelle Umrüstung der Maschine auf ein neues zu versiegelndes Behältnis erreicht werden.
  • Als Gas in der Druckeinrichtung wird vorzugsweise Luft oder Stickstoff verwendet.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Maschine eine Hubeinheit, um ein zu versiegelndes Behältnis von unten an die Siegeleinrichtung heranzufahren. Hierdurch kann insbesondere der Aufbau der Siegeleinrichtung sehr einfach ausgestaltet werden, da keine Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Siegeleinrichtung notwendig ist. Die Siegeleinrichtung wird lediglich durch den im Druckraum aufgebauten Gasdruck in eine vorbestimmte Stellung positioniert, und anschließend das zu versiegelnde Behältnis von unten an die Siegeleinrichtung herangeführt.
  • Vorzugsweise umfasst die Kolbeneinheit eine erste Kolbenfläche, welche mit dem Gas im Druckraum im Kontakt ist, und eine zweite Kolbenfläche, welche an einem Anschlag eine Bewegung der Kolbeneinheit begrenzt.
  • Die Siegeleinrichtung ist besonders bevorzugt ringförmig oder auch flächig ausgebildet, so dass ein Behältnis, wie z.B. ein Becher, mit einer Deckfolie, welche zwischen Becher und Siegeleinrichtung zugeführt wird, versiegelt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine kann insbesondere auch in einer Gesamtmaschine verwendet werden, welche beispielsweise aus einer Folie in einem ersten Schritt becherförmige Behälter formt, anschließend diese Behälter mit einem Artikel, z.B. Joghurt oder Trockennahrungsmittel, befüllt, und dann diese Behälter mit einer Deckfolie versiegelt werden. Da die erfindungsgemäße Thermoformmaschine sehr kompakt und einfach aufgebaut ist, kann sie problemlos in derartige Gesamtmaschinen eingebaut werden.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Thermoformmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
    • 1 eine schematische Schnittansicht einer Thermoformmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die einzige 1 eine Thermoformmaschine 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
  • Wie in aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Thermoformmaschine 1 zwei nebeneinander angeordnete Thermoeinheiten 1a, 1b, welche gleich aufgebaut sind und deren Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Jede Thermoeinheit 1a, 1b umfasst eine Heizeinrichtung 2, an welcher lösbar eine Siegeleinrichtung 3 befestigt ist. Die Siegeleinrichtung 3 kann dadurch einfach von der Heizeinrichtung 2 gelöst werden und gegen eine andere Siegeleinrichtung ausgetauscht werden. Die Siegeleinrichtung 3 dieses Ausführungsbeispiels weist ein ringförmiges Endstück auf, welches einen Durchmesser entsprechend dem Siegelrand eines Bechers 10 hat, der mit einer Deckfolie 11 versiegelt werden soll. Jede Thermoeinheit 1a, 1b umfasst ferner eine Kolbeneinheit 4, welche in diesem Ausführungsbeispiel aus im Wesentlichen vier Teilen zusammengebaut ist. Die Heizeinrichtung 2 ist an der Kolbeneinheit 4 befestigt und wird durch diese gemeinsam mit der Siegeleinrichtung 3 in Längsrichtung X-X der Kolbeneinheit 4 nach unten bzw. nach oben bewegt. Die Kolbeneinheit 4 umfasst eine erste Kolbenfläche 4a, eine zweite Kolbenfläche 4b mit einem etwas größeren Durchmesser als der der ersten Kolbenfläche 4a, einen Verbindungszylinder 4d, welcher zwischen der ersten Kolbenfläche 4a und der zweiten Kolbenfläche 4b angeordnet ist, sowie einen Zylinder 4c. Der Zylinder 4c ist in einer Führung 5a eines Aufnahmeblocks 5 geführt. Dabei ist ein Spalt 5b zwischen dem Zylinder 4c und der Führung 5a vorhanden. In 1 ist dieser Spalt übertrieben dargestellt. Ferner umfasst die Thermoformmaschine 1 eine Deckplatte 6, welche an dem Aufnahmeblock 5 fixiert ist. In der Deckplatte 6 ist ein Druckraum 7 gebildet, in welchem ein Gas, z.B. Luft, aufgenommen ist. Der Druckraum 7 ist über eine Leitung mit einer Druckquelle 8 verbunden. Zwischen der Druckquelle 8 und dem Druckraum 7 ist ferner ein Druckregelventil 9 vorgesehen, um einen Druck P im Druckraum 7 einzustellen. Wie aus 1 ersichtlich ist, befindet sich die erste Kolbenfläche 4a der Kolbeneinheit 4 mit dem Druckraum 7 in Verbindung. Um eine Leckage aus dem Druckraum 7 zu vermeiden, ist an der ersten Kolbenfläche 4a ein Kolbendichtring 14 vorgesehen.
