DE102010055967B4 - Arbeitsstation mit einem Schneidwerkzeug zum schnellen Schneiden einer Folienbahn - Google Patents

Arbeitsstation mit einem Schneidwerkzeug zum schnellen Schneiden einer Folienbahn Download PDF

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Abstract

Arbeitsstation (2) für eine Verpackungsmaschine (1) zum Verschließen von Schalen (7), wobei die Arbeitsstation (2) ein Siegelwerkzeugoberteil (9), ein Siegelwerkzeugunterteil (6), einen Siegelrahmen (16), ein Schneidwerkzeug (12) und ein Messer (14) zum Schneiden einer Oberfolie (4) umfasst, wobei das Messer (14) an dem Schneidwerkzeug (12) vorgesehen ist, wobei ferner zwischen dem Schneidwerkzeug (12) und dem Siegelrahmen (16) wenigstens ein Energiespeicher (17) vorgesehen ist, um nach einer Relativbewegung des Siegelrahmens (16) gegenüber dem Schneidwerkzeug (12) potentielle Energie aufgenommen zu haben, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Haltemittel (11) vorgesehen ist, um das Schneidwerkzeug (12) an einem gegenüber dem Schneidwerkzeug (12) und dem Siegelrahmen (16) stationären Teil der Arbeitsstation (2), vorzugsweise an dem Siegelwerkzeugoberteil (9), zeitweise zu halten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitstation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Arbeitsstation zum Schneiden einer Folienbahn.
  • In der US 2006/0048480 A1 ist ein Siegelwerkzeug einer Schalenverschließmaschine offenbart, wobei das Siegelwerkzeug Federn aufweist, die beim Schließen des Siegelwerkzeugs eine Kraft erzeugen, mit der ein Siegelwerkzeugunterteil gegen einen Siegelrahmen drückt, um eine Oberfolie auf eine Schale zu siegeln.
  • Aus der DE 10 2008 032 306 A1 ist eine Schalenverschließmaschine mit einer Arbeitsstation bekannt, die ein Siegelwerkzeug zum Verschließen von Schalen mit einer Oberfolie und ein Schneidwerkzeug zum Schneiden der Oberfolie umfasst. Dabei ist ein elektromotorischer Antrieb zum Bewegen des Siegelwerkzeugs und des Schneidwerkzeuges vorgesehen. Das Schneidwerkzeug ist relativ zum Siegelwerkzeug und einem Kammeroberteil bzw. der zu verschließenden Schale bewegbar.
  • Die Geschwindigkeit der Bewegung des Schneidwerkzeugs gegenüber der zu schneidenden Oberfolie ist gering, da der elektromotorische Antrieb eine Spindel aufweist, die zur Erzeugung hoher Kräfte ausgelegt ist. Das Schneiden von flexiblen Folien, die beispielsweise eine Dicke von weniger als 50 μm haben oder die zum Skinnen aufgewärmt wurden, führt trotz Einsatz von gezackten Messerkanten zu keiner optisch ansprechenden Folienkante.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsstation für eine Verpackungsmaschine bereitzustellen, die eine verbesserte und zugleich kostengünstige Scheidung aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch eine Arbeitsstation für eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Arbeitsstation durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Arbeitsstation ist insbesondere geeignet für einen kleinen Tisch-Traysealer, in dem die Schale in eine Schublade einzulegen ist.
  • Die Arbeitsstation für eine Verpackungsmaschine gemäß der Erfindung zum Verschließen von Schalen umfasst ein Siegelwerkzeugoberteil, ein Siegelwerkzeugunterteil, einen Siegelrahmen, ein Schneidwerkzeug und ein Messer zum Schneiden einer Folienbahn, wobei das Messer an dem Schneidwerkzeug vorgesehen ist und das Messer einem Rand der Schale angepasst ist. Zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Siegelrahmen ist wenigstens ein Energiespeicher vorgesehen, um nach einer Relativbewegung des Siegelrahmens gegenüber dem Schneidwerkzeug potentielle Energie aufgenommen zu haben. Somit wird die Bewegung des Siegelrahmens und die nachfolgende Schneidbewegung des Schneidwerkzeuges durch nur einen Antrieb ermöglicht und vereinfacht somit die Ausführung der Arbeitsstation. Bevorzugt ist der Energiespeicher eine Feder, vorzugsweise eine Druckfeder. Dies ermöglicht eine kostengünstige und platzsparende Ausführung. Alternativ sind entsprechend wirkende Elemente, bei denen ein Medium dehnbar oder komprimierbar ist, einsetzbar.
