DE102011108939A1

DE102011108939A1 - Verfahren zum Schneiden von Packungen

Info

Publication number: DE102011108939A1
Application number: DE201110108939
Authority: DE
Inventors: Guido Spix
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-31
Also published as: ES2546495T3; US9334074B2; US20130025243A1; EP2551203B1; EP2551203A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Packungen (15) in einer Tiefziehverpackungsmaschine (1) aus einem Folienverbund (18) mittels vorheriger Ermittlung der Lage der Siegelnähte (26) und geeigneter Anpassung de Lage eines Schnittbilds (28), sowie eine Tiefziehverpackungsmaschine (1) zum Durchführen des oben genannten Verfahrens.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden von Packungen aus einem Folienverbund in einer Tiefziehverpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Tiefziehverpackungsmaschine.
In der Patentanmeldung EP 1 714 886 A1 der Anmelderin ist eine Tiefziehverpackungsmaschine mit einer Laserschneideinrichtung offenbart, die Verpackungen aus einem Folienverbund von beispielsweise zwei miteinander versiegelten Folien heraustrennt. Eine solche intermittierend arbeitende Tiefziehverpackungsmaschine mit einer hohen Leistung (Packungen pro Minute) weist oftmals eine Gesamtmaschinenlänge von mehr als 10 Meter auf. Dabei befindet sich eine Formstation zum Formen von Mulden in eine Unterfolie an einem ersten Ende der Tiefziehverpackungsmaschine und eine Schneidstation an einem zweiten Ende. Dazwischen befinden sich weitere Stationen, beispielsweise eine Einlegestation, Siegelstation, Etikettier- und/oder Druckstation. Die Packungen sollen an der Kontur der Siegelnähte so herausgetrennt werden, dass eine Siegelnaht am Packungsrand verbleibt, die zum Einen eine Mindestbreite und zum Anderen eine möglichst gleichbleibende Breite aufweist. Die Unterfolie wird dabei mittels zweier Klammerketten seitlich erfasst und von einem ersten zu einem zweiten Ende der Tiefziehverpackungsmaschine transportiert. Dabei kann es beispielsweise durch Kettenlängungen zu Schwankungen im Vorzug der Folie kommen. Durch diese Schwankungen auftretende Probleme, wie unterschiedliche Siegelnahtbreiten nach dem Schneiden der Packungen, werden dadurch kompensiert, dass eine erhöhte Breite der Siegelnaht vorgesehen wird, so dass die geringste toleranzbedingte Breite nach dem Schneiden noch die notwendige Mindestbreite aufweisen kann. Der für solche Siegelnahtbreiten notwendige Platzbedarf muss in der Auslegung bei den Werkzeugen in der Tiefziehverpackungsmaschine berücksichtigt werden. Breite Siegelnähte erfordern zusätzlich hohe Drücke oder eine lange Siegelzeit beim Erzeugen der Siegelnähte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit möglichst einfachen Mitteln eine Tiefziehmaschine hinsichtlich der Schneidung so zu verbessern, dass die Siegelnähte nur die an der Packung notwendige Breite aufweisen müssen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Tiefziehverpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schneiden von Packungen aus einem Folienverbund in einer Tiefziehverpackungsmaschine sieht folgende Schritte vor: Versiegeln von Folien zu Packungen in einer Siegelstation, wobei Siegelnähte erzeugt werden, Ermitteln der Lage der Siegelnähte und Ausrichten der Schneideinrichtung passend zu den Siegelnähten.
Durch die Ermittlung der Lage der Siegelnähte vor oder in der Schneidstation kann die Schneideinrichtung so exakt ausgerichtet werden, dass die Packungen an der Außenkontur ihrer Siegelnähte geschnitten werden, so dass unnötig breitere Siegelnähte nicht mehr notwendig sind, um eine Mindestbreite der Siegelnaht entlang ihrer Kontur einzuhalten.
Vorzugsweise werden die Siegelnähte nach dem Versiegeln mittels eines Visionsystems erfasst und in einer Steuerung die Position eines Schnittbilds ermittelt, um anschließend die Schneideinrichtung in Transportrichtung und/oder quer zur Transportrichtung auszurichten. Die Ermittlung des Schnittbildes auf diese Weise bringt den Vorteil, dass auch bei wechselnden Formaten, bei denen die Formwerkzeuge und Siegelwerkzeuge ausgetauscht werden, keine Anpassung an der Schneidstation vorgenommen werden muss, da die Siegelnähte immer entsprechend des zu schneidenden Folienbereichs ermittelt werden können.
