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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrumpfvorrichtung und ein Verfahren zum Aufschrumpfen von Folie auf Behälter oder Verpackungseinheiten aus Behältern gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 14 und 15.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Einrichtungen zum Verpacken von Artikeln (Verpackungsgut) bekannt, die als Verpackungshülle für die Gegenstände eine Schrumpffolie verwenden. Diese Schrumpffolie wird üblicherweise als Endlosmaterial auf Rollen bereit gestellt, um die zu einem Gebinde zusammengestellten Artikel gehüllt und auf diese aufgeschrumpft, so dass eine zusammenhängende Verpackungseinheit entsteht.
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Das Schrumpfen von Verpackungsfolien wird nach derzeitigem Kenntnisstand im Allgemeinen mit Luft oder Dampf ausgeführt, insbesondere sind Luftbeaufschlagungen mittels Düsenrohren, Düsenkanälen und Schachtwänden bekannt. Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise in
DE2440517A1 offenbart.
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EP 2 049 401 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie auf Verpackungen, wobei das Aufschrumpfen der Schrumpffolie bei auf einer Transportstrecke bewegten Verpackungen durch ein heißes gasförmiges Medium, beispielsweise durch Heißluft erfolgt. Das heiße gasförmige Medium bildet wenigstens einen Strahl, der während des Aufschrumpfens mit der jeweiligen Verpackung mitbewegt wird. Das Versiegeln der Schrumpffolie an der Unterseite des Gebindes bzw. des Trägers erfolgt unter Verwendung von auf die Unterseite gerichtete Heißluftstrahlen.
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Weiterhin ist die Verwendung von Infrarotstrahlern zum Erwärmen der Schrumpffolie in
BE 1017964 beschrieben. Hierbei sind mehreren Strahler in einem geschlossenen Polygon angeordnet. Die Strahler generieren Infrarot Strahlung, wobei ein Teil der emittierten Energie durch ein oder mehrere Spiegel abgelenkt wird. Die Spiegel sind entweder in einem festen Abstand oder beweglich zu den Strahlern angeordnet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie bereitzustellen, die einfach und schnell an die zu verpackenden Artikel angepasst werden kann, so dass eine optimale Ausnutzung der Energie der Wärmequellen erfolgt.
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Die obige Aufgabe wird durch eine Schrumpfvorrichtung mit einer einstellbaren Anordnung von Wärmequellen gelöst, die die Merkmale der Patentansprüche 1 und 12 umfasst. Die obige Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale der Patentansprüche 14 und 15 umfasst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Schrumpfvorrichtung zum Heißschrumpfen von Folie um Artikel bzw. Behälter. Beispielsweise werden befüllte Flüssigkeitsbehältern o. ä. zu Verpackungseinheiten zusammengestellt und mit Schrumpffolie umhüllt, die dann in einer erfindungsgemäßen Schrumpfvorrichtung auf die Verpackungseinheiten aus Behältern aufgeschrumpft wird. Vorzugsweise werden sechs oder acht Getränkeflaschen gruppiert und mit Schrumpffolie umhüllt. Die Schrumpffolie wird anschließend in der Schrumpfvorrichtung um die gruppierten Artikel bzw. Behälter geschrumpft, so dass sie sich fest aber lösbar um die Flaschen legt und diese als Gebinde zusammenhält.
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Weiterhin kann eine solche Schrumpfvorrichtung auch verwendet werden, um Etiketten auf Artikel aufzuschrumpfen und somit fest aber im Allgemeinen lösbar mit diesen zu verbinden.
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Eine Schrumpfvorrichtung umfasst mindestens eine Transportstrecke für die Artikel. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Förderband, insbesondere einen Endlosförderer oder ein anderes geeignetes Transportmittel. Die Schrumpfvorrichtung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Form eines länglichen Quaders aufweisen, mit jeweils einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung an den zwei gegenüberliegenden Enden für die Behälterzusammenstellungen, wobei die Transportstrecke zwischen diesen beiden Öffnungen verläuft.