  • In einer bevorzugten Form ist wenigstens ein Haltemittel vorgesehen, um das Schneidwerkzeug an einem gegenüber dem Schneidwerkzeug und dem Siegelrahmen stationären Teil der Arbeitsstation, vorzugsweise an dem Siegelwerkzeugoberteil, zeitweise zu halten. Somit wird die Erhöhung der Federkraft der Federelemente bewirkt und das Lösen des Schneidwerkzeuges vom Haltelement gesteuert.
  • Bevorzugt ist das Haltemittel ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet, vorzugsweise ein Topfmagnet, da der Topfmagnet ein geringes magnetisches Streufeld aufweist.
  • Das Ablösen des Schneidwerkzeugs vom Haltemittel ist bevorzugt mittels Abschalten des Elektromagneten durch eine Steuerung oder mittels Überschreitung der Haltekraft des Haltemittels durch den Siegelrahmen und den Energiespeicher, vorzugsweise einer Druckfeder, vorgesehen. Ebenso ist ein Ablösen des Schneidwerkzeugs vom Haltemittel mittels eines Anschlags oder einer Hubbegrenzung denkbar, die zwischen dem Siegelrahmen und dem Schneidwerkzeug vorgesehen ist, um die Relativbewegung zu begrenzen.
  • Vorzugsweise ist wenigstens ein Dämpfungselement vorgesehen, um den Aufprall des Schneidwerkzeugs auf den Siegelrahmen zu dämpfen. Dies schont die betroffenen Bauteile, die am Ende der Schneidbewegung aufeinander prallen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsstation für eine Verpackungsmaschine zum Verschließen von Schalen und zum Schneiden einer Oberfolie führt ein Siegelrahmen eine Relativbewegung gegenüber einem Schneidwerkzeug aus und lädt damit wenigstens einen Energiespeicher auf.
  • Vorzugsweise wird dabei eine Feder gespannt. Somit wird nur ein Antrieb benötigt, der den Siegelrahmen bewegt, da die Schneidbewegung des Schneidwerkzeugs über den Energiespeicher bzw. die Feder schnell und unabhängig von der Bewegung des Siegelrahmens ausgeführt wird, vor allem viel schneller, als es der Antrieb des Siegelrahmens ermöglichen würde.
  • Vorzugsweise halt ein Haltemittel das Schneidwerkzeug an einem gegenüber dem Schneidwerkzeug und dem Siegelrahmen stationären Teil der Arbeitsstation, vorzugsweise an dem Siegelwerkzeugoberteil, und das Schneidwerkzeug wird losgelassen und bewegt sich schnell in Richtung der Oberfolie. Durch diese schnelle Bewegung liegt ein verbessertes Schnittergebnis vor.
  • Bevorzugt schneidet ein am Schneidwerkzeug angebrachtes Messer die Oberfolie an einem Rand der Schale, um einen möglichst geringen Überstand der geschnitten Oberfolie gegenüber dem Schalenrand zu erhalten.
  • Vorzugsweise wird am Ende der Schneidbewegung das Schneidwerkzeug mittels wenigstens eines Dämpfungselements gedämpft, um das Schneidwerkzeug schadlos zu bremsen und um die Siegelung nicht negativ zu beeinflussen.
  • Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tiefziehverpackungsmaschine und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Verpackungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer Arbeitsstation gemäß der vorliegenden Erfindung in Grundstellung,
  • 3 eine schematische Schnittansicht mit einer gespannten Druckfeder,
  • 4 eine schematische Schnittansicht nach einem Schneidvorgang,
  • 5 eine schematische Schnittansicht mit dem Schneidwerkzeug am Halteelement,
  • 6 eine schematische Schnittansicht mit angehobenem Siegelwerkzeugoberteil,
  • 7 eine schematische Schnittansicht mit herausgezogener Schublade.
  • Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichem Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 bis 7 eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft an einer einnutzigen Schalenverschließmaschine bzw. einem Tisch-Traysealer beschrieben.
  • Die 1 zeigt den Tisch-Traysealer 1 als Verpackungsmaschine mit einer Arbeitsstation 2, einer Oberfolienzuführung 3 für eine Oberfolie 4 und einer Anzeige- und Steuereinrichtung 5, die den Betrieb des Tisch-Traysealers 1 steuert. Der Tisch-Traysealer 1 hat eine Schublade 6, die gleichzeitig als ein Siegelwerkzeugunterteil 6 und ein Kammerunterteil 6 dient. Eine mit Produkt 8 (siehe 2) gefüllte Schale 7 wird in die Schublade 6 bzw. in das Siegelwerkzeugunterteil 6 eingelegt und in die Arbeitsstation 2 manuell eingeschoben.