  • Die Thermoformmaschine 1 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst ferner eine Hubeinheit 12, auf welcher die mit der Deckfolie 11 zu verschließenden Becher 10 zugeführt werden. Die Hubeinheit 12 kann dabei in Richtung des Pfeils B angehoben und wieder abgesenkt werden, um den Becher 10 mitsamt der Deckfolie 11 gegen die heiße Siegeleinrichtung 3 zu drücken. Die derart versiegelten Becher 10 werden dann, wie durch den Pfeil C angedeutet, waagerecht aus der Thermoformmaschine gefördert.
  • Am Aufnahmeblock 5 ist ferner ein Anschlag 15 vorgesehen, welcher als Anschlag für die zweite Kolbenfläche 4b der Kolbeneinheit 4 dient. Dadurch wird eine Bewegung der Kolbeneinheit 4 nach unten begrenzt.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Thermoformmaschine 1 ist dabei wie folgt. In einem ersten Schritt wird von einer nicht gezeigten Regeleinrichtung ein Druckwert für den Druckraum 7 in Abhängigkeit von den zu verschließenden Bechern 10 vorgegeben. Hierzu wird von der Druckquelle 8, z.B. einem Verdichter, unter Druck stehendes Gas durch das Druckregelventil 9 in den Druckraum 7 zugeführt. Mittels des Druckregelventils 9 wird dabei der Druckwert P im Druckraum 7 geregelt. Zur Überwachung des Drucks im Druckraum 7 sind in diesem beispielsweise Drucksensoren vorgesehen. Durch den Druck P im Druckraum 7 wird die Kolbeneinheit 4, wie durch den Pfeil A angedeutet, nach unten bewegt. Die Bewegung der Kolbeneinheit 4 wird dabei durch den Anschlag 15, gegen welchen die zweite Kolbenfläche 4b anschlägt, begrenzt. Da der Druck im Druckraum 7 ständig aufrechterhalten wird, bleibt die Kolbeneinheit 4 in der in 1 gezeigten Position, in welcher die zweite Kolbenfläche 4b am Anschlag 15 anliegt. Weiter wurde die Heizeinrichtung 2 betätigt, um mittels Wärmeübertragung von der Heizeinrichtung 2 die Siegeleinrichtung 3 zu erwärmen. Durch die separate Heizeinrichtung 2 kann somit die Siegeleinrichtung 3, welche mittels Wärmeleitung durch die Heizeinrichtung 2 erwärmt wird, einfach ausgetauscht werden, falls Behältnisse mit anderen Formen versiegelt werden sollen. In einem nächsten Schritt werden die mit einem Produkt, wie z.B. Joghurt, gefüllten Becher 10 mit einer lose aufgelegten Deckfolie 11 unter die Siegeleinrichtung 3 zugeführt. Dies kann beispielsweise mit einem Greifer o.Ä. erfolgen. Die Becher 10 sind auf der Hubeinheit 12 angeordnet und werden dann mittels der Hubeinrichtung 12, wie durch den Pfeil B angedeutet, nach oben gegen die heiße Siegeleinrichtung 3 gedrückt. Dadurch wird die Deckfolie 11 auf den Becher 10 gesiegelt. Da die Siegeleinrichtung 3 über die Heizeinrichtung 2 und die Kolbeneinheit 4 während des Andrückens des Bechers 10 durch die Hubeinheit 12 mit dem Druckraum 7 verbunden ist, kann eine Federung der Andrückkraft des Bechers 10 erreicht werden, da das im Druckraum 7 befindliche Gas kompressibel ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Becher 10 nicht mit einer zu großen Kraft gegen die Siegeleinrichtung 3 gedrückt wird, wodurch er unzureichend oder zu stark gesiegelt wird. Die Kompressibilität des im Druckraum 7 vorhandenen Gases stellt somit sicher, dass die Siegeleinrichtung 3 eine gewisse Elastizität aufweist, so dass beispielsweise ein großer Hub der Hubeinheit 12 kompensiert werden kann, indem die Siegeleinrichtung 3 nach oben ausweichen kann. Ebenso können Dickenschwankungen des Siegelrandes von Becher und Deckfolie zuverlässig ausgeglichen werden. Der Druckraum 7 wirkt somit ähnlich einem Gasfederzylinder.
