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Gegenstand der Erfindung ist ein Schneid-, Einkerb- und/oder Perforationswerkzeug (Werkzeug) zum Zerschneiden, Einkerben oder Perforieren von flächigem Gut mit zumindest zwei Rotationsscheiben, ein Verfahren unter Verwendung des Werkzeugs und Verpackungsmaschinen aufweisend das Werkzeug.
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Zum Herstellen von Folienverpackungen werden in der Regel Folienbahnen in Form von zumindest einer Oberfolie und einer Unterfolie in Fördermitteln geführt, Produkte auf die Unterfolie auf- bzw. eingelegt und zu Packungseinheiten versiegelt und nachfolgend von Schneidwerkzeugen vereinzelt. In Tiefziehverpackungsmaschinen werden die Produkte in Mulden gelegt, die in der Unterfolie ausgeformt wurden. Werden keine Mulden ausgeformt, dann werden die Produkte auf die nicht vorgeformte Unterfolie in hierfür vorgesehene und gekennzeichnete Produktzonen aufgelegt. Vorzugsweise wird das Verpackungsgut pro Takt in einer oder mehreren Spuren auf der Unterfolie im Bereich der Produktzonen aufgelegt. Das Auflegen des Verpackungsgutes kann manuell oder maschinell erfolgen. Soweit gewünscht können die Produktzonen durch eine Einlegschablone gekennzeichnet sein. Die Oberfolie wird dann darauf gesiegelt.
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Für den Herstellungsprozess ist es wichtig, dass das Verfahren in der Lage ist, die Verpackungen zuverlässig allseits zu verschließen. Die Folien dürfen keine Beschädigungen aufweisen und die Siegelnähte müssen sicher dichtend verschlossen sein, sodass das Produkt zuverlässig von Umwelteinflüssen abgeschirmt ist. Ebenso kann es erwünscht sein, den Verpackungsinnenraum mit weiteren Medien zu versehen, wie Flüssigkeiten, Konservierungs- und/oder Desinfektionsstoffen. Vor dem Versiegeln werden die Verpackungen – soweit gewünscht – in der Siegelstation evakuiert oder mit Schutzgas gespült bzw. evakuiert und zusätzlich mit Schutzgas, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, schutzbegast. Die Verpackungen können auch in Luftatmosphäre versiegelt werden
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Die Siegelstation besteht aus einem Ober- und Unterteil; sie öffnet und schließt sich im Maschinentakt zyklisch. Vorteilhafterweise senkt sich das Unterteil taktweise bei Zufuhr der Produktlagen in die Siegelstation und hebt sich dann wieder. Nachdem das Produkt eingesiegelt wurde, werden die Unterfolie, die Oberfolie, sowie ggf. eine Zwischenfolie, durch Schneidwerkzeuge vereinzelt.
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Nach dem Siegelvorgang sind die Folien auch außerhalb der Siegelnähte infolge der Wärmeeinwirkung häufig nicht ausreichend glatt. Solche Fehler können ein sauberes Trennen oder Perforieren beeinträchtigen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schneidwerkzeug zu schaffen, mit dem die einzelnen Verpackungen mit ihren umhüllenden Folien beim Schneiden sicher voneinander getrennt werden oder aber eine Perforation für eine spätere Trennung sicher vorbereitet ist. Insbesondere ist es Aufgabe schmale Streifen mit Hilfe von zwei Messern aus den Folienbahnen herauszuschneiden. Hierbei ist es wichtig, dass beide Messer bei unterschiedlichem Durchmesser oder Abnutzung mit einem einheitlichen Anpressdruck arbeiten, um ein sicheres Schneiden oder Perforieren zu gewährleisten.
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Die gestellte Aufgabe ist gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.
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Nach einer Ausgestaltung ist das Werkzeug zum Zerschneiden oder Perforieren von aufeinander liegenden Folienbahnen, zwischen denen zuvor auf Abstand Produkte angeordnet und ringsum mittels einer Siegelnaht eingeschlossen wurden, vorgesehen aufweisend wenigstens zwei als Rotationsscheiben ausgebildeten Schneid- oder Perforationsmessern, die auf Abstand in wenigstens einem Messergehäuse parallel zueinander geführt und zum Schneiden oder Perforieren an die Folienbahnen heranführbar sind, wobei
- – die Achsen der Rotationsscheiben in Halterungen gelagert sind, die mit den Rotationsscheiben in dem Messergehäuse parallel und unabhängig voneinander in Arbeitsrichtung verschieblich sind,
- – die Halterungen in dem Messergehäuse zumindest teilweise aufgenommen sind und die Halterungen eines Werkzeuges jeweils eine Kulisse umfassen, die – insbesondere deren Füße – jeweils in eine gemeinsame Druckkammer tauchen, die mit einem hydraulischen Medium angefüllt ist,
- – das Medium die Rotationsscheiben nach dem Heranführen des Werkzeugs an die Folienbahnen unabhängig voneinander aber mit im wesentlichem gleichen Druck in die Schneidposition drücken.
