DE102015215499A1

DE102015215499A1 - Etikettieraggregat mit Vakuumzylinder und Schneidelement

Info

Publication number: DE102015215499A1
Application number: DE102015215499.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Eichhammer
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Etikettieraggregat für eine Etikettiermaschine zum Etikettieren von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, mit einem, um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Vakuumzylinder, der mehrere, an seinem Umfang verteilte Vakuumelemente zum Halten eines Etikettenbandes umfasst, wobei im Vakuumzylinder wenigstens ein Schneidelement mit einer, in radialer Richtung des Vakuumzylinders nach außen weisenden Schneidkante angeordnet ist und das Schneidelement in radialer Richtung des Vakuumzylinders nach außen hin beweglich angeordnet ist, sodass es bei einer nach außen gerichteten Bewegung ein von dem Vakuumzylinders gehaltenes Etikettenband mit der Schneidkante durchtrennen kann, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schneidelement (102) ein Schwingungsgenerator (290) zum Versetzen der Schneidkante (121) in eine Schwingung zugeordnet ist und ein Verfahren zum Etikettieren von Behältern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Etikettieraggregat für eine Etikettiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Etikettieren von Behältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Stand der Technik
Etikettieraggregate sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese umfassen üblicherweise mehrere drehbar gelagerte Zylinder, mit denen Etiketten von einer Etikettenzuführung bis zu den Behältern, auf denen sie appliziert werden sollen, befördert werden können. Während dieses Transports können die Etiketten, falls notwendig, mit Leim beaufschlagt werden und, sofern sie auf einer Etikettenrolle bereitgestellt werden, zunächst zugeschnitten und dann auf die Behälter appliziert werden.
Hierzu zeigt beispielsweise die DE 10 2007 058 818 A1 eine entsprechende Vorrichtung zum Schneiden von Etiketten auf einer Etikettenrolle. Diese sieht vor, dass die Etiketten auf einem Vakuumzylinder transportiert werden und an einem Schneidelement, hier einem drehenden Messer, vorbeigeführt werden. Durch eine an dem Vakuumzylinder vorgesehene Erhebung, die als Gegenschneidelement fungiert, wird das Durchtrennen des Etiketts sichergestellt.
Weiterhin zeigt die DE 69 727 496 T2 eine Etikettiervorrichtung mit einer Rollenzuführung, auf der Etiketten bereitgestellt werden. Das Schneidelement ist im Inneren einer Drehschneidtrommel vorgesehen und wird vom unteren bzw. oberen Rand des Etikettenbandes zum gegenüberliegenden Rand des Etikettenbandes geführt, um das Etikettenband zu durchtrennen. Damit wird jedoch das Etikettenband von einer Seite her durchtrennt, was zu Fehlstellungen der Etiketten führen kann.
Die WO 2011/067148 zeigt weiterhin einen Vakuumzylinder, bei dem die Schneidelemente als klingen innerhalb des Vakuumzylinders angeordnet sind. Um ein Etikettenband zu durchtrennen, werden die Schneidelemente in einer radialen Bewegung nach außen geführt. Das Etikettenband wird damit durchstoßen, um die Etiketten voneinander zu trennen.
Das Schneiden von Etiketten mit Schneidelementen, die außerhalb des die Etiketten transportierenden Zylinders angeordnet sind, kann insbesondere bei mit Leim beaufschlagten Etiketten zu schneller Verschmutzung und damit zu Stillstandszeiten führen, da insbesondere verunreinigte Schneidelemente und Gegenschneidelement die Qualität der geschnittenen Etiketten reduzieren. Ein Durchstoßen des Etikettenbandes durch eine radiale Bewegung eines innerhalb des Vakuumzylinders angeordneten Schneidelements kann zu Verzerrungen der durchtrennt Etiketten oder gar zu Beschädigungen, wie Rissen führen. Weiterhin wird das Schneidelemente bei einer entsprechenden Bewegung durch das Etikettenband hindurch mit dem auf der gegenüberliegenden Seite des Etikettenbandes befindlichen Leim verschmutzt, sodass spätere Schneidergebnisse qualitativ schlechter sein können.
Aufgabe
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Etikettieraggregat bereitzustellen, mit dem die Etiketten zuverlässig zugeschnitten und auf Behälter appliziert werden können und gleichzeitig Stillstandszeiten möglichst reduziert werden.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch das Etikettieraggregat gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zum Etikettieren von Behältern gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Das erfindungsgemäße Etikettieraggregat ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Schneidelement ein Schwingungsgenerator zum Versetzen der Schneidkante in eine Schwingung zugeordnet ist. Das Schneiden des Etikettenbandes mit der Schneidkante erfolgt somit in Richtung der nicht mit Leim beaufschlagten Seite des Etiketts, da diese vom Vakuumzylinder gehalten wird. Bei Rückführung des Schneidelements in seine Ausgangsstellung kann überschüssiger Leim, der beim Schneiden des Etikettenbands an der Schneidkante haften bleibt, am Etikett abgetragen werden, sodass die Schneidkante „selbstreinigend“ ist. Durch das Vorsehen des Schwingungsgenerators und das Versetzen der Schneidkante in Schwingung kann das Schneidelement das Etikettenband durch Vibration der Schneidkante durchtrennen, was die einzubringenden Kräfte, die bei einer gewöhnlichen, radialen Bewegung nach außen notwendig wären, um das Etikettenband zu durchtrennen, erheblich reduzieren kann. Somit werden Beschädigungen der getrennten Etiketten vermieden.
