DE102008057609B4

DE102008057609B4 - Siegelstation für eine Verpackungsmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102008057609B4
Application number: DE200810057609
Authority: DE
Inventors: Andreas MADER
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2028-11-18
Also published as: DE102008057609A1

Abstract

Siegelstation für eine Verpackungsmaschine zum Siegeln einer Folie (1) auf ein Verpackungsteil (2), wobei die Siegelstation Folgendes aufweist: eine erste Werkzeughälfte (3) und eine zweite Werkzeughälfte (4), die relativ zueinander bewegbar sind, wobei die erste Werkzeughälfte (3) das Verpackungsteil (2) aufnimmt; eine Haltevorrichtung (5, 7), die die Folie (1) zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) hält; eine Vorspannvorrichtung (5, 6, 7) mit einem umlaufenden Vorsprung (5), der an einer der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) ausgebildet ist, und einer Nut (6), die in der anderen von der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) ausgebildet ist, wobei der Vorsprung (5) die gehaltene Folie (1) in die Nut (6) zieht und dadurch vorspannt, wenn die erste und zweite Werkzeughälfte (3, 4) zueinander bewegt werden; und einen elastischen Dichtring (7), der in der Nut (6) angeordnet ist, um zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) abzudichten, wenn der Vorsprung (5) den Dichtring (7) komprimiert, wobei die Haltevorrichtung ausschließlich durch den Vorsprung (5) und den elastischen Dichtring (7) gebildet ist, um die Folie (1) zu halten, wenn der Vorsprung (5) die Folie (1) in Kontakt mit dem Dichtring (7) bringt, und wobei der Dichtring (7) ein hohles Profil aufweist und aus Silikon besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Siegelstation für eine Verpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zum Betreiben derselben.
Aus dem Stand der Technik sind Verpackungsmaschinen bekannt, die als Schalenverschließmaschinen (Traysealer) bezeichnet werden und eine Siegelstation zum Siegeln bzw. Aufsiegeln einer Oberfolie auf ein Verpackungsteil wie zum Beispiel einer Verpackungsschale aufweisen. Die 6 zeigt einen Ausschnitt einer bekannten Siegelstation. Die Siegelstation hat eine erste Werkzeughälfte 13 und eine zweite Werkzeughälfte 14, die relativ zueinander bewegbar sind, wobei die erste Werkzeughälfte 13 das Verpackungsteil 12 aufnimmt; eine Haltevorrichtung in Gestalt eines gefederten Stempels 11, der eine Oberfolie 18 zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte an bestimmten Punkten hält; eine Vorspannvorrichtung mit einem umlaufenden Vorsprung 15, der an der zweiten Werkzeughälfte 14 ausgebildet ist, und einer Nut 16, die in der ersten Werkzeughälfte 13 ausgebildet ist, wobei der Vorsprung 15 die gehaltene Oberfolie 18 in die Nut 16 zieht und dadurch vorspannt, wenn die erste und zweite Werkzeughälfte zueinander bewegt werden; und eine Dichtvorrichtung in Gestalt eines O-Rings 17, der zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte abdichtet, wenn der Vorsprung 15 gegen den O-Ring 17 drückt.
Einige Schalenverschließmaschinen arbeiten nach einem Verfahren zum Skinnen. Die erste Werkzeughälfte 13 ist hierbei ein Siegelunterteil und hält eine Verpackungsschale. Die zweite Werkzeughälfte 14 ist ein Siegeloberteil. Die Betriebsweise der Schalenverschließmaschine ist folgendermaßen: Zuerst wird die Oberfolie 18 zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte 13, 14 angeordnet. Dann werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 13, 14 zueinander hin bewegt, so dass zuerst der gefederte Stempel 11, der dem umlaufenden Vorsprung 15 voreilt, die Oberfolie 18 gegen das Siegelunterteil 13 drückt und somit an den bestimmten Punkten hält. Dann werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 13, 14 weiter zueinander hin bewegt, so dass der Vorsprung 15 die gehaltene Oberfolie 18 in die Nut 16 zieht und somit vorspannt. Schließlich werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 13, 14 noch weiter zueinander hin bewegt, so dass der Vorsprung 15 mit der Dichtvorrichtung 17 in Kontakt gelangt, um zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte 13, 14 abzudichten.