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Wenn die Schneid- oder Perforationsmesser unabhängig voneinander in die für sie beste Schneid- oder Perforierposition gepresst werden, dann kann jedes Schneid- oder Perforationsmesser optimal schneiden oder perforieren. Fehlschnitte oder Fehlperforierungen sind überwunden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das hydraulische Medium in der Druckkammer ein Hydrauliköl oder ein wässriges Medium ist. Ein Druck kann durch, z. B. pneumatisches, Hochstellen der Werkzeuge und Anschlagen der Rotationscheiben an eine Gegenlage aufgebaut werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halterungen Gabeln aufweisen, in die die Achsen der Rotationsscheiben eingerastet sind. Durch die Gabelkonstruktion ist es relativ leicht möglich, die Rotationsscheiben auszutauschen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotationsscheiben auf den Achsen drehbar gelagert sind.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gabeln an den Füßen der Gabelschlitze mit Schlitzaufweitungen versehen sind, in denen die Achsen der Rotationsscheiben einrasten.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Füße der die Rotationsscheiben tragenden Halterungen Kulissen aufweisen, die in Führungsbuchsen der Messergehäuse geführt sind und die abgedichtet durch die Führungsbuchsen bis in die Druckkammer reichen, in der ihre Druckflächen von dem Medium in der Druckkammer beaufschlagt werden. Damit ist eine sichere, drucksicher abgedichtete Führung gewährleistet.
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Die druckbeaufschlagten Druckflächen sind für jede Rotationsscheibe vorzugsweise gleich groß.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Messergehäuse als Schneideinheiten so zusammengefügt sind, dass die Halterungen der einzelnen Rotationsscheiben mit ihren Kulissen bis in eine allen gemeinsame Druckkammer reichen und dort ihre Druckflächen vom Medium beaufschlagt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei mehreren Messergehäusen äußere Schneideinheiten mit nur einer Rotationsscheibe mit einer mittleren Schneideinheit zusammengefügt sind, die zwei auf Abstand angeordnete Rotationsscheiben aufweist.
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Mit dem Werkzeug wird ein Zerschneiden oder Perforieren von aufeinander liegenden Folienbahnen zwischen denen zuvor auf Abstand, gegebenenfalls in vorher ausgeformte Mulden, Produkte angeordnet und ringsum mittels einer Siegelnaht eingeschlossen wurden, längs paralleler, ggf. eng beanstandeter (z. B. kleiner 2 cm), Linien möglich, umfassend mindestens die folgende Schritte:
- – mehrere als Rotationsscheiben ausgebildete Schneid- oder Perforationsmesser werden zum Schneiden oder Perforieren an die Folienbahnen herangefahren,
- – die Druckflächen der Füße von mehreren Rotationsscheiben werden von einem Druckmedium in einer Druckkammer beim Zusammenfahren mit den Folienbahnen so beaufschlagt, dass die Rotationsscheiben unabhängig voneinander in ihre Wirkstellung zum Schneiden oder Perforieren gepresst werden. Das Werkzeug wird hierbei in die optimale Schneid- oder Perforationsstellung vorgefahren und kann seine Schneid- oder Perforationsarbeit sicher und erfolgreich durchführen, weil die Rotationsscheiben gleichmäßig mit dem Anpressdruck beaufschlagt sind.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigen:
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1 im Querschnitt ein Werkzeug mit zwei als Rotationsscheiben ausgebildeten Schneid-, Einkerb- oder Perforiermessern, die in einem Messergehäuse in Arbeitsrichtung unabhängig voneinander vorfahrbar sind mittels eines allen gemeinsamen hydraulischen Mediums, das über die Kulissen als Teil der Halterungen auf die Rotationsscheiben einwirkt,
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2 im Querschnitt ein Schneidwerkzeug mit den Merkmalen nach 1 mit vier als Rotationsscheiben ausgebildeten Schneid- oder Perforiermessern,
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3 eine schaubildliche Darstellung des Schneidwerkzeuges nach 2,
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4 eine Explosionsansicht des Schneidwerkzeuges nach den 2 und 3.