In einer Ausführungsform weist der Vakuumzylinder eine Öffnung auf, durch die das Schneidelement nach außen bewegt werden kann. Das Schneidelement kann so vor Umwelteinflüssen, die zu Verunreinigungen des Schneidelements führen könnten, geschützt werden.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Vakuumelemente in Gruppen angeordnet, wobei eine Gruppe ein Etikett auf dem Etikettenband an der führenden und der nachfolgenden Kante halten kann und die Öffnung zwischen zwei benachbarten Gruppen angeordnet ist. Da das Schneiden des Etikettenbandes zwischen zwei auf dem Etikettenband benachbarten Etiketten erfolgt, kann mit dieser Ausführungsform sichergestellt werden, dass die benachbarten Etiketten auch beim Durchtrennen des Etikettenbandes vom Vakuumzylinder gehalten werden und somit ein sauberer Schnitt durch eine hinreichende Spannung im Etikettenband gewährleistet wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Etikettieraggregat eine dem Vakuumzylinder zugeordnete Steuerkurve umfasst und das Schneidelement eine Steuerrolle umfasst, die bei Drehung des Vakuumzylinders entlang der Steuerkurve umlaufen kann, wobei die Bewegung des Schneidelements durch die Bewegung der Steuerrolle entlang der Steuerkurve steuerbar ist. Eine solche mechanische Steuerung der Bewegung des Schneidelements kann gut gegen Umwelteinflüsse isoliert werden und ist wenig fehleranfällig, sodass Stillstandszeiten der Etikettiermaschine weiter reduziert werden können.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass am Umfang des Vakuumzylinders mehrere Schneidelemente äquidistant zueinander angeordnet sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Vakuumzylinder 2, 3, 4 oder 6 Schneidelement umfasst. Abhängig von der Länge der Etiketten und der Rotationsgeschwindigkeit des Vakuumzylinders kann so ein hoher Durchsatz an Etiketten und damit an durch das Etikettieraggregat etikettierbaren Behältern erzielt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schneidkante als glatte Kante oder als gezackte Kante ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Schwingungsgenerator die Schneidkante zu einer Schwingung anregen kann, die eine maximale Schwingungsamplitude in radialer Richtung von 1mm und/oder eine Schwingungsfrequenz von 200–3000Hz, bevorzugt 400–2000 Hz, besonders bevorzugt 500–1500 Hz aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist kein Gegenschneidelement vorgesehen. Durch das Halten des Etikettenbandes mit Vakuum und das Durchtrennen des Etikettenbandes durch die nach außen gerichtete Bewegung des Schneidelements ist ein Gegenschneidelement unnötig. Wird dieses weggelassen, so können auch damit einhergehende Probleme, wie Verunreinigungen des Gegenschneidelements, umgangen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante durch einen Schwingungsgenerator zumindest während der radialen Bewegung nach außen zum Schneiden des Etikettenbandes in Schwingung versetzt wird. Verunreinigungen der Schneidkante oder des Schneidelements können so minimiert werden, da bei Zurückführen des Schneidelements in seine Ausgangsposition, überschüssiger Leim am Etikett abgetragen wird. Die durch die Schwingung der Schneidkante erzielte Schnittkante im Etikettenband, die zwei benachbarte Etiketten voneinander trennt, ist so besonders glatt und Beschädigungen der zugeschnittenen Etiketten (insbesondere den Lungen) können vermieden werden. Außerdem kann das Abtragen von Leim von dem Schneidelement bei der Zurückführung verbessert werden.
Die Schwingung der Schneidkante kann dabei eine maximale Schwingungsamplitude in radialer Richtung von 1mm und/oder eine Schwingungsfrequenz von 200–3000Hz, bevorzugt 400–2000 Hz, besonders bevorzugt 500–1500 Hz aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die radiale Bewegung des Schneidelements durch die Bewegung einer dem Schneidelement zugeordneten Steuerrolle entlang einer dem Vakuumzylinder zugeordneten Steuerkurve gesteuert wird. Diese mechanische Steuerung kann sehr exakt durchgeführt werden und ist gleichwohl wenig störanfällig.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Schneidkante beim Durchtrennen des Etikettenbandes nicht durch ein Gegenschneidelement unterstützt wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass während des Schneidvorgangs das Schneidelement zunächst in radialer Richtung nach außen bewegt wird, um ein Vorperforieren des Etikettenbandes zu bewirken, und das Durchtrennen des Etikettenbandes durch radiale Schwingung der Schneidkante bewirkt wird. Das Durchtrennen des Etikettenbandes erfolgt somit allein durch die in der Schneidkante angeregte Schwingung und nicht mehr durch die radiale Bewegung des Schneidelements nach außen, die für gewöhnlich eine deutlich höhere Amplitude aufweist. Es erfolgt lediglich ein Vorperforieren des Etikettenbandes durch die radiale Bewegung, sodass das Etikettenband während des Durchtrennens nicht verrutschen kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
1a + b Schematische Ansicht eines Vakuumzylinders (1a) und vergrößerte Ansicht des Bereichs mit Schneidelement (1b) gemäß einer Ausführungsform
2 Schematische Darstellung eines Schneidelements gemäß einer Ausführungsform
3a–c schematische Darstellung eines Schneidvorgangs gemäß einer Ausführungsform
Ausführliche Beschreibung
1a zeigt schematisch ein Etikettieraggregat 180 für eine Etikettiermaschine zum Etikettieren von Behältern, insbesondere Flaschen. Dazu umfasst das Etikettieraggregat wenigstens einen Vakuumzylinder 100. Das Etikettieraggregat der vorliegenden Erfindung umfasst neben dem Vakuumzylinder noch andere Einrichtungen, wie beispielsweise eine Etikettenzuführung. Diese Etikettenzuführung ist ausgebildet, Etiketten auf einer durchgehenden Etikettenrolle bereitzustellen. Dabei kann es sich entweder um eine Etikettenrolle mit selbstklebenden Etiketten oder um eine Etikettenrolle mit zunächst nicht mit Leim versehenen Etiketten handeln. Bevor die Etikettenrolle und die darauf befindlichen Etiketten dem Vakuumzylinder zugeführt werden, kann daher ein Leimwerk vorgesehen sein, mit dem Leim auf das Etikettenband 130, das die Etiketten umfasst, aufgetragen wird.