Nach dem Abdichten zwischen dem Siegelunter- und Oberteil 13, 14 wird in dem Siegelwerkzeug als erstes ein Vakuum über Vakuumleitungen im Siegeloberteil 14 erzeugt, das die Oberfolie 18 nach oben zieht. Die Oberfolie 18 wird im Siegeloberteil 14 zum Beispiel auf ca. 200–220°C erwärmt, damit sie schrumpffähig und „skinfähig” wird. Dann wird über Vakuumleitungen im Siegelunterteil 13 ein Vakuum erzeugt, das die Verpackungsschale 12 stabil im Siegelunterteil 13 hält. Dann wird ein Vakuum innerhalb der Packung erzeugt. Da alle Unterdrücke gleich sind, fällt erst bei der Belüftung des Siegeloberteils 14 die Oberfolie 18 auf das Produkt und es ist dabei das Ziel, dass sich die Oberfolie wie eine Haut spannungsfrei um das Produkt und auf den Packungsboden legt. Dabei entsteht eine Flächensiegelung zwischen der Oberfolie 18 und dem Rand der Verpackungsschale 12 und dem Bereich der Schaleninnenseite, der nicht vom Produkt belegt ist. Es treten aber keine Schrumpfkräfte auf, so dass das Produkt in Lage und Form erhalten bleibt. Der Siegelbereich wird hier als die Fläche der Verpackungsschalen 12 bezeichnet, die zum Abdichten vorhanden ist. Bei dieser Skin-Technik gibt es keine sonst übliche, thermische Siegelung am oberen Packungsrand. Zusätzlich kann am Rand der Verpackungsschale 12 bzw. an der Oberfolie 18 eine Klebeschicht vorgesehen sein.
Um bei derartigen Skinverpackungen in einer Schalenverschließmaschine eine faltenfreie Endverpackung zu erhalten, ist es notwendig, die relativ dünne (80–150 μm) Oberfolie 18 so vorzuspannen, dass sie beim Schließen der Werkzeughälften 13, 14 allseitig gespannt ist. Würde die Oberfolie 18 ohne Vorspannung zwischen Siegelunter- und Oberteil 13, 14 gehalten und dann durch Vakuum an das Siegeloberteil 14 gezogen werden, um dort erwärmt zu werden, besteht die Gefahr von Faltenbildung nach dem flächigen Versiegeln an und in der Packung und vor allem im oberen Sichtbereich. Dies ist der Bereich, der dem Kunden im Lebensmittelgeschäft als erstes negativ auffällt. Die bisherige Lösung mit dem umlaufenden Vorsprung 15 und der Nut 16 brachte diesbezüglich eine deutliche Verbesserung, eine Faltenbildung konnte jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden.
Die DE 1 160 356 A offenbart eine Vorrichtung zum Verschließen von dosenartigen Kunststoffbehältern mit einem Kunststoffdeckel. Dabei findet eine Schweißvorrichtung Verwendung, bei der in eine Ringnut im Schweißwerkzeugunterteil eine elastischer Polsterring eingelegt ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine konstruktiv vereinfachte und kleinere Siegelstation für eine Verpackungsmaschine und ein schnelleres Verfahren zum Betreiben derselben vorzusehen, wobei die Faltenbildung der Oberfolie weiter reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Siegelstation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Da die Haltevorrichtung durch den Vorsprung und den elastischen Dichtring gebildet sind, der in der Nut angeordnet ist, ist in vorteilhafter Weise das Außenmaß der Werkzeuge verringert bzw. der Siegelbereich kann vergrößert werden und es können größere oder mehr Schalen im Werkzeug aufgenommen werden, ohne das Außenmaß zu verringern. In vorteilhafter Weise kann auch die benötigte Folienmenge sowohl für die Unterfolie als auch für die Oberfolie verringert werden.
Da die Folie gemäß der Erfindung nicht an bestimmten Punkten, sondern allseitig und kontinuierlich umlaufend gehalten wird, kann die Faltenbildung weiter reduziert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Halten und Vorspannen der Oberfolie und das Abdichten kontinuierlich, so dass das Siegeln schneller als üblich erfolgen kann.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigen:
1 eine Ansicht einer Schalenverschließmaschine, die eine der Siegelstation gemäß der Erfindung aufweist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Siegelunterteils einer Siegelstation gemäß der Erfindung;
3 eine schematische Querschnittsansicht der Siegelstation gemäß der Erfindung bei geöffneten Werkzeughälften;
4 eine schematische Querschnittsansicht der Siegelstation gemäß der Erfindung bei halb geschlossenen Werkzeughälften und gehaltener Oberfolie; und
5 eine schematische Querschnittsansicht der Siegelstation gemäß der Erfindung bei vollständig geschlossenen Werkzeughälften im abgedichteten Zustand; und
6 eine ausschnittartige Querschnittsansicht einer Siegelstation gemäß dem Stand der Technik.