In einer vorteilhaften Variante wird ein Referenzelement in der Siegelstation erzeugt. Dieses Referenzelement steht zwangsweise in einem festen räumlichen Bezug zu den ebenfalls in der Siegelstation erzeugten Siegelnähten.
Bevorzugt wird das Referenzelement mittels Stanzen oder als Siegelmerkmal erzeugt. Beispielsweise kann das Referenzelement ein kleines ausgestanztes Loch sein, das später in der Schneidstation erfasst und ausgewertet wird.
Vorzugsweise wird das Referenzelement mittels einer Erkennungsvorrichtung nach der Siegelstation erfasst, welches ein einfaches, sicheres und gleichzeitig kostengünstiges Messen ermöglicht.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erkennungsvorrichtung ist ein Visionsystem, das in der Lage ist, das Referenzelement in seiner Lage in und quer zur Transportrichtung zu erfassen.
Vorzugsweise ist die Schneideinrichtung eine Laserschneideinrichtung, um die Verpackungen durch Heraustrennen aus dem Folienverbund entlang der Siegelnähte zu vereinzeln, da hierbei die Schneideinrichtung selbst nicht bewegt wird, sondern es ausreicht, den Scanner der Laserschneideinrichtung entsprechend dem ermittelten Schnittbild zu bewegen bzw. auszulenken. Hierbei wird keine Zeit zum Angleichen der Position der Schneideinrichtung benötigt und Einstellzeiten werden minimiert.
In einer vorteilhaften Variante ist die Schneideinrichtung ein Komplettschnittwerkzeug und dieses wird entsprechend des Schnittbildes verstellt. Beispielsweise sind Servoantriebe und Führungen vorgesehen, um das Komplettschnittwerkzeug schnell und exakt in eine für den folgenden Schneidvorgang vorgesehene neue Position zu bewegen. Die Verstellung kann in Transportrichtung und/oder quer zur Transportrichtung erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine umfasst eine Siegelstation und eine Schneideinrichtung, wobei eine Erkennungsvorrichtung zum Erfassen der Lage von Siegelnähten nach der Siegelstation vorgesehen ist und die Schneideinrichtung bezüglich der Lage des von ihr erzeugbaren Schnittbilds relativ zu den Siegelnähten ausrichtbar ist. Somit können Lageunterschiede der Siegelnähte, die durch den Folientransport auftreten können auf eine konstruktiv einfache Weise erfasst und ausgeglichen werden.
Vorzugsweise ist die Schneideinrichtung ein Komplettschnittwerkzeug oder eine Laserschneideinrichtung, um ein schnelles Austrennen der Packungen aus einem Folienverbund zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Weise ist in der Siegelstation mittels Stanzen oder mittels eines Siegelwerkzeugs ein Referenzelement in einem Folienverbund erzeugbar, was eine einfache und kostengünstige Lösung darstellt.
Bevorzugt ist die Erkennungsvorrichtung dazu ausgebildet, mittels des Referenzelements die Lage der Siegelnähte zu erfassen und an eine Steuerung zu übermitteln, die ihrerseits dann die Schneideinrichtung entsprechend ausrichten kann.
In einer vorteilhaften Alternative ist die Erkennungsvorrichtung dazu ausgebildet, den Konturenverlauf der Siegelnähte zu erfassen, um die Schneideinrichtung für das beabsichtigte Schnittbild auszurichten bzw. das Schnittbild inklusive seiner Position zu erzeugen und die Informationen vorzugsweise an eine Laserschneideinrichtung zur Bearbeitung weiterzuleiten.
Bevorzugt ist dabei die Erkennungsvorrichtung zum Erfassen der Lage von Siegelnähten ein Visionsystem.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine,
2: eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Tiefziehverpackungsmaschine.
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.
1 zeigt in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine. Diese Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelstation 3, eine Etikettiereinrichtung 5 und eine Schneidstation 4 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Arbeitsrichtung R an einem Maschinengestell 6 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zuführrolle 7, von der eine Folie 8 abgezogen wird. Im Bereich der Siegelstation 3 ist ein Materialspeicher 9 vorgesehen, von dem eine Deckelfolie 10 abgezogen wird. Ferner weist die Verpackungsmaschine 1 eine Vorschubeinrichtung 30 (siehe 2) auf, die die Folie 8 ergreift und diese pro Arbeitstakt in der Arbeitsrichtung R weitertransportiert.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation ausgeführt, in der in die Folie 8 durch Tiefziehen Mulden 11 geformt werden. Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht zur Arbeitsrichtung R mehrere Mulden 11 nebeneinander gebildet werden. In Arbeitsrichtung R hinter der Formstation 2 ist eine Einlegestrecke 12 vorgesehen, in der in der Folie 8 Mulden 11 manuell oder automatisch mit einem Produkt 13 befüllt werden.