Unabhängig davon, ob das Etikettenband 130 mit selbstklebenden Etiketten versehen ist, oder ob auf das Etikettenband 130 zunächst in einem Verfahrensschritt Leim aufgebracht wird, wird das Etikettenband mit den Etiketten dem Vakuumzylinder mit der nicht mit Leim versehenen Seite zugeführt.
Der Vakuumzylinder 100 ist um eine Rotationsachse R drehbar gelagert. Dazu kann der Vakuumzylinder 100 auf einer Antriebswelle 110 montiert sein. Der Vakuumzylinder 100 umfasst ferner mehrere Vakuumelemente, die das Etikettenband an der äußeren Oberfläche des Vakuumzylinders durch Beaufschlagen der Vakuumelemente mit Vakuum halten können. Die Vakuumelemente sind am äußeren Umfang des Vakuumzylinders 100, also an dessen Mantelfläche, verteilt.
Ferner umfasst der Vakuumzylinder ein oder mehrere Schneidelemente 102 mit einer Schneidkante 121. Die Schneidelemente 102 sind im Inneren des Vakuumzylinders in ihrer Ausgangsposition angeordnet und können in radialer Richtung bewegt werden, sodass durch eine radiale Bewegung der Schneidelemente nach außen das Etikettenband, das von den Vakuumelementen 101 gehalten wird, durchtrennt werden kann. Dabei ist erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehen, dass das Schneidelement 102, oder zumindest die Schneidkante 121 des Schneidelements während der radialen Bewegung nach außen zum Durchtrennen des Etikettenbandes und insbesondere während des eigentlichen Schritts des Durchtrennens durch einen im Vakuumzylinder vorgesehenen Schwingungsgenerator in Schwingung versetzt. Während diese Schwingung grundsätzlich in allen drei Raumrichtungen möglich ist, ist insbesondere eine Schwingung in radialer Richtung bevorzugt. Eine genaue Beschreibung des Verfahrens findet sich in den 3a bis c. Grundsätzlich ist das Schneidelement so angeordnet und der Vakuumzylinder derart ausgebildet, dass zumindest die Schneidkante zum Schneiden des Etikettenbandes, das durch die Vakuumelemente gehalten wird, durch eine Öffnung in der Mantelfläche des Vakuumzylinders hindurch treten kann.
Während die Verteilung der Vakuumelemente 101 auf der Mantelfläche des Vakuumzylinders grundsätzlich beliebig ist, so ist doch eine Ausführungsform bevorzugt, in der die Vakuumelemente in Gruppen angeordnet sind. Jede dieser Gruppen kann beispielsweise aus zwei zur Rotationsachse R parallelen Leisten mit Vakuumdüsen bestehen. Diese Leisten sind so am Umfang des Vakuumzylinders verteilt und zueinander beabstandet, dass die zwei Leisten einer Gruppe ein Etikett des Etikettenbandes aufnehmen und am Vakuumzylinder halten können. Zu diesem Zweck sind die Leisten einer Gruppe so verteilt, dass eine Leiste ein Etikett des Etikettenbandes an seiner führenden Kante und die andere Leiste der Gruppe das Etikett auf dem Etikettenband an der nachfolgenden Kante in Bewegungsrichtung des Etikettenbandes halten kann. Zusätzlich können zwischen diesen zwei Leisten weitere Vakuumelemente angeordnet sein, um auch den mittleren Bereich eines Etiketts auf dem Etikettenband zu halten.
Die oben beschriebene Öffnung, durch die zumindest die Schneidkante 121 des Schneidelements 102 hindurch treten kann, um das Etikettenband zu durchtrennen, ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Gruppen von Vakuumelementen angeordnet, sodass eine Trennung von zwei benachbarten Etiketten auf dem Etikettenband ermöglicht wird. Bevorzugt sind die Vakuumdüsen bzw. Vakuumelemente möglichst nah an der Öffnung angeordnet, damit die Etiketten sich nicht teilweise vom Vakuumzylinder während des Schneidvorgangs ablösen. So kann der Abstand zwischen dem Rand der Öffnung für das Schneidelement bzw. die Schneidkante zu den Vakuumelementen weniger als 1cm, bevorzugt weniger als 0,5cm betragen.
Um einen möglichst hohen Durchsatz an mit dem Etikettieraggregat etikettierbaren Behältern zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass der Vakuumzylinder gleich mehrere Etiketten eines Etikettenbandes aufnehmen kann. Zu diesem Zweck können zwei oder mehr Schneidelemente äquidistant, also im gleichen Winkelabstand, im Vakuumzylinder vorgesehen sein. So können wenigstens 2, aber auch 3 oder 4 oder 6 Schneidelemente im Vakuumzylinder vorgesehen sein. Sind zwei Schneidelemente vorgesehen, so haben beide einen Winkelabstand von 180°, liegen also auf exakt gegenüberliegenden Seiten des Vakuumzylinders. Bei 3 Schneidelementen beträgt deren Winkelabstand 120°, bei 4 Schneidelemente 90° und bei 6 Schneidelementen 60°. Es können auch 5 oder mehr als 6 Schneidelemente vorgesehen sein.
