DE102009026059B4

DE102009026059B4 - Vorrichtung zum Aufspreizen einer Folienbahn

Info

Publication number: DE102009026059B4
Application number: DE102009026059.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Koch
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: US20100327036A1; DE102009026059A1; EP2269931A2; EP2269931B1; CN101934867A; CN101934867B; EP2269931A3

Abstract

Verpackungsmaschine (10) zur Umhüllung von Gebinden (30) mit einer Bahn einer Verpackungsfolie, die Verpackungsmaschine (10) umfassend eine Vörrichtung (60) zum Aufspreizen einer in mindestens zwei Bahnen geteilten Folienbahn (22), wobei die in mindestens zwei Bahnen geteilte Folienbahn (22) über mindestens zwei verstellbare Körper (62) der Vorrichtung (60) geführt ist, die wenigstens im Bereich der Folienführung Öffnungen aufweisen und mit Druckluft beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass- die Körper (62) im Bereich der Folienführung aus einem feinporösen Material bestehen, wobei- die Körper (62) zylindrische Hohlkörper sind.

Description

Betreffend die Patentanmeldung 10 2009 026 059.5 hat der 11. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf die mündliche Verhandlung vom 10. August 2023 beschlossen:

Auf die Beschwerde der Anmelderin wird der Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse B65B des Deutschen Patent- und Markenamts vom 14. Oktober 2019 aufgehoben und das Patent wird mit folgenden Unterlagen erteilt:
- - Patentansprüche 1 bis 5 gemäß dem in der mündlichen Verhandlung überreichten Hauptantrag;
- - Beschreibung: Seiten 1 bis 3, 5 bis 10, wie am Anmeldetag eingereicht, Seite 4 wie in der mündlichen Verhandlung übergeben;
- - Zeichnungen, wie am Anmeldetag eingereicht.

