-
Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zum Durchführen eines Evakuierungsvorgangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Evakuierungsvorgang gemäß dem Verfahrensanspruch 12.
-
EP 3 040 286 B1 offenbart eine Verpackungsmaschine zum Durchführen eines Evakuierungsvorgangs. Die Verpackungsmaschine weist hierfür eine Evakuierungsvorrichtung mit einer Radialkolbenpumpenanordnung auf, die mehrere radial angeordnete Vakuumpumpen umfasst. Zu Beginn eines an der Verpackungsmaschine durchgeführten Evakuierungsvorgangs werden mehrere Vakuumpumpen der Radialkolbenpumpe funktional parallel verbunden, um möglichst schnell ein großes Volumen an Atmosphäre aus einer Kammer der Verpackungsmaschine abzusaugen. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit werden die Vakuumpumpen mit mindestens einer weiteren, zu Beginn des Evakuierungsvorgangs nicht aktiv geschalteten Vakuumpumpe der Pumpenanordnung in Reihe verbunden, um mittels dieser Schaltkonfiguration einen niedrigen Vakuumdruck innerhalb der Kammer zu erzeugen.
-
EP 3 040 286 B1 offenbart ferner eine Bypass-Variante für den Betrieb der Pumpenanordnung zum Durchführen eines Evakuierungsprozesses. Dabei werden über einen Bypass zunächst alle Vakuumpumpen der Pumpenanordnung funktional parallel miteinander verbunden. Dies ermöglicht, gleich zu Beginn des Evakuierungsvorgangs ein großes Volumen der in der Kammer enthaltenen Atmosphäre zügig abzusaugen. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit wird die Verbindung über den Bypass unterbrochen und mindestens eine der zu Beginn parallel verschalteten Vakuumpumpen wird in Reihe mit den übrigen Vakuumpumpen verschaltet, um anhand dieser Konfiguration ein niedriges Vakuumdruckniveau herzustellen.
-
Bei der vorangehend beschriebenen Arbeitsweise kann mittels der parallel verschalteten Vakuumpumpen zu Beginn des Evakuierens ein hoher Volumenstrom innerhalb einer kurzen Zeitspanne gefördert werden, wobei durch die nachfolgende Schaltstufe, in welcher eine Konfiguration aus parallelen und damit in Reihe verschalteten Vakuumpumpen vorliegt, ein niedriges Enddruckniveau erreichbar ist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verpackungsmaschine sowie einen Evakuierungsvorgang zur Verfügung zu stellen, wodurch sich gegenüber der gemäß dem Stand der Technik beschriebenen Lösung weitere vorteilhaften Effekte ergeben. Insbesondere soll der Evakuierungsvorgang für verschiedene Produktarten besser einstellbar sein.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mittels der technischen Merkmale des Anspruchs 1 sowie mittels der technischen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 12.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche angegeben.
-
Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, umfassend eine Siegelvorrichtung, eine hermetisch verschließbare Kammer für einen Evakuierungsvorgang sowie eine mit der Kammer verbundene Evakuierungsvorrichtung zum Erzeugen eines Vakuums innerhalb der Kammer. Die Evakuierungsvorrichtung weist eine Pumpenanordnung mit mehreren Vakuumpumpen sowie mit mindestens einer Verstelleinheit zum Verschalten der Vakuumpumpen auf, wobei die Verstelleinheit in einer ersten Schalteinstellung dazu konfiguriert ist, eine Gruppe von zu Beginn des Evakuierungsvorgangs eingesetzten Vakuumpumpen zumindest temporär funktionsmäßig parallel zu verbinden.
-
Ferner ist die Verstelleinheit in einer zweiten Schalteinstellung dazu konfiguriert, aus der Gruppe der zu Beginn des Evakuierungsvorgangs parallel verbundenen Vakuumpumpen mindestens eine Vakuumpumpe mit den übrigen Vakuumpumpen der Gruppe funktionsmäßig in Reihe zu verbinden.
-
Erfindungsgemäß ist die Verstelleinheit in einer dritten Schalteinstellung einstellbar, in welcher aus den in der zweiten Schalteinstellung parallel verbundenen Vakuumpumpen der Gruppe mindestens eine Vakuumpumpe mit den übrigen Vakuumpumpen der Gruppe funktionsmäßig in Reihe verbindbar ist.