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Weiterhin umfasst die Schrumpfvorrichtung mindestens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Wärmequellen zum Aufschrumpfen der Schrumpffolie auf die Verpackungseinheiten. Erfindungsgemäß ist der Abstand zwischen den Wärmequellen und der jeweils mit Wärme beaufschlagten Verpackungseinheit variabel einstellbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmequellen Wärmestrahler, insbesondere Infrarot-Heizstrahler. Es ist jedoch auch möglich, die mit Schrumpffolie umhüllte Verpackungseinheit mit warmer bzw. heißer Luft oder einem anderen geeigneten Wärmemittel zu beaufschlagen.
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Vorzugsweise umfasst die Schrumpfvorrichtung eine Trägeranordnung aus distanzvariablen und/oder relativ zueinander verstellbaren Rahmenelementen an der die Wärmequellen angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind Heizstrahler an den Rahmenelementen angeordnet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform enthalten die Rahmenelemente der Trägeranordnung Leitungen für Heißluft o. ä. und Düsen, durch die die Heißluft auf die Verpackungseinheit geleitet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Trägeranordnung weitgehend die Form eines Parallelepiped auf, insbesondere weist die Trägeranordnung die Form eines Quaders auf, an dessen Innenseiten der senkrecht zur Transportstrecke angeordneten Wänden zumindest teilweise die Wärmequellen angeordnet sind.
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Weiterhin kann die Schrumpfvorrichtung mindestens eine, vorzugsweise zwei Leitkonturen aufweisen, die zumindest teilweise entlang und/oder parallel zur Transportstrecke verlaufen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform mit zwei Leitkonturen sind diese beidseitig der Transportstrecke angeordnet.
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Die Leitkonturen dienen dazu, den seitlichen Folienüberstand der mit noch unbehandelter Schrumpffolie umwickelten Verpackungseinheiten nach oben zu klappen, damit dieser seitliche Folienüberstand dann aufgrund der Wärmebehandlung gezielt verschrumpft werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Leitkonturen zumindest in Teilbereichen selbst nach oben klappbar ausgestaltet sein, um das Hochklappen der Folienüberstände zusätzlich zu unterstützen. Dies kann beispielsweise über ein Scharnier oder einen ähnlichen Klappmechanismus geschehen.
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Die mit Schrumpffolie umhüllte Verpackungseinheit fährt zunächst auf die mindestens eine Leitkontur auf, welche die Folienüberstände an der/den Seite(n) der Verpackungseinheit nach oben klappt.
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Vorzugsweise ist die Breite der Transportstrecke einstellbar. Dies ist insbesondere durch Einstellung des Abstands der beidseitig entlang der Transportstrecke angeordneten Leitkonturen möglich, die zu diesem Zweck senkrecht zur Transportrichtung auf der Transportstrecke verschiebbar sind. Somit ist der Abstand zwischen den beiden Leitkonturen einstellbar, wodurch die Breite der Transportstrecke begrenzt wird.
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Danach wird die Trägerkonstruktion mit der mindestens einen Wärmequelle über der Verpackungseinheit auf der mindestens einen Leitkontur platziert und abgesenkt. Die Trägerkonstruktion bewegt sich anschließend mit der mit Schrumpffolie umhüllten Verpackungseinheit auf der Transportstrecke mit.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die Folienüberstände gezielt elektrostatisch aufgeladen. Dies geschieht beispielsweise mit mindestens zwei elektromagnetischen Feldgeneratoren oder einem anderen geeigneten Mittel. Die Mittel zur elektrostatischen Ausladung der Folienüberstand sind jeweils beidseitig entlang und/oder unterhalb und/oder oberhalb der Transportstrecke angeordnet. Durch die elektrostatische Aufladung werden die Folienüberstande an die Seite(n) der Verpackungseinheit herangezogen und so in die optimale Ausgangsposition für den nachfolgenden Schrumpfprozess gebracht.
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Vorzugsweise kann die Position der mindestens zwei elektromagnetischen Feldgeneratoren variabel an die Größe der Verpackungseinheit angepasst werden. Insbesondere können mehrere, insbesondere vier elektromagnetische Feldgeneratoren um die Verpackungseinheit herum angeordnet sein, so dass sich jeweils zwei Mittel zur elektrostatischen Aufladung auf einer Seite der Verpackungseinheit befinden, wobei diese gegeneinander verschiebbar sind.
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Anschließend wird wiederum die Trägerkonstruktion mit der mindestens einen Wärmequelle über der Verpackungseinheit platziert und abgesenkt.