Die Siegelstation 3 verfügt über eine verschließbare Kammer 14, in der die Atmosphäre in den Packungsmulden 11 vor dem Versiegeln z. B. durch Gasspülen mit einem Austauschgas oder mit einem Gasgemisch ersetzt werden kann. Alternativ dazu können die Packungsmulden 11 in der verschließbaren Kammer 14 evakuiert werden.
Stromabwärts folgt eine Etikettierstation 5 zum Aufbringen von Etiketten von oben auf die Oberseite der Packungen 15 und/oder von unten auf die Unterseite der Packungen 15. Vor der Schneidstation 4 ist oberhalb der Packungen 15 eine Erkennungsvorrichtung 16 angebracht, die in der Lage ist, ein Referenzelement 25 oder Siegelnähte 26 (siehe 2) zu erfassen und die Informationen darüber an eine Steuerung 17 zu übermitteln.
An der Schneidstation 4 werden die in einem Arbeitstakt der Verpackungsmaschine 1 gemeinsam hergestellten Packungen 15 vereinzelt. Dabei werden sie gleichzeitig mittels einer Schneideinrichtung 4a, beispielsweise eines Komplettschnittwerkzeugs, aus dem Folienverbund 18, bestehend aus der Folie 8 und der Deckelfolie 10, ausgeschnitten. Alternativ schneidet ein Laser die Packungen 15 aus dem Folienverbund 18 aus, indem er entlang der Außenkante der Siegelnähte 26 der Packungen 15 bewegt wird.
Die Verpackungsmaschine 1 verfügt ferner über die Steuerung 17. Sie hat die Aufgabe, die in der Verpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen. Eine Anzeigevorrichtung 19 mit Bedienelementen 20 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen der Prozessabläufe in der Verpackungsmaschine 1 für bzw. durch den Bediener.
Die generelle Arbeitsweise der Verpackungsmaschine 1 wird im Folgenden kurz beschrieben.
Die Folie 8 wird von der Zuführrolle 7 abgezogen und durch eine Formstation 2 transportiert. In der Formstation 2 werden durch Tiefziehen Mulden 11 in der Folie 8 gebildet. Die Mulden 11 werden zusammen mit dem umgebenden Bereich der Folie 8 in einem Hauptarbeitstakt zur Einlegestrecke 12 weiter transportiert, in der sie mit Produkt 13 befüllt werden.
Anschließend werden die befüllten Mulden 11 zusammen mit dem sie umgebenden Bereich der Folie 8 in einem weiteren Arbeitstakt durch die Vorschubeinrichtung in die Siegelstation 3 weitertransportiert. Die Deckelfolie 10 wird nach einem Ansiegelvorgang an die Folie 8 mit der Vorschubbewegung der Folie 8 weitertransportiert. Dabei wird die Deckelfolie 10 von dem Materialspeicher 9 abgezogen. Durch das Ansiegeln der Deckelfolie 10 auf die Packungsmulden 11 entstehen geschlossene Packungen 15, die zunächst weiterhin in einem gemeinsamen Folienverbund 18 zusammenhängen. Dieser Folienverbund 18 wird – wie erläutert – aus der Folie 8 und der Deckelfolie 10 gebildet. In der Schneidstation 4 werden die Packungen 15 schließlich mittels der Schneideinrichtung 4a vereinzelt.
Im Bereich der Schneidstation 4 können Umverpackungen 22 bereitgestellt werden, beispielsweise Kartons, um vereinzelte Packungen 21 aufzunehmen. 1 zeigt eine Variante, bei der Umverpackungen 22 mittels eines Förderelements, beispielsweise eines Förderbandes 23, zu einer Position unterhalb der Schneidstation 4 gebracht werden. Ist eine Umverpackung 22 vollständig gefüllt, wird sie mittels des Förderbandes 23 abtransportiert und durch eine neue Umverpackung 22 ersetzt.