Vorrichtung zum Aufspreizen einer Folienbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspreizen einer geteilten Folienbahn sowie ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6.
Stand der Technik
In der Verpackungsindustrie werden bei der (Um)-Verpackung von Gebinden diese häufig mehrspurig durch eine entsprechende Verpackungsmaschine befördert. Insbesondere werden in einem Einschlagvorgang parallel mindestens zwei Gebinde gleichzeitig von Verpackungsfolie zumindest teilweise umhüllt. Hierzu ist es notwendig, die meist einbahnig vorliegende verwendete Verpackungsfolie in mindestens zwei Bahnen mittels einer Schneid- und nachfolgenden Spreizvorrichtung zu trennen. Die bereitgestellte breite Folienbahn wird somit in mindestens zwei Hälften getrennt und diese Hälften auf einen ausreichenden Abstand gebracht, um ohne gegenseitige Störung zwei parallel nebeneinander beförderte Gebinde einschlagen zu können.
Gegenwärtig wird die Funktion des Folienspreizens meist dadurch realisiert, dass eine in zwei Bahnen geteilte Folie über winklig angestellte starre Spreizrollen gezogen wird. Um die Reibung der Folie an den starren Rollen zu minimieren, sind diese in einem Teilbereich ihres Umfangs mit Bohrungen versehen, aus denen Luft strömt. Dieser Teilbereich entspricht zumindest dem Umschlingungswinkel der Folie. Hierdurch bildet die mit Druckluft beaufschlagte Rolle ein Luftlager für die Folienbahn.
Alternative Varianten können vorsehen, auf das Luftbett zu verzichten und die Folie lediglich über eine gekrümmte Welle zu führen und zu ziehen. Diese Variante hat jedoch den Nachteil, dass sich die Folie statisch auflädt und die Spreizung nur ein geringes Spreizmaß annehmen kann, so dass damit ein Folienabstand von typischerweise nur ca. 30 mm zu realisieren ist.
Eine Vorrichtung zum Trennen von Materialbahnen in zwei Teilbahnen durch Längsschneiden unter anschließender Verwendung eines Folienspreizers mit Umlenkschienen zur Folienführung ist bspw. aus der DE 42 41 354 C1 bekannt. Hierbei erfolgt die Spreizung durch in ihrem Spreizungsgrad verstellbaren Umlenkschienen, die als mit Druckluft beaufschlagbare Hohlprofile ausgebildet sind, die eine Vielzahl von Öffnungen für den Austritt der Druckluft aufweisen.
EP 710 531 B1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Langschneiden von Bandmaterial mittels rotierender Messer. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein verbessertes Verfahren zum Schneiden von Bahnen mit Rasierklingen bei minimaler Spreizung der Bahnen und entsprechender Minimierung der Fehler, wobei die Bahn auf einem Luftlager geführt wird, welches insbesondere aus einer mit Löchern versehenen zylindrischen Luftlagerstange besteht. Im weiteren Abwicklungs- und Transportprozess wird die auf eine definierte Länge geschnittene Folie auf einem sog. Vakuumband in Richtung der Folienumwicklungsstation transportiert. Aufgrund der vorgegebenen Mechanik zweier getrennter Bänder über den Transportweg von der Folientrennstation zum Vakuumband und zum Transportband und dem Folieneinschlag muss die Folie über einen Bereich transportiert bzw. geschoben werden, in dem keine Auflage der Folie gewährleistet werden kann. Um diesen Bereich zu überbrücken und zu gewährleisten, dass die Folie bzw. der Folienanfang nicht schwerkraftbedingt wegknickt und damit eine Produktionsstörung verursacht, wird die Folie unter Zuhilfenahme zweier Blasrohre stabilisiert und mittels eines von den Blasrohren gebildeten Luftkanals in der gewünschten Lage und Ausrichtung befördert.
DE 37 33 129 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Trennen von Materialbahnen in wenigstens zwei Teilbahnen. Hierbei werden die Teilbahnen jeweils über verstellbare Umlenkorgane geführt, deren Stellung durch Überwachungsorgane der Materialbahn sowie der Einzelbahnen steuerbar ist.
DE 42 07 725 C2 beschreibt eine Vorrichtung, bei der zwischen Folienrolle und Tänzer eine Längsschneidvorrichtung vorgesehen ist, die die ankommende Folienbahn in der Mitte schneidet, wonach die so entstandenen beiden Folienbahnen über eine Folienspreizvorrichtung zur jeweiligen Verpackungsstation gelangen.
DE 101 05 486 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Packungen mit Außenumhüllung. Hierbei wird eine doppelt breite Folienbahn zur Bildung einzelner Folienbahnen mittig durchtrennt. Die Spreizung der Materialstreifen erfolgt mittels in einem axialen Abstand voneinander angeordneter Umlenkwalzen.
DE 100 23 169 A1 offenbart eine doppelwirkende Spreizeinrichtung, welche mittels zweier pfeilartig angeordneter Wendestangen, die unter einem gleichen stumpfen Winkel fest miteinander verbunden sind, die Materialbahn auseinander führt. Die ungeschnittene Bahn wird hierbei in den Ebenen der pfeilförmigen Wendestangen letzteren zu und abgeführt.
DE 10 2004 018 981 A1 offenbart eine Breitstreckwalze zum faltenfreien Führen von Folien und Warenbahnen mittels Spreizelementen, bei der durch Druck der Warenbahn Spreizelemente, die in einer Walze geführt werden, leicht zusammengedrückt werden und dabei eine Bewegung nach außen machen. Ein Spreizelement besteht aus einer Berührungsschiene, elastischen Zwischenstegen und einer Führungsschiene, wobei die Berührungsschiene mit Druck beaufschlagt werden kann.
EP 1 634 831 A1 zeigt ein Bahnspreizverfahren und eine Bahnspreizvorrichtung. Das Spreizverfahren arbeitet mittels verstellbar angeordneter zylindrischer Elemente. Die Bahnen werden über Umlenkeinrichtungen transportiert, die auf ihren Manteloberflächen Blasluftlöcher aufweisen, um die Reibung zu verringern.