Es versteht sich, dass die Anzahl der möglichen Schneidelemente, die am Vakuumzylinder vorgesehen sind, auch durch die Größe der einzelnen auf dem Etikettenband angeordneten Etiketten begrenzt und vorgegeben ist. Damit ein Etikett einer Länge L von den Schneidelementen des Vakuumzylinders zuverlässig und mit hoher Genauigkeit aus dem Etikettenband durch ein Durchtrennen des Etikettenbandes gelöst werden kann, muss die Länge L des Etiketts gerade so groß sein, dass sie kleiner oder gleich dem Abstand zweier benachbarter Schneidelemente des Vakuumzylinders ist. Dieser Abstand D ergibt sich bei gegebenem Umfang U des Vakuumzylinders und der Anzahl n an Schneidelementen, die äquidistant (im gleichen Winkelabstand) um dessen Umfang verteilt sind zu D = U/n. Bei gegebenem Umfang U des Vakuumzylinders können also große Etiketten nur dann zuverlässig aus dem Etikettenband gelöst werden, wenn wenige Schneidelemente im Vakuumzylinder vorgesehen sind. Je kleiner jedoch die auf Behälter zu applizierenden Etiketten sind, desto mehr Schneidelemente können am Umfang des Vakuumzylinders vorgesehen sein.
Da der Umfang des Vakuumzylinders durch konstruktive Einschränkungen und durch die Bedingung, dass der Vakuumzylinder die Etiketten an die Behälter übergeben muss, beschränkt ist, kann es notwendig sein, für unterschiedlich große Etiketten unterschiedliche Vakuumzylinder mit gleichem Umfang aber mit unterschiedlicher Anzahl von Schneidelementen zu verwenden. Um hier die Umrüstzeiten beim Austauschen unterschiedlicher Vakuumzylinder möglichst gering zu halten, kann vorgesehen sein, dass der Vakuumzylinder lösbar mit der Antriebseinrichtung verbunden ist (beispielsweise der Antriebswelle 110), sodass nur die Zylindereinheit selbst ausgetauscht werden muss, wenn unterschiedlich lange Etiketten etikettiert werden sollen.
Der Vakuumzylinder 100 ist auf dem Etikettieraggregat ferner so angeordnet, dass er die zugeschnittenen Etiketten vorzugsweise direkt auf die zu etikettierenden Behälter applizieren kann. Da ein zuverlässiges Durchtrennen des Etikettenbandes und damit ein Zuschneiden der Etiketten bereits nur mit den Schneidelementen möglich ist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Etikettieraggregat nicht über ein Gegenschneidelement verfügt. Diese Gegenschneidelemente wurden üblicherweise innerhalb des Vakuumzylinders vorgesehen, um einen Gegendruck für ein außerhalb des Vakuumzylinders vorgesehenes Schneidelement bereitzustellen, sodass ein von dem Vakuumzylinder transportiertes Etikett zuverlässig zugeschnitten werden konnte. Da das Vakuum, mit dem das Etikettenband an dem Vakuumzylinder gehalten wird, genügend Spannung im Etikettenband aufbaut, ist ein solches Gegenschneidelement nicht mehr notwendig.
1b zeigt eine detailliertere Darstellung des Schneidelements 102 innerhalb des Vakuumzylinders 100. Ferner ist in dieser Darstellung die Öffnung 170, durch die die Schneidkante 121 des Schneidelements 102 hindurch bewegt werden kann, angedeutet. Um die makroskopische (also nicht durch den Schwingungsgenerator angeregte Schwingung) Bewegung des Schneidelements und insbesondere der Schneidkante in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse R des Vakuumzylinders zu realisieren, ist eine Antriebseinrichtung 150 vorzugsweise für jedes der Schneidelemente 102 vorgesehen. Dadurch kann die Bewegung jedes einzelnen Schneidelements separat gesteuert werden und der exakte Zeitpunkt für das Schneiden durch das Etikettenband festgelegt werden. Unter die Antriebseinrichtung 150 fallen sämtliche mögliche Realisierungen, insbesondere separate Elektromotoren für jedes der Schneidelemente. Andere Ausführungsformen mithilfe eines Magnet-Pushers, der über elektromagnetische Felder eine Bewegung des Schneidelements oder wenigstens der Schneidkante bewirken kann, sind denkbar. Weitere bevorzugte Ausführungsform sind Aktuatoren oder Linearmotoren, die nicht nur zur Steuerung der radialen Bewegung des Schneidelements nach außen, sondern auch zur Anregung der Schwingung des Schneidelements und/oder der Schneidkante genutzt werden können.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 150 für den Fall, dass ein von der Antriebseinrichtung 150 separater Schwingungsgenerator vorgesehen ist, ist die mittels einer Steuerkurve 152 und eine dem Schneidelement 102 zugeordnete Steuerrolle 151. Die Steuerrolle läuft zusammen mit dem Schneidelement im Inneren des Vakuumzylinders entsprechend dessen Rotation entlang der Steuerkurve um. Die Steuerkurve 152 kann innerhalb, aber auch außerhalb des Vakuumzylinders 100 angeordnet sein und gegen eine Drehung abgestützt werden, indem sie beispielsweise mit einem nicht drehenden Teil des Etikettieraggregats oder der Etikettiermaschine allgemein verbunden ist. Dazu können Drehmomentstützen verwendet werden. Insbesondere kann die Antriebswelle, die zum Antrieb des Vakuumzylinders vorgesehen ist, durch die Steuerkurve hindurch verlaufen. Die Steuerkurve 152 ist als geschlossene Kurve ausgebildet. Dies bedeutet, dass nach einem vollständigen Umlauf der Steuerrolle um die Steuerkurve 152 die Steuerrolle 151 wieder an ihrer Ausgangspositionen angelangt ist, also die Position p(α) = p(α + 360°).