2 zeigt eine schematische teilweise Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1. Die Folie 8 wird durch zwei Klammerketten 30a, 30b, die die Vorschubeinrichtung 30 bilden, beidseitig gehalten und in der Transportrichtung R durch die Verpackungsmaschine 1 transportiert.
In der Siegelstation 3 wird die Deckelfolie 10 derart auf die Folie 8 gesiegelt, dass um die Packungsmulden 11 umlaufende Siegelnähte 26 erzeugt werden, die das Produkt 13 m Inneren der Packung 15 luftdicht einschließen und somit eine lange Haltbarkeit gewährleistet. Die Siegelstation 3 kann zusätzlich ein Referenzelement 25 in den Folienverbund 18 einbringen. Beispielsweise kann ein kreisrundes Stanzmesser eine Öffnung 25 als Referenzelement durch beide Folien 8, 10 stanzen. Damit steht das Referenzelement 25 in einer festen räumlichen Beziehung zu den Siegelnähten 26 bzw. zum beabsichtigten Schnittbild 28.
Im Folgenden werden Etiketten 27 in der Etikettierstation 5 auf die Packungen 15 aufgebracht. Vor der Schneidstation 4 ermittelt eine Erkennungsvorrichtung 16 (hier als Visionsystem dargestellt) die Lage der Siegelnähte 26 oder eines oder mehrerer Referenzelemente 25. Die Steuerung 17 verarbeitet die Informationen der Erkennungsvorrichtung 16 und legt ein beabsichtigtes Schnittbild 28 für die Schneideinrichtung 4a fest, wenn diese beispielsweise als Laser ausgebildet ist. Entsprechend des Schnittbilds 28 und dessen Lage wird der Laser verstellt.
Ist die Schneidstation 4 mit einem Komplettschnittwerkzeug als Schneideinrichtung 4a vorgesehen, positioniert die Steuerung 17 die Schneideinrichtung 4a entsprechend der Lage des Referenzelements 25. Die Verstellung erfolgt in Transportrichtung R und/oder quer zur Transportrichtung R (siehe Pfeile an Position 4 in 2).
Die in der Schneidstation 4 vereinzelten Packungen 21 werden beispielsweise in eine Umverpackung 22 eingelegt oder fallen in eine Umverpackung 22 hinein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1714886 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Schneiden von Packungen (15) aus einem Folienverbund (18) in einer Tiefziehverpackungsmaschine (1), umfassend: Versiegeln von Folien (8, 10) zu Packungen (15) in einer Siegelstation (3), wobei Siegelnähte (26) erzeugt werden, Ermitteln der Lage der Siegelnähte (26), Ausrichten einer Schneideinrichtung (4a) passend zu der Lage der Siegelnähte (26).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelnähte (26) nach dem Versiegeln mittels eines Visionsystems (16) erfasst werden und in einer Steuerung (17) die Position eines Schnittbilds (28) ermittelt wird, um anschließend die Schneideinrichtung (4a) in Transportrichtung (R) und/oder quer zur Transportrichtung (R) auszurichten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Siegelstation (3) ein Referenzelement (25) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzelement (25) mittels Stanzen oder als Siegelmerkmal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzelement (25) mittels einer Erkennungsvorrichtung (16) nach der Siegelstation (3) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsvorrichtung (16) ein Visionsystem ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (4a) ein Laser ist, um die Verpackungen (15) durch Heraustrennen aus dem Folienverbund (18) entlang der Siegelnähte (26) zu vereinzeln.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (4a) ein Komplettschnittwerkzeug ist und entsprechend des Schnittbildes (28) verstellt wird.
Tiefziehverpackungsmaschine (1), umfassend eine Siegelstation (3) und eine Schneideinrichtung (4a), dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennungsvorrichtung (18) zum Erfassen der Lage von Siegelnähten (26) nach der Siegelstation (3) vorgesehen ist und die Schneideinrichtung (4a) bezüglich der Lage des von ihr erzeugbaren Schnittbilds (28) relativ zu den Siegelnähten (26) ausrichtbar ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (4a) ein Komplettschnittwerkzeug oder ein Laser ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Siegelstation (3) mittels Stanzen oder mittels eines Siegelwerkzeugs ein Referenzelement (25) in einem Folienverbund (18) erzeugbar ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, mittels des Referenzelements (25) die Lage der Siegelnähte (26) zu erfassen.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, den Konturenverlauf der Siegelnähte (26) zu erfassen.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsvorrichtung (16) zum Erfassen der Lage von Siegelnähten (26) ein Visionsystem ist.