  • Bei der in 1 gezeigten Thermoformmaschine sind zwei Siegeleinrichtungen 3 dargestellt, welche nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Siegeleinrichtungen 3 sind identisch aufgebaut und ihre jeweils erste Kolbenfläche 4a der Kolbeneinheit 4 ist mit dem gemeinsamen Druckraum 7 verbunden. Dadurch wird sichergestellt, dass für jede Siegeleinrichtung 3 der gleiche Druck P und somit die gleichen Siegelkräfte vorhanden sind. Der Aufbau der Thermoformmaschine kann dabei sehr einfach und kostengünstig sein, da lediglich Verbindungsbohrungen zu den jeweiligen Kolbeneinheiten 4 der Siegeleinrichtungen 3 notwendig sind. Es sei angemerkt, dass die Thermoformmaschine selbstverständlich auch noch mehr als nur zwei Siegeleinrichtungen aufweisen kann. Die Siegeleinrichtungen können dabei nebeneinander und/oder auch hintereinander angeordnet werden. Beispielsweise könnten die Siegeleinrichtungen mehrreihig neben- und hintereinander angeordnet werden, so dass eine gesamte Palette von z.B. Joghurtbechern gleichzeitig mit einer Deckfolie versiegelt werden kann. Somit können erfindungsgemäß eine Vielzahl von Behältnissen mit einer Deckfolie o.Ä. versiegelt werden, wobei auf einfache Weise für jede Siegeleinrichtung sichergestellt werden kann, dass die gleichen Federungs- bzw. Siegelkräfte vorhanden sind. Hierdurch wird ein sicheres und konstantes Verschließen der Becher 10 erreicht.

Claims (8)

  1. Thermoformmaschine, umfassend eine Heizeinrichtung (2), eine Siegeleinrichtung (3), welche an der Heizeinrichtung (2) angeordnet ist, und eine Deckfolie (11) auf ein Behältnis (10) siegelt, eine Kolbeneinheit (4), die mit der Heizeinrichtung (2) verbunden ist, und eine auf die Kolbeneinheit (4) wirkende Druckeinrichtung, wobei die Druckeinrichtung einen mit Gas gefüllten Druckraum (7) umfasst, welcher mit der Kolbeneinheit (4) verbunden ist, umfassend eine Vielzahl von Siegeleinrichtungen (3), welche jeweils eine eigene Kolbeneinheit (4) umfassen, wobei die Druckeinrichtung einen gemeinsamen Druckraum (7) umfasst, welcher mit jeder der Kolbeneinheiten (4) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Hubeinheit (12), um ein zu siegelndes Behältnis (10) und eine Deckfolie (11) von unten gegen die Siegeleinrichtung (3) zu drücken, wobei die Heizeinrichtung (2) an der Kolbeneinheit (4) befestigt und durch diese gemeinsam mit der Siegeleinrichtung (3) bewegbar ist.
  2. Thermoformmaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Regeleinrichtung (9), um den Druck im Druckraum (7) stufenlos zu regeln.
  3. Thermoformmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) ein einstellbares Druckbegrenzungsventil oder eine verstellbare Drossel ist.
  4. Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (4) einen Zylinder (4c) umfasst, welcher in einer Führung (5a) mit kleinem Spiel (5b) angeordnet ist.
  5. Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegeleinrichtung (3) lösbar an der Heizeinrichtung (2) angeordnet ist.
  6. Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Druckraum (7) Luft oder Stickstoff ist.
  7. Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (4) eine erste Kolbenfläche (4a) und eine zweite Kolbenfläche (4b) umfasst, wobei die erste Kolbenfläche (4a) mit dem Gas im Druckraum (7) in Kontakt befindlich ist und wobei die zweite Kolbenfläche (4b) an einem Anschlag (15) eine Bewegung der Kolbeneinheit (4) begrenzt.
  8. Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegeleinrichtung (3) ringförmig oder flächig ausgebildet ist und das Behältnis ein Becher ist, welcher mit einer Deckfolie (11) versiegelbar ist.
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