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Die Trägerkonstruktion verfügt über eine Einrichtung, welche die Anpassung an verschieden große Verpackungseinheiten ermöglicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Trägerkonstruktion an die sich während des Schrumpfvorgangs ändernde Geometrie der Verpackungseinheit angepasst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schrumpfvorrichtung mindestens einen Sensor zur Messung des Abstands zwischen den Wärmequellen und der Verpackungseinheit und/oder zum Erfassen der Maße der Verpackungseinheit auf. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Bilderkennungssensor o. ä. handeln. Die erfassten Daten werden anschließend an eine Steuer- oder Recheneinheit übermittelt. Diese errechnet anhand der sensorisch ermittelten Daten und der bekannten optimalen Abstände zwischen den Wärmequellen und den Behältern oder der mit Schrumpffolie umhüllten Verpackungseinheit die benötigten Abstände der einander gegenüberliegenden Wärmequellen und/oder die genaue Positionierung der Trägerkonstruktion über der Verpackungseinheit auf der Transportstrecke. Aufgrund der ermittelten Daten werden die Rahmenelemente der Trägerkonstruktion angesteuert und entsprechend eingestellt und/oder die Trägerkonstruktion wird entsprechend über der Verpackungseinheit auf der Transportstrecke positioniert.
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Mit der beschriebenen Sensorik ist es auch möglich, während des Schrumpfprozesses den Abstand zwischen den Wärmequellen und der mit Schrumpffolie umhüllten Verpackungseinheit an die sich während des Schrumpfvorgangs verändernden Maße anzupassen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die bekannten Maße der zu bearbeitenden Verpackungseinheit auch manuell in eine Steuereinheit eingegeben werden, die dann die Einstellung der Rahmenelemente der Trägerkonstruktion ansteuert. In diesem Fall basiert eine Anpassung an die sich während des Schrumpfvorganges ändernde Geometrie des entstehenden Gebindes allerdings auf Erfahrungswerten.
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Die Wärmequellen werden nun gezielt aktiviert und/oder in ihrer Leistung geregelt, um ein optimales Schrumpfergebnis zu erhalten. Während des Schrumpfvorgangs kann die Rahmenkonstruktion gegebenenfalls – wie bereits beschrieben – variabel an die sich durch den Schrumpfvorgang ändernde Geometrie des entstehenden Gebindes angepasst werden.
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Um den unteren Folienstoß unterhalb der Behälter ebenfalls optimal zu verschrumpfen bzw. zu verschweißen, können im hinteren Bereich der Transportstrecke unterhalb der Transportebene weitere Wärmequellen angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Schrumpfvorrichtung kann ebenfalls verwendet werden um Schrumpfetiketten auf Artikel oder Behälter, insbesondere um Getränkeflaschen, aufzuschrumpfen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Aufschrumpfen von Schrumpffolie auf zu einer Verpackungseinheit zusammengestellten und mit Schrumpffolie umhüllten Behältern, wobei die Verpackungseinheit auf einer Transportstrecke in eine Transportrichtung bewegt wird. Die Schrumpfvorrichtung umfasst Wärmequellen zum Aufschrumpfen der Schrumpffolie auf die Verpackungseinheiten. Erfindungsgemäß kann der Abstand der Wärmequellen zu der Verpackungseinheit aufgrund der von der mit Schrumpffolie umhüllten Verpackungseinheit vorgegebenen und/oder sich während des Schrumpfprozesses verändernden Maße optimiert und entsprechend eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt beispielsweise mit einer sensorischen Steuerung.
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Insbesondere wird der Abstand zwischen den Wärmequellen und der Verpackungseinheit und/oder zwischen einander gegenüberliegend angeordneten Wärmequellen sensorisch ermittelt. Die ermittelten Daten werden anschließend an eine Steuereinheit übermittelt und der optimale Abstand der einander gegenüberliegend angeordneten Wärmequellen errechnet. Insbesondere wird mindestens ein Sollwert hinsichtlich des Abstandes der einander gegenüberliegend angeordneten Wärmequellen errechnet. Daraufhin werden die Rahmenelemente der Trägerkonstruktion entsprechend dem mindestens einen errechneten Sollwert angesteuert und eingestellt.