Ein Ausführungsbeispiel einer Verpackungsmaschine gemäß der Erfindung wird anhand einer Schalenverschließmaschine (Traysealer) unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben, wobei die Verpackungsmaschine selbstverständlich auch in einer anderen Bauart wie zum Beispiel als Tiefziehmaschine ausgeführt sein kann. Wesentlich ist, dass die Verpackungsmaschine eine Siegelstation aufweist.
Die 1 zeigt die Schalenverschließmaschine mit einem Gehäuse 23, einem Zuführband 20, einer oder mehreren Arbeitsstationen 21 wie zum Beispiel einer Evakuier-, Siegel-, und Schneidstation, einem Abführband 22, einer Folienspannvorrichtung 24, einer Bedienvorrichtung 25, einer Folienzuführrolle 26 und einem Folienrestaufwickler 27.
Auf dem Zuführband 20 und dem Abführband 22 werden Verpackungsschalen (siehe 2) in die Arbeitsstation 21 hinein bzw. aus ihr heraus transportiert. Eine Oberfolie wird der Arbeitsstation 21 durch die Folienzuführrolle 26 zugeführt und durch die Folienspannvorrichtung 24 gespannt. In der Arbeitsstation 21 wird die Verpackungsschale mit der Oberfolie versiegelt. Das Innere der Verpackungen kann zusätzlich evakuiert und/oder begast werden. Die Oberfolie kann in der Arbeitsstation 21 auch zugeschnitten werden. Der entstandene Folienrest wird hinter der Arbeitsstation 21 auf den Folienrestaufwickler 27 aufgewickelt.
Im Folgenden werden anhand der 2 bis 5 Einzelheiten der Siegelstation beschrieben.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Werkzeughälfte in Gestalt eines Siegelunterteils 3 einer Siegelstation gemäß der Erfindung. Im Siegelunterteil 3 sind mehrere Nuten 8 zur Schneidung eingearbeitet. Eine entsprechende Klinge ist im Siegeloberteil 4 vorgesehen (nicht gezeigt). Das Siegelunterteil 3 nimmt eine Verpackungsschale 2 auf, und über dem Siegelunterteil 3 befindet sich eine zweite Werkzeughälfte in Gestalt eines Siegeloberteils 4, wie dies in den 3 bis 6 schematisch gezeigt ist.
Das Siegelunterteil 3 und das Siegeloberteil 4 sind relativ zueinander bewegbar, indem das Siegelunterteil 3 durch eine nicht gezeigte Hubvorrichtung angehoben und abgesenkt wird.
Im Siegeloberteil 4 ist ein umlaufender Vorsprung 5 ausgebildet. Im Siegelunterteil 3 ist eine umlaufende Nut 6 vorgesehen, in die der Vorsprung 5 eindringt, wenn das Siegelunter- und Oberteil 3, 4 aneinander anliegen. In der Nut 5 ist ein elastischer Dichtring 7 angeordnet. Der Vorsprung 5, die Nut 6 und der Dichtring 7 übernehmen gleichzeitig die Funktionen als Haltevorrichtung, Vorspannvorrichtung und Dichtvorrichtung.
Wie dies in den 3 bis 5 gezeigt ist, hat der Dichtring 7 ein hohles Profil. Eine erhöhte Dichtwirkung kann erreicht werden, wenn der obere und der untere Abschnitt des hohlen Dichtrings 7 beim Komprimieren miteinander in Kontakt gelangen. Dadurch können eine hohe Druckkraft und eine gute Abdichtung bei vergleichsweise geringem Hub erzielt werden.
Ferner besteht der Dichtring 7 aus Silikon.
Die Arbeitsweise der Siegelstation wird im Folgenden mit den 3 bis 5 beschrieben:
Gemäß der 3 wurde das Siegelunterteil 3 durch die Hubvorrichtung abgesenkt, und die Oberfolie 1 ist zwischen dem Siegelunterteil 3 und dem Siegeloberteil 4 etwa in Höhe des Vorsprungs 5 angeordnet. Im Siegelunterteil 3 befindet sich die Verpackungsschale 2.