Die Steuerkurve 151 umfasst zur Steuerung der Bewegung des Schneidelements in radialer Richtung wenigstens einen Bereich, der einen größeren Abstand zur Rotationsachse R aufweist als wenigstens ein anderer Bereich der Steuerkurve 152. Da die Steuerrolle 151 entlang der Steuerkurve 152 umläuft, verändert sich bei diesem Umlauf auch der Abstand der Steuerrolle zur Rotationsachse R des Vakuumzylinders. Da die Steuerrolle zumindest mit der Schneidkante 121 des Schneidelements fest verbunden ist, führt eine Entfernung der Steuerrolle von der Rotationsachse R des Vakuumzylinders zu einer radialen Bewegung der Schneidkante 121 nach außen. Verringert sich der Abstand der Steuerkurve zur Rotationsachse in einem anderen Bereich der Steuerkurve, so wird auch die Steuerrolle 151 näher an die Rotationsachse R des Vakuumzylinders geführt und das Schneidelement oder zumindest die Schneidkante in radialer Richtung nach innen (also in Richtung der Rotationsachse R) bewegt. Durch geeignete Wahl der Form der Steuerkurve kann so die Bewegung des Schneidelements bei Rotation des Vakuumzylinders genau so gesteuert werden, dass zu vorbestimmten Zeitpunkten (bzw. Winkelstellungen des Vakuumzylinders) bei jeder Rotation eine Bewegung der Schneidkante durch die Öffnung 170 hindurch und damit ein Durchtrennen des Etikettenbandes 130 erfolgt. Nach diesem Schneidvorgang kann das Schneidelement, insbesondere die Schneidkante 121 dann wieder in den Vakuumzylinder zurückgeführt werden.
Es sei erwähnt, dass nicht notwendig nur eine Steuerkurve vorgesehen sein muss. Bei Vorsehen nur einer einzigen Steuerkurve würden Schnitte von unmittelbar nacheinander folgenden Schneidelementen zeitlich versetzt zueinander stattfinden, wobei der zeitliche Abstand umso größer ist, je größer der Winkelabstand der Schneidelemente zueinander ist. Da jedoch zwei aufeinanderfolgende Schneidelemente ein einziges Etikett vollständig aus dem Etikettenband lösen, kann es bevorzugt sein, wenn die Schnitte gleichzeitig erfolgen. Dazu können beispielsweise zwei Steuerkurven vorgesehen sein, wobei die Steuerrolle eines ersten Schneidelements 102 um die erste Steuerkurve umläuft und die Steuerrolle des zweiten Schneidelements, das dem Schneidelements 102 unmittelbar nachfolgt (in Rotationsrichtung des Vakuumzylinders) um die zweite Steuerkurve umläuft. Dir Steuerkurven können dabei gleich geformt aber in Rotationsrichtung des Vakuumzylinders so versetzt zueinander angeordnet sein, dass beide Schneidelemente zur selben Zeit das Etikettenband durchstoßen und so ein Etikett vollständig vom Etikettenband trennen. Dazu entspricht der Winkelversatz der Steuerkurven gerade dem Winkelabstand der benachbarten Schneidelemente.
Alternativ kann bei Vorsehen von zwei Steuerkurven auch präzise der Zeitpunkt festgelegt werden, zu dem die in Rotationsrichtung führende Kante des Etiketts und die nachfolgenden Kante des Etikettenbandes vom Etikettenband gelöst werden. Diese Zeitpunkte können je nach Bedarf auch voneinander variieren und präzise eingestellt werden.
2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Schneidelements 102. Das Schneidelement 102 ist in einem Rahmen 230 angeordnet. Dieser Rahmen kann beispielsweise über Schrauben oder andere Verbindungselemente fest mit dem Vakuumzylinder verbunden sein. Dies bedeutet insbesondere, dass er mit dem Vakuumzylinder um die Rotationsachse R umläuft und weiterhin keine radiale Bewegung oder sonstige Bewegung relativ zum Vakuumzylinder ausführen kann. Besonders bevorzugt sind schnellwechselbare Verbindungselemente, wie beispielsweise Klickverbindungen.
Bezüglich des Rahmens beweglich gelagert, ist die Steuerrolle 151. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sie sich wie dargestellt außerhalb des Rahmens befindet und eine Verbindung 240 zur Schneidkante 121 vorgesehen ist. Hierzu kann eine Führung im Rahmen 230 vorgesehen sein, durch die die Verbindung 240 hindurch verläuft und in der die Verbindung beweglich gelagert ist, beispielsweise über eine entsprechende hier nicht dargestellte Führung, insbesondere Kugellager. Die Verbindung 240 kann die Steuerrolle 151 entweder direkt mit der Schneidkante 121 verbinden oder mit der in 2 dargestellten Halterung 260 verbunden sein. Dabei kann die Schneidkante 121 als ein „Messer“ ausgebildet und in der Halterung 260 montiert sein.
In dieser Ausführungsform ist die Halterung 260 der Schneidkante ebenfalls in einer Führung 250 des Rahmens 230 beweglich gelagert, sodass die Bewegung der Steuerrolle 151 entlang der Steuerkurve in eine Bewegung der Halterung 260 und damit in eine Bewegung der Schneidkante 121 übersetzt werden kann. Die Anordnung der Halterung 260 in der Führung ist dabei so ausgebildet, dass ausschließlich eine radiale Bewegung der Halterung entlang des dargestellten Doppelpfeils möglich ist, sodass die Schneidkante 121 ebenfalls nur in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse R des Vakuumzylinders bewegt werden kann. In diesem Sinne umfasst das Schneidelement die Halterung 260 und die Schneidkante 121. Grundsätzlich wird unter dem Schneidelement eine bewegliche Vorrichtung in dem Vakuumzylinder verstanden, die zumindest die Schneidkante umfasst.