US 4 176 775 beschreibt eine Spreizvorrichtung für geschnittene Bahnen, wobei die Bahnen über getrennte, gebogene Spreizstangen geführt und dabei voneinander getrennt werden. Durch eine Luftschicht wird hier ebenfalls die Reibung verringert.
Grundsätzlich haben die beschriebenen Systeme den Nachteil, dass ein Druckluftsystem zur Verfügung stehen muss. Zudem bedingt die Druckluftstabilisierung und - förderung der Folienabschnitte einen relativ hohen Druckluftverbrauch, wobei ein relativ hoher Energieeinsatz für die Herstellung der Druckluft erforderlich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine leicht handhabbare und zuverlässig funktionierende, energiesparende Spreiz- und Führungsmöglichkeit für geteiltes Band- und Folienmaterial in einer Verpackungsmaschine zu schaffen.
Beschreibung
Eine Verpackungsmaschine zur Umhüllung von Gebinden umfasst unter anderem eine Verpackungsstation mit einer Einschlagvorrichtung. In einer solchen Verpackungsstation werden die Gebinde häufig in wenigstens zwei Reihen angeliefert. Dementsprechend wird das verwendete Verpackungsmaterial in wenigstens zwei Bahnen benötigt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Vorrichtungen zum Aufspreizen von Folienbahnen in Verbindung mit Verpackungsmaschinen, bei denen Gebinde mit abgelängten Folienbahnen umhüllt werden und anschließend gegebenenfalls einem Schrumpfprozess unterzogen werden.
Das verwendete Verpackungsmaterial, d.h. insbesondere die Folie, liegt meist einbahnig auf einer Rolle vor. Zur Verwendung der Folie zur Verpackung der Gebinde muss die Folienbahn zum einen in der Länge geteilt und zum anderen aufgespreizt werden.
Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Aufspreizen gelöst, wobei durch die Vorrichtung eine in mindestens zwei Bahnen geteilte Folienbahn so auseinander geführt wird, dass gleichzeitig mindestens zwei Gebinde parallel nebeneinander verpackt, d.h. insbesondere umhüllt, werden können. Die in mindestens zwei Bahnen geteilte Folienbahn wird dabei über mindestens zwei verstellbare Körper geführt, die wenigstens im Bereich der Folienführung Öffnungen aufweisen und mit Druckluft beaufschlagbar sind. Vorzugsweise sind die Körper zueinander winklig anstellbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel einstellbar, so dass der Grad der Aufspreizung variabel einstellbar ist.
Erfindungsgemäß bestehend die Körper im Bereich der Folienführung aus einem feinporösen Material. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen keramischen Werkstoff. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet als feinporöses Material Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃) Verwendung.
Das feinporöse Material weist Mikrostrukturen auf, beispielsweise weist es einen Porendurchmesser zwischen 5-10 µm auf. Die Erfindung soll nicht auf das beschriebene Material beschränkt werden, sondern alle vergleichbaren Materialien mit luftdurchlässigen Mikrostrukturen umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Führungskörper zylindrische Hohlkörper, deren Oberfläche teilweise oder vollständig aus dem feinporöses Material besteht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Körper nur im Bereich der Folienführung eine gekrümmte Oberfläche auf und bestehen aus dem beschriebenen feinporösen Material, während auf der entgegengesetzten Seite bzw. Fläche, die keinen Kontakt mit der Folienbahn hat, andere Materialien bzw. Oberflächenstrukturen verwendet werden können. Diese Seiten bzw. Flächen müssen auch nicht mit Druckluft beaufschlagbar, d.h. insbesondere nicht luftdurchlässig, sein.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Auftrennen und Führen einer in mindestens zwei Bahnen geteilten Folienbahn mittels einer Vorrichtung, bei der die beschriebene Folienbahn über mindestens zwei gegeneinander verstellbare mit Druckluft beaufschlagbare Körper geführt ist. Erfindungsgemäß wird die Folienbahn über eine Vielzahl feinporiger mit Druckluft beaufschlagter Öffnungen von den Körpern distanziert. Dies ist aufgrund der oben beschriebenen Mikrostruktur der Körper im Bereich der Folienführung möglich. Die Mikrostruktur kann auf den Bereich der Folienführung oder auf einen Teilbereich der Folienführung beschränkt sein oder aber die gesamten Körper umfassen.
Die Erfindung basiert auf den Einsatz einer speziellen Ausprägung eines Luftlagersystems. Zugrunde gelegt wird eine flächige, feinporöse Luftlagereinheit, die beispielsweise als zylindrisches Element ausgestaltet sein kann. Wird das Element mit Druckluft beaufschlagt, entsteht ein Luftaustritt. Durch die feinporöse Struktur ist dieser Luftaustritt im Bereich der feinporösen Struktur flächig und homogen. Im Vergleich zu den bekannten Systemen, bei der ein Luftlager beispielsweise durch mit Druckluft beaufschlagten zylinderförmigen Elementen mit Bohrlöchern erzeugt wird, kann der Luftverbrauch gesenkt werden. Dies führt gleichzeitig zu einem geringeren Energieverbrauch.
Die Erfindung kann insbesondere bei einer Verpackungsmaschine zum Handling der Verpackungsfolien in den Funktionsbereichen des Spreizens der Folie eingesetzt werden.
Im beschriebenen Anwendungsfall werden die luftunterstützten, winklig anstellbaren und feststehenden Spreizumlenkungen durch ein entsprechend konfektioniertes Luftlager ersetzt. Der feinporig ausströmende flächige Luftfilm bewirkt, dass die Folie nahezu berührungsfrei über die Spreizrollen gezogen wird und durch deren winklige Stellung gespreizt wird.
Der wesentliche Vorteil des Systems gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Systemen besteht in der massiven Reduzierung des Luft- und Energieverbrauchs.
Figurenbeschreibung
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechend nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