Gemäß der 4 wurde das Siegelunterteil 3 durch die Hubvorrichtung angehoben, so dass der Vorsprung 5 die Oberfolie 1 in Kontakt mit dem Dichtring 7 bringt, so dass die Oberfolie 1 dazwischen gehalten wird. Beim Weiterbewegen des Siegelunterteils 3 zu dem Siegeloberteil 4 zieht der Vorsprung 5 die gehaltene Oberfolie 1 in die Nut 6 und spannt sie somit allseitig und kontinuierlich umlaufend vor. Gleichzeitig wird die Oberfolie 1 weiterhin zwischen dem Vorsprung 5 und dem elastischen Dichtring 7 gehalten.
Gemäß der 5 wurde das Siegelunterteil 3 durch die Hubvorrichtung kontinuierlich weiter angehoben, so dass der elastische Dichtring 7 durch den Vorsprung 5 weiter komprimiert wurde. Dadurch wird zwischen dem Siegelunterteil 3 und dem Siegeloberteil 4 abgedichtet. Das Siegelunterteil 3 und das Siegeloberteil 4 liegen schließlich aneinander an, wobei die Oberfolie 1 zwischen ihnen gehalten wird. Somit entsteht eine geschlossene Kammer durch das Siegeloberteil und das Siegelunterteil mit der Möglichkeit zum Evakuieren und/oder Begasen.
Das Anheben des Siegelunterteils 3 zum Siegeloberteil 4 zum Halten, Vorspannen und Abdichten erfolgt vorzugsweise kontinuierlich in einer einzigen Hubbewegung.
Der Dichtring 7 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel ein hohles Profil. Zusätzlich oder stattdessen kann der Dichtring 7 im unbelasteten Zustand eine Breite aufweisen, die gleich oder kleiner ist als eine Breite der Nut 6. Eine erhöhte Dichtwirkung kann erreicht werden, wenn der Dichtring 7 beim Komprimieren mit den umgebenden Seitenflächen der Nut 6 in Kontakt gelangt. Dadurch können ebenfalls eine hohe Druckkraft und eine gute Abdichtung bei vergleichsweise geringem Hub erzielt werden.

Claims

Siegelstation für eine Verpackungsmaschine zum Siegeln einer Folie (1) auf ein Verpackungsteil (2), wobei die Siegelstation Folgendes aufweist: eine erste Werkzeughälfte (3) und eine zweite Werkzeughälfte (4), die relativ zueinander bewegbar sind, wobei die erste Werkzeughälfte (3) das Verpackungsteil (2) aufnimmt; eine Haltevorrichtung (5, 7), die die Folie (1) zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) hält; eine Vorspannvorrichtung (5, 6, 7) mit einem umlaufenden Vorsprung (5), der an einer der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) ausgebildet ist, und einer Nut (6), die in der anderen von der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) ausgebildet ist, wobei der Vorsprung (5) die gehaltene Folie (1) in die Nut (6) zieht und dadurch vorspannt, wenn die erste und zweite Werkzeughälfte (3, 4) zueinander bewegt werden; und einen elastischen Dichtring (7), der in der Nut (6) angeordnet ist, um zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) abzudichten, wenn der Vorsprung (5) den Dichtring (7) komprimiert, wobei die Haltevorrichtung ausschließlich durch den Vorsprung (5) und den elastischen Dichtring (7) gebildet ist, um die Folie (1) zu halten, wenn der Vorsprung (5) die Folie (1) in Kontakt mit dem Dichtring (7) bringt, und wobei der Dichtring (7) ein hohles Profil aufweist und aus Silikon besteht.
Siegelstation nach Anspruch 1, wobei der Dichtring (7) im unbelasteten Zustand eine Breite aufweist, die gleich oder kleiner ist als eine Breite der Nut (6).
Schalenverschließmaschine mit einer Siegelstation gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Siegelstation gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, mit den folgenden Schritten: Anordnen der Folie (1) zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4); Bewegen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) zueinander hin, so dass der Vorsprung (5) die Folie (1) in Kontakt mit dem Dichtring (7) bringt und sie dazwischen hält; Bewegen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) weiter zueinander hin, so dass der Vorsprung (5) die gehaltene Folie (1) in die Nut (6) zieht und somit vorspannt; Bewegen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) weiter zueinander hin, so dass der Vorsprung (5) den Dichtring (7) komprimiert, um zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) abzudichten, wobei das Bewegen der ersten und zweiten Werkzeughälfte (3, 4) zueinander hin zum Halten, Vorspannen und Abdichten kontinuierlich erfolgt.