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Auf Folienverpackungsmaschinen werden Verpackungen hergestellt, die aus zumindest einer Unterfolie und einer Oberfolie gebildet sind. Die Folien sind rings um beispielsweise tiefgezogene und mit Produkten gefüllte Mulden mittels Siegelnähten verschlossen. Verpackung und Verpackungsgut bilden die Packung.
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Die Unterfolie wird mit Hilfe der Folientransportkette taktweise zu einer Formstation transportiert, wo in jedem Takt beispielsweise sechs Produktmulden in der Unterfolie ausgeformt werden. Nachfolgend passiert die ausgeformte Unterfolie eine Einlegzone, wo die Produkte in die dafür vorgesehenen Produktmulden, die die Produktzonen bilden, eingelegt werden.
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Es folgt eine Siegelstation, in der die Ober- und Unterfolie zusammengebracht werden, um über jeweils zumindest eine Siegelnaht verschlossene Packungen auszubilden, die in einem Takt einen Packungsverbund von sechs Packungen bilden.
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In Transportrichtung hinter der Siegelstation werden die zusammengefügten Folien mit eingeschlossenem Produkt einer Schneidestation zugeführt, wobei zunächst eine oder mehrere Querschneidevorrichtungen die Packungen quer zur Laufrichtung trennen und nachfolgend eine oder mehrere Längsschneidevorrichtungen die Packungen vereinzeln (oder umgekehrt). An die Stelle eines vollständigen Trennens kann auch ein Perforieren treten. Zum Zerschneiden oder auch Perforieren werden Schneid- oder Perforierwerkzeuge verwendet, wie sie in 1 bis 4 dargestellt sind.
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1 zeigt ein Gehäuse (1) eines Schneidwerkzeuges (2) mit zwei als Rotationsscheiben (3) ausgebildeten Schneid- oder Perforiermessern. Welche Messerart eingesetzt wird, hängt von der Teilungsaufgabe ab. Sollen die Folien total durchschnitten werden, dann werden als Schneidmesser ausgebildete Rotationsscheiben (3) eingesetzt. Sollen nur Perforierungen zum späteren Trennen durchgeführt werden, dann werden als Perforationsmesser ausgebildete Rotationscheiben mit einem als Sägezahn ausgebildetem Umfang eingesetzt. Das Messergehäuse (1) besteht aus seitlichen Deckplatten (1a) und einem Träger (1b).
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Die Achsen (4) der Rotationsscheiben (3) sind mit Kugellagern (5) in Halterungen (6) gefasst, die als Einrastmittel ausgebildet sind. Diese weisen Gabeln (6a) und Füßen (6b) auf. Die Füße (6b) greifen in den Träger (1b) des Messergehäuses hinein. Die Gabeln (6a) haben Gabelschlitze (7), die aus 4 besser zu erkennen sind. Die Gabelschlitze (7) der Halterungen (6) haben am Schlitzgrund (8) Aufweitungen (9), in die die eingeschobenen Achsen (4) einrasten.
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Zu den Halterungen (6) gehören verlängernde stabförmige Kulissen (10), die längsverschieblich in dem Träger (1b) geführt sind. Dies sind Teil der Füße (6b) Dazu hat der Träger (1b) Führungsbuchsen (11). Die Kulissen (10) sind mittels Dichtungen (12) gegenüber den Führungsbuchsen (11) abgedichtet; die Kulissen (10) tauchen in eine Druckkammer (15) ein.
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Die Kulissen (10) haben an ihren in die Druckkammer (15) reichenden Enden (13) Druckflächen (14). Die Druckkammer (15) ist mit einem hydraulischen Medium gefüllt. Das hydraulische Medium ist beispielsweise ein Hydrauliköl. Das Hydrauliköl beaufschlagt die Druckflächen (14) der Kulissen (10) wie ein Druckpolster und drückt die Rotationsscheiben (3) individuell in die gewünschte Arbeitsstellung. Die Druckflächen (14) sind jeweils gleich groß.