1 zeigt eine schematische Darstellung mit wesentlichen Funktionselementen einer Verpackungsmaschine;
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Folienumlenkung und - spreizung der Verpackungsmaschine gemäß 1 und
3 zeigt eine schematische Darstellung der verstellbaren mit Druckluft beaufschlagbaren Körper.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt eine Verpackungsmaschine 10. Diese umfasst ein Führungssystem 20 zur Zuführung von Folienbahnen 22 zu vorgruppierten Gebinden 30. Bei den Folienbahnen 22 handelt es sich insbesondere um abgelängte und / oder in Längsrichtung in zwei oder mehreren parallel und beabstandet geführte geteilte Folienbahnen 22. Die Folie wird als Meterware auf einer Folientrommel 24 bereitgestellt. Das Führungssystem 20 kann insbesondere als Tänzer ausgebildet sein, in dem die benötigte Folienlänge zwischengespeichert wird.
Die mittels der Folienbahnen 22 zu umfassenden Gebinde 30 bestehen aus wenigsten zwei Reihen von zusammengefassten Körpern und werden auf einem horizontal angeordneten Förderer 40, insbesondere einem Transportband, zur Verpackungsstation 12 befördert. Die Gebinde 30 werden an der Verpackungsstation 12 mittels einer Einschlageinrichtung 14 mit passend abgelängten Folienbahnen 22 eingeschlagen und umhüllt. Anschließend können die umhüllten Gebinde 30 beispielsweise einem Schrumpftunnel zugeführt werden (nicht dargestellt), um sie mittels Wärmeeinwirkung einem Schrumpfungsprozess zu unterziehen.
Die Folienbahnen 22 werden im gezeigten Ausführungsbeispiel vor dem Spreizen von einer Folientrommel 24 abgezogen und mittels einer Schneidvorrichtung 42 in passende Abschnitte abgelängt, so dass über einen längeren Zeitraum eine Endloszuführung gewährleistet werden kann. Bevor die Folientrommel 24 vollständig abgerollt ist, kann eine weitere Folientrommel 26 aktiviert werden, die vorzugsweise in der Verpackungsmaschine 10 bereits auf Vorrat bereit steht. Weiterhin ist denkbar, dass der Zustand der Folientrommel 24 mittels eines Detektionssystems überwacht wird und rechtszeitig ein Signal an eine Steuereinrichtung übermittelt wird, die die Bereitstellung einer neuen Folientrommel 26 in die Wege leitet.
Der gekennzeichnete Detailbereich 60 wird nachfolgend anhand der 2 näher erläutert.
Die schematische Seitenansicht der 2 zeigt in detaillierter Darstellung die Folienumlenkung und -spreizung mittels einer Umlenk- und Spreizvorrichtungen 60 der Verpackungsmaschine 10 aus 1. Die Folienbahn 22 wird über die Umlenk- und Spreizvorrichtungen 60 mehrfach - im gezeigten Ausführungsbeispiel zweifach - umgelenkt. Die gezeigte Umlenk- und Spreizvorrichtungen 60 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Rollenpaaren 621 bzw. 622, die in 3 näher dargestellt werden.
3 zeigt ein Rollenpaar 621 bzw. 622. Dabei handelt es sich um zwei winklig anstellbare Rollen 62. Die Rollen 62 sind beispielsweise zylindrische Hohlkörper aus einem feinporösen Material mit Mikroöffnungen. Das feinporöse Material besteht beispielsweise aus Keramik mit einem Porenquerschnitt zwischen 5 bis 10µm. Bei einem zylindrischen Hohlkörper aus dem genannten oder einem vergleichbaren Material ist der Luftaustritt anders als bei Hohlkörpern, in die mittels eines Bohrers Löcher eingebracht worden sind. Aufgrund der Mikrostruktur des verwendeten Materials wird für einen gleichwirkenden Luftfilm bzw. für denselben Luftlagereffekt weniger Luft benötigt als bei Verwendung herkömmlicher Luftöffnungen.
Weiterhin kann der Hohlkörper aus einem Granulatmaterial bestehend aus Aluminiumhydroxid Al(OH)₃ hergestellt werden, dass ebenfalls eine mikroporöse Struktur aufweist, die für Luft durchlässig ist. Die Verwendung anderer Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften soll ebenfalls von der Erfindung umfasst sein.
Die Aufspreizung der in der Länge geschnittenen Bahn erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels zweier Rollenpaare 621 und 622. Die Folienbahn 22 wird von der Folienrolle 24 zugeführt und in Längsrichtung geschnitten. Die beiden dadurch entstandenen schmaleren Folienbahnen 22 werden über ein erstes Rollenpaar 621 geführt. Da die Rollen 62 im Rollenpaar 621 winklig zueinander angeordnet ist, bewirkt dies ein Auseinanderspreizen der beiden Bahnen 22. Anschließend werden die Folienbahnen 22 senkrecht nach oben zu einem zweiten Rollenpaar 622 geführt, bei dem die Rollen 62 vorzugsweise wiederum winklig zueinander angeordnet sind, so dass - wenn dies für die weitere Verarbeitung gewünscht wird - eine weitere Aufspreizung möglich ist.
Auf diese Art und Weise lässt sich einfach der für die nachfolgende Verpackungsstation benötigte Abstand der Teilbahnen 22 herstellen. Abhängig von dem Winkel, den die Rollen 62 im ersten Rollenpaar 621 und / oder im zweiten Rollenpaar 622 einnehmen, kann dieser Abstand entsprechend variiert werden.
Um starke Kräfte an den Folienbahnen 22 zu vermeiden, die zu einem Verziehen der Bahnen 22 führen könnten und somit den nachfolgenden Verpackungsprozess behindern könnten, ist es vorteilhaft, die Reibung zwischen den Rollen 62 und den Bahnen 22 zu minimieren. Aus diesem Grund ist ein Luftpolster vorteilhaft, insbesondere ein luft- und energiesparendes Luftpolster, was mithilfe der oben beschriebenen Mikrostruktur hergestellt werden kann.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Verpackungsmaschine
12: Verpackungsstation
14: Einschlageinrichtung
20: Führungssystem
22: Folienbahn
24: Folientrommel
26: Folientrommel
30: Gebinde
40: Förderer
42: Schneidvorrichtung
60: Umlenk- und Spreizvorrichtung
62: Rolle
621: Rollenpaar
622: Rollenpaar