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Figurenbeschreibung
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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.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schrumpfeinheit mit Heizstrahlern.
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2 zeigt die sensorisch gesteuerte Verstellung der Trägerkonstruktion.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Schrumpfeinheit mit Heizstrahlern.
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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.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schrumpfeinheit 10. Die Schrumpfeinheit 10 dient beispielsweise der Erstellung von Gebinden. Vorzugsweise werden Behälter, insbesondere Getränkeflaschen, wunschgemäß zusammengestellt bzw. gruppiert. Die Behälterzusammenstellungen 20 werden mit einer Schrumpffolie 22 umhüllt und anschließend in der Schrumpfeinheit 10 auf einer Transportstrecke 12 in Transportrichtung TR transportiert und mit Wärme beaufschlagt, so dass sich die Schrumpffolie 22 fest aber lösbar um die Behälter der Behälterzusammenstellung 20 legt und diese als Gebinde zusammenhält. Bei der Transportstrecke 12 kann es sich beispielsweise um einen Endlosförderer oder eine äquivalente Vorrichtung handeln.
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1(A) zeigt die Anordnung einer Behälterzusammenstellung 20 auf der Transportstrecke 12.
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Jeweils eine Leitkontur 50 ist beidseitig entlang und parallel zu der Transportstrecke 12 angeordnet. Die mit Schrumpffolie 22 umschlagene Behälterzusammenstellung 20 fährt zunächst auf die Leitkonturen 50 auf, welche die unteren Folienüberstände 24 an den beiden Seiten der Behälterzusammenstellung 20 nach oben klappt. Die Leitkontur 50 ist vorzugsweise aus nach oben schwenkbaren und/oder nach unten wegklappbaren Leitblechen 52 o. ä. gebildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Breite der Transportstrecke 12 zwischen den beidseitig angeordneten Leitkonturen 50 variabel an die Breite der Behälterzusammenstellung 20 angepasst werden. Insbesondere können die beiden Leitkonturen 50 gegeneinander verschiebbar sein.
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Die Wärmezufuhr innerhalb der Schrumpfeinheit 10 erfolgt mit Strahlungsquellen 30, insbesondere Heizstrahlern 32, gemäß 1(B). Die Heizstrahler 30, 32 sind beispielsweise an einer Trägerkonstruktion 40 angeordnet.
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Die Trägerkonstruktion 40 besteht aus mehreren einstellbaren Rahmenelementen 42, 44, 46, 48 die zumindest teilweise mit Strahlungsquellen 30, insbesondere Heizstrahlern 32, versehen sind.
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Die Trägerkonstruktion 40 verfügt über mindestens eine Verstellvorrichtung, welche die Anpassung an verschieden große Behälterzusammenstellungen 20 ermöglicht und sich der während des Schrumpfvorgangs ändernden Geometrie der Behälterzusammenstellung 20 anpassen kann. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Rahmenelemente 42, 44 jeweils gegeneinander verschiebbar oder weisen Distanzelemente (nicht dargestellt) auf, wodurch der Abstand einander gegenüberliegender Strahler 30, 32 verändert werden kann. Beispielsweise bestehen die Rahmenelemente 42, 44 jeweils aus ineinander verschiebbaren Stangen, so dass eine einfache Änderung des Abstands einander gegenüberliegender Strahler 30, 32 möglich ist.
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Die Trägerkonstruktion 40 mit den Strahlern 30, 32 wird über der Behälterzusammenstellung 20 platziert (1(B)) und – wie in 1(C) dargestellt – darüber abgesenkt. Die Strahlungsquellen 30, 32 werden nun gezielt aktiviert und oder in ihrer Leistung geregelt, um ein optimales Schrumpfergebnis zu erhalten. Nach Ende des Schrumpfvorgangs wird die Trägerkonstruktion 40 mit den Strahlungsquellen 30, 32 angehoben. Der Schrumpfvorgang ist damit abgeschlossen.
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Des Weiteren können Strahlungsquellen 30, insbesondere Heizstrahler 34, unter der Transportebene zur Verbindung des so genannten unteren Folienstoßes angeordnet sein. Zur Verbindung des Folienüberschlags auf der Unterseite der Behälterzusammenstellung 20 (dem unteren Folienstoß) werden die unter der Transportebene der Transportstrecke 12 angeordneten Strahlungsquellen 30, 34 aktiviert, wenn die Behälterzusammenstellung 20 sich in diesem Teilbereich der Transportstrecke 12 befindet.