Während die wesentliche, „makroskopische“ Bewegung der Schneidkante 121 in radialer Richtung durch die Bewegung der Steuerrolle entlang der Steuerkurve bewirkt wird, wird dieser radialen Bewegung zusätzlich eine oszillierende Bewegung (eine Schwingung) überlagert. So ist im Schneidelement, beispielsweise in der Halterung 260 ein Schwingungsgenerator 290 vorgesehen, der die Schneidkante 121 zum Schwingen anregt. Diese „mikroskopische“ Bewegung kann ein besonders exaktes Durchtrennen des Etikettenbandes ohne weitere Beschädigungen ermöglichen. Die so erzielte Schnittkante im Etikettenband weist dann nur geringe Beeinträchtigungen hinsichtlich der Qualität (insbesondere geringe Unregelmäßigkeiten wie Verzerrungen des Kunststoffmaterials, aus dem die Etiketten üblicherweise bestehen) auf. Weiterhin kann durch diese geringfügigen Bewegungen ein Abgeben von überflüssigem Leim, der sich beim Durchtrennen des Etikettenbandes an der Schneidkante 121 sammeln kann, an das Etikett bzw. das Etikettenband im Bereich der Schnittkante durch das Etikettenband erfolgen. Die Schneidkante 121 verfügt damit über eine selbstreinigende Eigenschaft, was regelmäßige Wartungsarbeiten, insbesondere ein Säubern der Schneidkante 121 überflüssig macht bzw. die entsprechenden Zeitintervalle vergrößern kann. Die Schwingungen oder Oszillationen der Schneidkante 121 können dabei in allen drei translatorischen Richtungen erfolgen.
Während in der beschriebenen Ausführungsform jedem Schneidelement ein entsprechender Schwingungsgenerator zugeordnet ist, kann auch vorgesehen sein, dass ein einziger Schwingungsgenerator im Vakuumzylinder vorgesehen ist, der derart mit allen Schneidelementen und/oder Schneidkanten verbunden ist, dass er alle Schneidkanten in Schwingung versetzen kann. Alternativ ist bei Verwendung von Aktuatoren oder Linearmotoren zur Steuerung der makroskopischen radialen Bewegung des Schneidelements auch vorstellbar, dass mit diesen Antrieben zusätzlich die Schwingung der Schneidkante angeregt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schwingung der Schneidkante genutzt wird, um das Etikett zu durchtrennen. Zu diesem Zweck erfolgte die radiale Bewegung des Schneidelements in Richtung des Etikettenbandes derart, dass die Entfernung zwischen dem Etikettenband und der Schneidkante so weit reduziert wird, dass die Schwingungsamplitude der Schneidkante genügt, um das Etikett zu durchtrennen. Wie in 3a bis c weiter beschrieben wird, kann dazu vorgesehen sein, dass die Schneidkante durch die radiale Bewegung nach außen zunächst mit dem Etikettenband in Kontakt gebracht wird und ein Vorperforieren erfolgt, wobei die Schneidkante zumindest geringfügig in das Etikettenband eindringt oder es vorspannt. Der eigentliche Schneidvorgang erfolgt dann durch die Schwingung der Schneidkante. Dabei kann die Schwingung der Schneidkante in allen drei Raumrichtungen erfolgen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Schwingung in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Vakuumzylinders, besonders bevorzugt nur in radialer Richtung.
Die Schwingungsamplitude kann im Bereich von 0,1 bis 2 mm liegen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Schwingung mit einer Schwingungsamplitude zwischen 0,5 und 1 mm. Durch eine solche Schwingung mit niedriger Schwingungsamplitude kann ein tatsächliches Schneiden durch das Etikettenband gewährleistet werden, anstelle der üblichen Vorgänge, bei denen das Etikettenband für gewöhnlich durch die Schneidelemente Durchstoßen wird. Beschädigungen der zugeschnittenen Etiketten können so auf ein Minimum reduziert und die Schnittkanten geglättet werden. Um den Effekt des „Schneidens“ durch das Etikett weiter zu unterstützen, kann auch vorgesehen sein, dass eine Schwingung der Schneidkante in eine Richtung parallel zur Rotationsachse des Vakuumzylinders erfolgt.
Dabei beträgt die Schwingungsfrequenz vorzugsweise zwischen 200 und 3000 Hz. Um mit dem Vakuumzylinder einen möglichst hohen Durchsatz an Etiketten gewährleisten zu können, ist bevorzugt, dass die Frequenz zwischen 400 und 3000 Hz, besonders bevorzugt 500 bis 1500 Hz beträgt.
Die Schneidkante 121 kann ebenfalls unterschiedlich ausgebildet sein. So kann die Schneidkante als glatte Schneidkante ausgebildet sein, die parallel oder unter einem Winkel in einer Ebene, die definiert ist durch die Rotationsachse R und die radiale Bewegungsrichtung der Schneidkante, verläuft. Um ein möglichst vollständiges Durchtrennen des Etikettenbandes zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass die Schneidkante 121 länger ist als die Breite des Etikettenbandes. Dabei ist die Breite des Etikettenbandes die Ausdehnung des Etikettenbandes in Richtung der Rotationsachse R des Vakuumzylinders. Mit dieser Ausführungsform kann auch eine höhere Toleranz des Schneidvorgangs mit Hinblick auf eine gegebenenfalls nicht absolut korrekte Ausrichtung des Etikettenbandes auf dem Vakuumzylinder erzielt werden, sodass ein vollständiges Durchtrennen des Etikettenbandes und damit ein Trennen der Etiketten voneinander in jedem Fall möglich ist. Alternativ zur Ausbildung der Schneidkante 121 als glatte Schneidkante kann auch vorgesehen sein, dass die Schneidkante 121 gezackt ist (eine Art Sägezahnstruktur aufweist), analog zu einem „Brotmesser“. Dabei wechseln sich Sägezahnspitzen und Vertiefungen an der Schneidkante ab. Die Sägezahnspitzen sind dabei weiter von der Rotationsachse des Vakuumzylinders entfernt als die Vertiefungen.