-
In anderen Worten ist es die Idee der Erfindung, aus einer Gruppe der zu Beginn eines Evakuierungsvorgangs parallel miteinander verschalteten Vakuumpumpen mehrmals in aufeinanderfolgenden Schalteinstellungen der Verstelleinheit mindestens eine Vakuumpumpe der Gruppe aus den verbliebenen parallel verbundenen Vakuumpumpen funktional zu entkoppeln und diese mit den übrig gebliebenen, parallel verschalteten Vakuumpumpen der Gruppe in Reihe zu verschalten. Dieses Szenario kann so lange wiederholt werden, bis ein gewünschtes Druckniveau innerhalb der Kammer erreicht ist.
-
Indem bei der Erfindung im Anschluss an die zweite Schalteinstellung die Anzahl der damit funktional parallel arbeitenden Vakuumpumpen während des Evakuierungsvorgangs mittels der dritten Schalteinstellung, und ggf. in zusätzlichen nachfolgenden Schalteinstellungen, weiter innerhalb der Gruppe abnimmt, während gegenläufig zu dieser Tendenz in der Gruppe die Anzahl der funktional in Reihe verschalteten Vakuumpumpen zunimmt, kann einerseits ein schonender Betrieb der Pumpenanordnung sowie ein schonendes Evakuieren verschiedener Produkte besser sichergestellt werden.
-
Dadurch, dass bei der Erfindung schrittweise die Anzahl der parallel verschalteten Vakuumpumpen der Gruppe mehrmals abnimmt, während dazu gegenläufig die Anzahl der in Reihe verschalteten Vakuumpumpen der Gruppe zunimmt, lässt sich das in der Kammer geschaffene Druckniveau zu Beginn schnell, dann zunehmend verlangsamt und vorsichtig auf das gewünschte Solldruckniveau senken.
-
Das schrittweise, mehrmalige Reduzieren der zu Beginn des Evakuierungsvorgangs parallel innerhalb der Gruppe verschalteten Vakuumpumpen führt dazu, dass beim Evakuierungsvorgang in sehr kurzer Zeit ein sehr hoher Unterdruck erreicht werden kann.
-
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass die Verstelleinheit dazu konfiguriert ist, die Gruppe der zu Beginn des Evakuierungsvorgangs zumindest temporär funktionsmäßig parallel verbundenen Vakuumpumpen derart zu verschalten, dass zumindest ein überwiegender Anteil der jeweiligen Vakuumpumpen der Gruppe jeweils einzeln nacheinander mit den anderen Vakuumpumpen der Gruppe funktionsmäßig in Reihe verbindbar ist. Dadurch, dass während des Evakuierungsvorgangs aus der Gruppe der parallel verschalteten Vakuumpumpen heraus, in aufeinanderfolgenden Schalteinstellungen einzeln, Vakuumpumpen innerhalb der Gruppe in Reihe verschaltet werden, ist ein besonders schonender Betrieb der Pumpenanordnung möglich. Dieses Schaltprinzip kann verhindern, dass Produkte während des Evakuierens ausdampfen.
-
Vorzugsweise sind alle zu Beginn des Evakuierungsvorgangs funktionsmäßig parallel geschalteten Vakuumpumpen jeweils einzeln nacheinander funktionsmäßig in Reihe verschaltbar. Die Gruppe der zu Beginn parallel verschalteten Vakuumpumpen wird damit am Ende des Evakuierungsvorgangs eine Gruppe jeweils in Reihe verschalteter Vakuumpumpen. Dies gestattet das Erzeugen eines sehr niedrigen Enddruckniveaus innerhalb der Kammer.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Pumpenanordnung mindestens n, beispielsweise drei, vier, fünf oder sechs, Vakuumpumpen aufweist, die für den Evakuierungsvorgang funktionsmäßig in folgenden verschiedenen Konfigurationen verbindbar sind: Alle n Vakuumpumpen sind funktionsmäßig parallel, n-1 Vakuumpumpen sind parallel und eine Vakuumpumpe ist in Reihe, n-2 Vakuumpumpen sind parallel und zwei Vakuumpumpen sind in Reihe, n-3 Vakuumpumpen sind parallel und drei Vakuumpumpen sind in Reihe, n-4 Vakuumpumpen sind parallel und vier Vakuumpumpen sind in Reihe, und/oder alle n Vakuumpumpen sind funktionsmäßig in Reihe verbunden. Vorzugsweise kann die Pumpenanordnung insgesamt sechs Vakuumpumpen aufweisen. Hierbei ist eine Anpassung des Evakuierungsvorgangs an empfindliche Produkte, z. B. flüssige, pastöse oder leichte Produkte, möglich.