Claims

Verpackungsmaschine (10) zur Umhüllung von Gebinden (30) mit einer Bahn einer Verpackungsfolie, die Verpackungsmaschine (10) umfassend eine Vörrichtung (60) zum Aufspreizen einer in mindestens zwei Bahnen geteilten Folienbahn (22), wobei die in mindestens zwei Bahnen geteilte Folienbahn (22) über mindestens zwei verstellbare Körper (62) der Vorrichtung (60) geführt ist, die wenigstens im Bereich der Folienführung Öffnungen aufweisen und mit Druckluft beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Körper (62) im Bereich der Folienführung aus einem feinporösen Material bestehen, wobei - die Körper (62) zylindrische Hohlkörper sind.
Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei das feinporöse Material ein keramischer Werkstoff ist.
Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das feinporöse Material Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃) ist.
Verpackungsmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das feinporöse Material einen Porendurchmesser zwischen 5-10 µm aufweist.
Verfahren zum Auftrennen und Führen einer in mindestens zwei Bahnen geteilten Folienbahn (22) durch eine Verpackungsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei die in mindestens zwei Bahnen geteilte Folienbahn (22) über die mindestens zwei verstellbaren Körper (62) geführt ist, die mit Druckluft beaufschlagt werden, wobei die Folienbahn (22) über eine Vielzahl feinporiger mit Druckluft beaufschlagter Öffnungen vom Körper (62) distanziert wird.