3a–c zeigen schematisch den Schneidvorgang, mit dem das Etikettenband durchtrennt und Etiketten auf dem Etikettenband voneinander getrennt werden. Zu diesem Zwecke sind in den 3a bis c zwei benachbarte Vakuumelemente 341 und 342 dargestellt, die jeweils ein Etikett 331 bzw. 332 des Etikettenbandes 130 halten. Die beiden Etiketten 331 und 332 sind in den Figuren schematisch als dickere Elemente des Etikettenbandes 130 schraffiert dargestellt. Die Etiketten 331 und 332 sind durch einen nicht mit einem Etikett versehenen Bereich 333 des Etikettenbandes 130 voneinander getrennt. Die hier dargestellten Dimensionen sind lediglich aus Anschauungszwecken gewählt. Insbesondere kann der Bereich 333, der eine Endkante eines ersten Etiketts 331 und eine Anfangskante eines zweiten Etiketts 332 in der dargestellten Rotationsrichtung (Pfeil um die Rotationsachse R) voneinander trennt, deutlich kleiner als dargestellt sein. Die Schneidkante 21 des Schneidelements 102 ist im Vakuumzylinder in der Öffnung 370 zwischen den Vakuumelemente 341 und 342 dargestellt.
In 3a ist das Schneidelement 102 und auch die Schneidkante 121 noch innerhalb des Vakuumzylinders 100. Während des Schneidvorgangs bewegt sich die Schneidkante 121 zunächst in radialer Richtung nach außen (dargestellte Pfeil).
Tritt die Schneidkante 121 aus der Öffnung 370 heraus und wird weiter in radialer Richtung bewegt, so kommt sie zunächst mit dem Etikettenband 130 in dem Bereich 333 in Kontakt und zieht diesen bei der weiteren Bewegung gegebenenfalls geringfügig mit nach außen (also vom Vakuumzylinder weg), wodurch das Etikettenband vorperforiert wird. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Schneidkante durch die radiale Bewegung nach außen nur geringfügig aus der Öffnung des Vakuumzylinders hervortritt, um zumindest einen physischen Kontakt mit dem Etikettenband herzustellen. Das Mitziehen des Etikettenbandes hängt wesentlich von der Dehnbarkeit des Materials des Etikettenbandes und von der durch die Vakuumelemente bewirkten Spannung im Etikettenband ab. Dies ist in 3b dargestellt. Der Bereich 333 liegt im Bereich der Öffnung 370 und ist somit nicht mit den Vakuumelementen 341 und 342 in Kontakt, die das Etikettenband mit den Etiketten 331 und 332 an dem Vakuumzylinder halten. Das Mitziehen des Etikettenbandes kann auch in vorteilhafter Weise genutzt werden, um bei der für das Schneiden verwendeten Schwingung des Schneidelements und/oder der Schneidkante ein Verrutschen des Etikettenbandes gegenüber der Schneidkante zu verhindern. Die radiale Bewegung der Schneidkante nach außen kann dabei bevorzugt so gewählt werden, dass die Schneidkante nur wenige Millimeter über den Rand des Vakuumzylinders, also aus der Öffnung 370 herausragt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schneidkante weniger als 5mm oder weniger als 3mm aus der Öffnung herausragt.
In 3b ist weiterhin dargestellt, dass die Schneidkante 121 bei weiterer radialer Bewegung nach außen das Etikettenband 130 durchtrennt. Dabei erfolgt das Durchtrennen des Etikettenbandes durch die in der Schneidkante angeregte Schwingung. 3b ist daher so zu verstehen, dass nach dem korrekten Positionieren der Schneidkante in physischem Kontakt mit dem Etikettenband die weitere Bewegung der Schneidkante durch den Schwingungsgenerator bewirkt wird und durch die Schwingung der Schneidkante zumindest in radialer Richtung nach außen das Etikettenband durchtrennt wird. Im Bereich 333 entsteht somit das hier schematisch dargestellte Loch. Beim Durchstoßen des Etikettenbandes kommt die Schneidkante 121 mit auf der von dem Vakuumzylinder abgewandten Seite des Etikettenbandes aufgebrachtem Leim 360 in Kontakt, der im Bereich der Schnittkante im Bereich 333 an der Schneidkante 121 haften bleiben kann.
In 3c wird die Schneidkante 121 nach Beendigung des Schnitts durch das Etikettenband 130 wiederum in radialer Richtung in den Zylinder zurückgeführt. Die dabei verbliebenen Reste von Leim 360 können durch die anhaltende Schwingung der Schneidkante an dem Bereich 333, der nun durchtrennt ist, abgestreift werden, sodass die Schneidkante 121 möglichst nicht verschmutzt wird. Damit kann die Fähigkeit der Schneidkante 121, auch über längere Zeiträume qualitativ gute Schnittergebnisse zu erzielen, erhalten bleiben.