  • In der 2 ist die schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Arbeitsstation 2 in einer Grundstellung dargestellt. Nach dem Einschieben des Siegelwerkzeugunterteils 6 ist die Oberfolie 4 zwischen dem Siegelwerkzeugunterteil 6 und einem Siegelwerkzeugoberteil 9 mittels einer umlaufenden Dichtung 10 so zueinander geklemmt, dass eine evakuierbare Kammer entsteht.
  • Am Siegelwerkzeugoberteil 9 ist ein Elektromagnet 11 angebracht, der ein Schneidwerkzeug 12 hält. Das Schneidwerkzeug 12 ist relativ zum Siegelwerkzeugoberteil 9 über Führungen 13 bewegbar. An dem Schneidwerkzeug 12 ist ein Messer 14 angebracht, dessen Kontur im Wesentlich en dem Rand 15 der Schale 7 entspricht. Ein Siegelrahmen 16 ist über die Führungen 13 relativ zum Siegelwerkzeugoberteil 9 bewegbar. Eine Druckfeder 17 ist derart zwischen dem Schneidwerkzeug 12 und dem Siegelrahmen 16 vorgesehen, dass die Druckfeder 17 bei einer Schließbewegung des Siegelrahmens 16 in Richtung der eingespannten Oberfolie 4 und der Schale 7 gegen einen Bolzen 18 spannt, der wiederum mit dem Schneidwerkzeug 12 verbunden ist.
  • In der 3 ist der Siegelrahmen 16 über einen nicht dargestellten Antrieb nach unten bewegt worden und klemmt die Oberfolie 4 und die Schale 7 über eine Siegeldichtung 19 gegen das Siegelwerkzeugunterteil 6. Dabei wird die Druckfeder 17 gespannt. Die Haltekraft des Elektromagneten 11 ist dabei größer als die Kraft der gespannten Feder 17.
  • Die 4 zeigt das Schneidwerkzeug 12, nachdem mittels der Steuerung 5 der Haltemagnet 11 das Schneidwerkzeug 12 losgelassen hat und die gespannte Druckfeder 17 mittels des Bolzens 18 das Schneidwerkzeug 12 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit nach unten bewegt hat. Hierbei ist das Schneidwerkzeug 12 vorzugsweise mit einem geringen Gewicht vorgesehen, um eine geringe Trägheit aufzuweisen, um eine hohe Beschleunigung zu erreichen. Eine hohe Geschwindigkeit des Messers 14 führt zu sehr guten Schnittergebnissen und einer optisch ansprechenden Kante der geschnitten Oberfolie 4 auf der Schale 7.
  • Wenigstens ein Dämpfungselement 20 bewirkt, dass das Schneidwerkzeug 12 nach dem Schneiden der Oberfolie 4 nicht ungebremst gegen den Siegelrahmen 16 prallt. Beispielsweise ist das Dämpfungselement 20 aus Silikon und kreisförmig auf dem Siegelrahmen 16 oder am Schneidwerkzeug 12 angebracht. In einer nicht gezeigten Variante ist der Elektromagnet 11 durch einen Permanentmagneten ersetzbar. Die Kraft zum Ablösen des Schneidwerkzeuges 12 vom Siegelwerkzeugoberteil 9 kann sowohl durch das Spannen der Feder 17 auf Block und einer noch weiteren Bewegung des Siegelrahmens 16 nach unten aufgebracht werden, als auch durch das Erreichen der Ablösekraft durch Spannen der Feder 17 kurz vor oder im Moment des Klemmens der Oberfolie 4 zwischen dem Siegelrahmen 16 und dem Siegelwerkzeugunterteil 6. In einer vorteilhaften Weise erhöht der Aufprall wenigstens kurzzeitig die Kraft des Siegelrahmens 16 auf die Oberfolie 4 und die Schale 7, ohne dabei die Siegelung negativ zu beeinflussen.
  • Die 5 zeigt die Position des Schneidwerkzeugs 12, nachdem das Schneidwerkzeug 12 durch eine Bewegung des Siegelrahmens 16 nach oben gegen den Elektromagneten 11 angehoben wurde und der Elektromagnet 11 über die Steuerung 5 aktiviert wurde, um das Schneidwerkzeug 12 an dem Siegelwerkzeugoberteil 9 zu halten. Dabei hebt der Siegelrahmen 16 das Schneidwerkzeug 12 über den Bolzen 18 an.
  • Anschließend bewegt sich der Siegelrahmen 16 sowie das Siegelwerkzeugoberteil 9 weiter nach oben, wie in 6 dargestellt, um die Schublade 6 zum Herausziehen freizugeben.