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Das Arbeitsverfahren zum Trennen oder Perforieren sieht vor, dass die Rotationsscheiben (3) so vorgefahren werden, um einwandfrei in ihren Wirkbereich zu kommen, um als Quetschmesser zu arbeiten. In der Schneidestation werden die Schneidwerkzeuge in einem ersten Schritt mit den Folienbahnen zusammengefahren, z. B. mit pneumatischen Hubzylindern. Die Schneidwerkzeuge kommen also in die Schneidstellung. Die Oberkanten (1c) der Deckplatten (1a) bleiben von der Folienbahn beabstandet. Wenn die Folienbahnen zwischen einem Gegendruckring oder einer Gegendruckwelle und der Oberkante der Rotationsscheibe eingeklemmt sind, dann könnte es immer noch sein, dass eine der Rotationsscheiben (3) nicht tief genug in den Arbeitsbereich eingedrungen ist oder nur eine Rotationsscheibe den vollen Anpressdruck aufnimmt. In diesem Fall wird das Druckpolster des Hydrauliköles im Druckraum wirksam und drückt die Rotationsscheibe, die noch nicht genügend in den Arbeitsbereich gefahren ist (wäre), in einem zweiten Arbeitsschritt kräftiger in diesen ein. Jede Rotationsscheibe arbeitet damit einwandfrei und es wird vermieden, dass die eine Rotationsscheibe den gesamten Anpressdruck aufnimmt und die andere nicht genügend Anpressdruck erhält.
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2 und 3 zeigen ein Schneidwerkzeug (20) mit vier Rotationsscheiben (3), wobei 2 eine Schnittdarstellung und 3 eine schaubildliche Darstellung ist. Der Aufbau nach 2 und 3 besteht aus zwei äußeren Schneideinheiten (21) mit eigenen Gehäusen (1) und einer mittleren Schneideinheit (22) zwischen den äußeren Schneideinheiten (21). Die mittleren Rotationsscheiben (3) sind wie bei 1 in einem eigenen Gehäuse (1) angeordnet. Die zwei außen liegenden Rotationsscheiben (3) haben eigene Gehäuse (1). Auch sie haben wie die mittlere Rotationsscheibe (3) als Einrastmittel dienende Halterungen (6) mit Füßen (6b) sowie Kulissen (10). Die Kulissen (10) der äußeren Schneideinheiten (21) und die Kulissen (10) der mittleren Schneideinheit (22) tauchen alle in die gemeinsame Druckkammer (15) ein. Die einzelnen Druckkammern sind hierzu zu einer Druckkammer (15) verbunden. Die Schneideinheiten (21) und (22) sind nämlich, wie 3 und 4 zeigen, so zusammengesetzt, dass sich eine durchgehende Druckkammer (15) ergibt. Dazu erfolgt die Verbindung über Hydraulikölstutzen (23) und Abstandsstutzen (24). Alle Rotationsscheiben (3) unterliegen also der gleichen Stellkraft aus der Druckkammer (15), die auf alle Kulissen (10) der Rotationsscheiben (3) wie ein gleichkräftiges Druckpolster wirkt. Der Druck in der Druckkammer (15) wird durch das Verfahren des Werkzeuges als Ganzes in die Schneidposition, z. B. mittels eines Pneumatikzylinders, aufgebaut und gleichmäßig auf die vorhandenen Scheidwerkzeuge verteilt, wenn diese an einer Gegenlage anliegen.
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Alle Rotationsscheiben (
3) sind auf Abstand unabhängig parallel zueinander in Zustellrichtung auf die Folienbahnen hin und her verschiebbar. Die Achsen (
4) der Rotationsscheiben (
3) verlaufen quer zur Schneidrichtung und fluchten miteinander. Bezugszeichenliste
| Gehäuse | 1 |
| seitliche Deckplatte | 1a |
| Träger des Messergehäuses | 1b |
| Oberkante der Deckplatte | 1c |
| Schneidwerkzeug | 2 |
| Rotationsscheibe | 3 |
| Achse | 4 |
| Kugellager | 5 |
| Halterung | 6 |
| Gabel | 6a |
| Füßen | 6b |
| Gabelschlitz | 7 |
| Schlitzgrund | 8 |
| Aufweitung | 9 |
| verlängernde stabförmige Kulisse | 10 |
| Führungsbuchse | 11 |
| Dichtung | 12 |
| Enden der Kulisse | 13 |
| Druckfläche | 14 |
| Druckkammer | 15 |
| Äußerer Umfang der Rotationsscheibe | 16 |
| Verschluss | 17 |
| Schneidwerkzeug | 20 |
| äußere Schneideinheit | 21 |
| mittlere Schneideinheit | 22 |
| Hydraulikölstutzen | 23 |
| Abstandsstutzen | 24 |