Dabei kann insbesondere bei Ausbildung der Schneidkante als gezackte Schneidkante die Schwingung, mit der das Etikettenband durchtrennt wird, vorteilhaft genutzt werden, um zusätzliche Verschmutzungen zu vermeiden. Da die Amplitude der Schwingung sehr gering gewählt werden kann und durch die gezackte Struktur der Schneidkante dennoch ein Durchtrennen des Etikettenbandes auf ganzer Länge möglich ist, ist der Bereich der Schneidkante, an dem sich Leim ablagern kann, sehr gering. Insbesondere wird sich Leim vorwiegend im Bereich der weiter in radialer Richtung nach außen stehenden Sägezähne der Schneidkante ablagern. Bei geeigneter Wahl des radialen Abstands der Sägezahnspitzen zu den Vertiefungen in der Schneidkante, kann so erreicht werden, dass der Bereich der Schneidkante, der mit Leim verschmutzt wird, sehr gering ist. Wird beim Zurückführen des Schneidelements und der Schneidkante nach Beendigung des Schneidvorgangs dann die Schwingung aufrechterhalten, kann dieser überschüssige Leim möglichst vollständig am durchtrennen Etikettenband abgestreift werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007058818 A1 [0003]
DE 69727496 T2 [0004]
WO 2011/067148 [0005]

Claims

Etikettieraggregat (180) für eine Etikettiermaschine zum Etikettieren von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, mit einem, um eine Rotationsachse (R) drehbar gelagerten Vakuumzylinder (100), der mehrere, an seinem Umfang verteilte Vakuumelemente (101) zum Halten eines Etikettenbandes (130) umfasst, wobei im Vakuumzylinder (100) wenigstens ein Schneidelement (102) mit einer, in radialer Richtung des Vakuumzylinders (100) nach außen weisenden Schneidkante (121) angeordnet ist und das Schneidelement (102) in radialer Richtung des Vakuumzylinders (100) nach außen hin beweglich angeordnet ist, sodass es bei einer nach außen gerichteten Bewegung ein von dem Vakuumzylinders gehaltenes Etikettenband (130) mit der Schneidkante (121) durchtrennen kann, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schneidelement (102) ein Schwingungsgenerator (290) zum Versetzen der Schneidkante (121) in eine Schwingung zugeordnet ist.
Etikettieraggregat (180) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumzylinder eine Öffnung (370) aufweist, durch die das Schneidelement (102) nach außen bewegt werden kann.
Etikettieraggregat (180) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumelemente (101) in Gruppen angeordnet sind, wobei eine Gruppe ein Etikett auf dem Etikettenband (130) an der führenden und der nachfolgenden Kante halten kann und die Öffnung (370) zwischen zwei benachbarten Gruppen angeordnet ist.
Etikettieraggregat (180) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Etikettieraggregat eine dem Vakuumzylinder zugeordnete Steuerkurve (152) umfasst und das Schneidelement (101) eine Steuerrolle (151) umfasst, die bei Drehung des Vakuumzylinders (100) entlang der Steuerkurve umlaufen kann, wobei die Bewegung des Schneidelements (102) durch die Bewegung der Steuerrolle entlang der Steuerkurve steuerbar ist.
Etikettieraggregat (180) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Vakuumzylinders (100) mehrere Schneidelemente (102) äquidistant zueinander angeordnet sind.
Etikettieraggregat (180) nach Anspruch 5, wobei der Vakuumzylinder (100) 2, 3, 4 oder 6 Schneidelemente (102) umfasst.
Etikettieraggregat (180) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dass die Schneidkante (121) als glatte Kante oder als gezackte Kante ausgebildet ist.
Etikettieraggregat (180) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsgenerator die Schneidkante zu einer Schwingung anregen kann, die eine maximale Schwingungsamplitude in radialer Richtung von 1mm und/oder eine Schwingungsfrequenz von 200–3000Hz, bevorzugt 400–2000 Hz, besonders bevorzugt 500–1500 Hz aufweist.
Etikettieraggregat (180) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass kein Gegenschneidelement vorgesehen ist.
Verfahren zum Etikettieren von Behältern, wie beispielsweise Flaschen in der getränkeverarbeitenden Industrie, wobei ein mit Leim versehenes Etikettenband (130), das mehrere Etiketten (331, 332) umfasst, das mit der nicht mit Leim versehenen Seite durch Vakuumelemente (101) eines Vakuumzylinders (100) gehalten wird, beim Transport entlang des Vakuumzylinders (100) das Etikettenband (130) derart durchtrennt wird, dass die Etiketten (331, 332) voneinander getrennt werden, und die einzelnen Etiketten nach dem Durchtrennen des Etikettenbandes von dem Vakuumzylinder auf die zu etikettierenden Behälter appliziert werden, wobei das Etikettenband von einem in dem Vakuumzylinder gelagerten Schneidelement (102) mit einer Schneidkante (121) durch radiale Bewegung des Schneidelements nach außen von der Schneidkante durchtrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (121) durch einen Schwingungsgenerator (290) zumindest während der radialen Bewegung nach außen zum Schneiden des Etikettenbands (130) in Schwingung versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet, dass die Schwingung der Schneidkante (121) eine maximale Schwingungsamplitude in radialer Richtung von 1mm und/oder eine Schwingungsfrequenz von 200–3000Hz, bevorzugt 400–2000 Hz, besonders bevorzugt 500–1500 Hz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Bewegung des Schneidelements (102) durch die Bewegung einer dem Schneidelement zugeordneten Steuerrolle (152) entlang einer dem Vakuumzylinder (100) zugeordneten Steuerkurve (151) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (102) bei der radialen Bewegung nach außen durch eine Öffnung (370) in der Oberfläche des Vakuumzylinders (100) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (121) beim Durchtrennen des Etikettenbands (130) nicht durch ein Gegenschneidelement unterstützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schneidvorgangs das Schneidelement (102) zunächst in radialer Richtung nach außen bewegt wird, um ein Vorperforieren des Etikettenbandes zu bewirken und das Durchtrennen des Etikettenbandes durch radiale Schwingung der Schneidkante (121) bewirkt wird.