  • In 7 ist gezeigt, wie die Schublade 6 aus der Arbeitsstation 2 herausgezogen wurde, um die Verpackung 21 zu entnehmen und um die nächste zu verschließenden Schale 7 einlegen zu können.
  • Der Elektromagnet 11 oder ein Permanentmagnet kann direkt auf das Schneidwerkzeug 12 oder ein daran angebrachtes ferromagnetisches Material wirken. Eine Variante sieht vor, dass das Halteelement 11 am Schneidwerkzeug 12 angebracht ist und auf das Siegelwerkzeugoberteil 9 wirkt.
  • Alternativ kann das Halteelement ein mechanisches Raster sein, das mittels der Steuerung 5 geöffnet wird und selbstständig einrastet, um das Schneidwerkzeug 12 am Siegelwerkzeugoberteil 9 zu halten.
  • In einer weiteren Variante ist es denkbar, dass die Oberfolie 4 durch das Messer 14 geschnitten wird, bevor die Oberfolie 4 von dem Siegelrahmen 16 gegen die Schale 7 zum Verschließen geklemmt wird. Diese Variante ermöglicht es, dass die Oberfolie 4 innerhalb des Randes 15 der Schale 7 geschnitten werden kann und damit die Verpackung 21 optisch noch weiter verbessert werden kann.

Claims (9)

  1. Arbeitsstation (2) für eine Verpackungsmaschine (1) zum Verschließen von Schalen (7), wobei die Arbeitsstation (2) ein Siegelwerkzeugoberteil (9), ein Siegelwerkzeugunterteil (6), einen Siegelrahmen (16), ein Schneidwerkzeug (12) und ein Messer (14) zum Schneiden einer Oberfolie (4) umfasst, wobei das Messer (14) an dem Schneidwerkzeug (12) vorgesehen ist, wobei ferner zwischen dem Schneidwerkzeug (12) und dem Siegelrahmen (16) wenigstens ein Energiespeicher (17) vorgesehen ist, um nach einer Relativbewegung des Siegelrahmens (16) gegenüber dem Schneidwerkzeug (12) potentielle Energie aufgenommen zu haben, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Haltemittel (11) vorgesehen ist, um das Schneidwerkzeug (12) an einem gegenüber dem Schneidwerkzeug (12) und dem Siegelrahmen (16) stationären Teil der Arbeitsstation (2), vorzugsweise an dem Siegelwerkzeugoberteil (9), zeitweise zu halten.
  2. Arbeitsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (11) ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet, vorzugsweise ein Topfmagnet, ist.
  3. Arbeitsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine Feder (17) ist, vorzugsweise eine Druckfeder oder eine Zugfeder.
  4. Arbeitsstation nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösen des Schneidwerkzeugs (12) vom Haltemittel (11) mittels Abschalten des als Elektromagnet ausgebildeten Haltemittels (11) über eine Steuerung (5) oder mittels Überschreitung der Haltekraft des Haltemittels (11) durch den Siegelrahmen (16) und den Energiespeicher (17) vorgesehen ist.
  5. Arbeitsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dämpfungselement (20) vorgesehen ist, um den Aufprall des Schneidwerkzeugs (12) auf den Siegelrahmen (16) zu dämpfen.
  6. Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsstation (2) für eine Verpackungsmaschine (1) zum Verschließen von Schalen (7) und zum Schneiden einer Oberfolie (4), dadurch gekennzeichnet, dass ein Siegelrahmen (16) eine Relativbewegung gegenüber einem Schneidwerkzeug (12) ausführt und dabei wenigstens einen Energiespeicher (17) mit potentieller Energie auflädt, und dass diese gespeicherte potentielle Energie wenigstens teilweise umgesetzt wird in kinetische Energie des Schneidwerkzeugs (12).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltemittel (11) das Schneidwerkzeug (12) an einem gegenüber dem Schneidwerkzeug (12) und dem Siegelrahmen (16) stationären Teil der Arbeitsstation (2), vorzugsweise an dem Siegelwerkzeugoberteil (9), hält, und dass das Schneidwerkzeug (12) losgelassen wird und dass sich das Schneidwerkzeug (12) daraufhin in Richtung der Oberfolie (4) bewegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Schneidwerkzeug (12) angebrachtes Schneidmesser (14) die Oberfolie (4) an einem Rand (15) der Schale (7) schneidet.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende einer Schneidbewegung das Schneidwerkzeug (12) mittels wenigstens eines Dämpfungselements (20) gedämpft wird.
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