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2 zeigt die sensorisch gesteuerte Verstellung bzw. Anpassung der Trägerkonstruktion 40. Der Sensor 100 misst beispielsweise den Abstand zwischen den Strahlungsquellen 30, 32 und der Behälterzusammenstellung 20. Alternativ erfasst der Sensor 100 die Maße der Behälterzusammenstellung 20.
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Bei dem Sensor 100 handelt es sich beispielsweise um einen Bilderkennungssensor o. ä. Die erfassten Daten werden anschließend an eine Steuereinheit 102 übermittelt. Diese errechnet die benötigten Abstände der einander gegenüberliegenden Strahlungsquellen 30, 32 und/oder die genaue Positionierung der Trägerkonstruktion 40 über der Behälterzusammenstellung 20 auf der Transportstrecke 12 und steuert die distanzvariablen Rahmenelemente 42, 44, 46 oder entsprechende Verstelleinrichtungen (nicht dargestellt) der Trägerkonstruktion 40 an, so dass die Rahmenelemente 42, 44, 46 entsprechend eingestellt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird zudem die genaue Positionierung der Trägerkonstruktion 40 über der Behälterzusammenstellung 20 auf der Transportstrecke 12 durch die Steuereinheit 102 oder durch eine weitere gesteuerte Sensoreinheit o. ä. (nicht dargestellt) eingestellt.
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3 zeigt eine zweite alternative Ausführungsform einer Schrumpfeinheit 10 mit Heizstrahlern 30. Die Behälterzusammenstellungen 20 werden mit einer Schrumpffolie 22 umhüllt und anschließend in der Schrumpfeinheit 10 auf einer Transportstrecke 12 in Transportrichtung TR transportiert und mit Wärme beaufschlagt.
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3(A) zeigt die Anordnung einer Behälterzusammenstellung 20 auf der Transportstrecke 12. In diesem Ausführungsbeispiel wird keine Leitkontur 50 (vgl. 1 und 2) benötigt, stattdessen werden die Folienüberstände 24 gezielt elektrostatisch aufgeladen.
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Zu diesem Zweck sind elektromagnetische Feldgeneratoren 60 so an der Transportstrecke 12 angeordnet, dass sie die oberen, unteren und/oder seitlichen Folienüberstände 24 elektrostatisch aufladen. Dadurch werden diese an die Behälterzusammenstellung 20 herangezogen (vgl. 1(B)) und so in die optimale Ausgangsposition für den nachfolgenden Schrumpfprozess gebracht.
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Vorzugsweise kann die Position der elektromagnetischen Feldgeneratoren 60 variabel an die Größe der Behälterzusammenstellung 20 angepasst werden. Insbesondere können die elektromagnetische Feldgeneratoren 60 gegeneinander verschiebbar sein. Die Trägerkonstruktion 40 mit den Strahlern 30, 32 wird über der Behälterzusammenstellung 20 platziert (3(B)) und – wie in 3(C) dargestellt – darüber abgesenkt. Zu diesen Verfahrensschritten wird auf die Beschreibung der 1(B) und 1(C) verwiesen.
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Die Erfindung kann im gesamten Bereich der Verpackungstechnik Anwendung finden, in dem Folien geschrumpft werden. Beispielsweise kann die Erfindung verwendet werden um Etiketten auf Getränkeflaschen aufzuschrumpfen.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform 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.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schrumpfeinheit
- 12
- Transportstrecke
- 20
- Behälterzusammenstellung
- 22
- Schrumpffolie
- 24
- Folienüberstand
- 30
- Strahlungsquelle
- 32
- Heizstrahler
- 34
- Heizstrahler
- 40
- Trägerkonstruktion
- 42
- Rahmenelement
- 44
- Rahmenelement
- 46
- Rahmenelement
- 48
- Rahmenelement
- 50
- Leitkontur
- 52
- Leitblech
- 60
- elektromagnetische Feldgeneratoren
- 100
- Sensor
- 102
- Steuereinheit
- TR
- Transportrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2440517 A1 [0003]
- EP 2049401 A1 [0004]
- BE 1017964 [0005]