-
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Verpackungsmaschine eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu konfiguriert ist, den Evakuierungsvorgang basierend auf einer Hüllkurve von übereinander gelagerten Saugvermögenskurven der in der Gruppe verschaltbaren Vakuumpumpen anzusteuern. Die Hüllkurve kann für eine Kurvensteuerung in der Steuervorrichtung hinterlegt sein. Vorstellbar ist es, dass zur Kurvensteuerung verschiedene Hüllkurven in der Steuereinrichtung hinterlegt sind, um verschiedene Schaltkonfigurationen der Vakuumpumpen für den Evakuierungsvorgang vorzugeben.
-
Zweckmäßig ist es, wenn mittels einer mit der Kammer verbundenen Sensorik ein Druckverlauf während des Evakuierens innerhalb der Kammer erfassbar ist. Auf Basis des Druckverlaufs, insbesondere in Abhängigkeit einzelner, während des Druckverlaufs erreichter Druckwerte, könnte das Verschalten der Vakuumpumpen erfolgen. In anderen Worten ließen sich die jeweiligen Schalteinstellungen nacheinander anhand während des Evakuierens erreichter Druckschwellen triggern.
-
Vorstellbar ist es, dass auf Basis einer Produktfüllgrad- und/oder auf Basis einer Volumenstromermittlung, insbesondere während eines Evakuierungsvorgangs eines vorangehenden Arbeitstakts der intermittierend arbeitenden Verpackungsmaschine und/oder anhand einer Echtzeitbestimmung während des Evakuierungsvorgangs, eine zeitliche Abfolge der Schalteinstellungen automatisch anpassbar ist. Die Produktfüllgrad- und/oder Volumenstromermittlung kann während des Evakuierungsvorgangs oder alternativ dazu während eines Begasungsvorgangs, insbesondere in Abhängigkeit des bei diesen Vorgängen erfassten Druckverlaufs stattfinden. Der Begasungsvorgang kann im Anschluss an den Evakuierungsvorgang zum Einspülen eines gewünschten Gases oder Gasgemisches durchgeführt wird, um eine gewünschte Atmosphäre innerhalb der Verpackungen zu erzeugen.
-
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, anhand eines Produktfeuchtegehalts, anhand einer Produkttemperatur, anhand einer Produktart und/oder anhand eines gewünschten Enddrucks einen vorbestimmten Verschaltungsablauf der Vakuumpumpen beim Evakuierungsvorgang anzusteuern. Je nach herzustellendem Produkt können diesbezügliche Produkt- und/oder Prozessparameter manuell in der Steuervorrichtung eingestellt werden und/oder automatisiert von der Steuervorrichtung abrufbar sein, damit sich der Evakuierungsvorgang diesbezüglich individuell einstellen lässt.
-
Vorstellbar wäre es, dass verschiedene Prozessparameter während des Betriebs der Verpackungsmaschine, beispielsweise innerhalb der Kammer messbare Prozessparameter, pro Arbeitstakt der Verpackungsmaschine oder in vorbestimmten Intervallen erfassbar sind, wobei mindestens einige davon einen Parameterset bilden, der mittels der Steuervorrichtung zum Anpassen eines automatischen Programmablaufs der Verpackungsmaschine, insbesondere zum Anpassen eines zeitlichen Aktivierens der jeweiligen Schalteinstellungen der Pumpenanordnung, eingesetzt wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Verpackungsmaschine eine Reglereinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, den Evakuierungsvorgang basierend auf einem innerhalb der Kammer erfassten Druck, einem erfassten Druckverlauf, einer erfassten Evakuierungszeit, und/oder einer erfassten Stromaufnahme eines Pumpenantriebs der Pumpenanordnung zu regeln. Damit kann die Verpackungsmaschine den Evakuierungsvorgang selbststeuernd regeln, wobei sich insbesondere auf Basis aktuell erfasster Prozesswerte ein Verschalten der Verstelleinheit koordinieren lässt.
-
Eine Variante sieht vor, dass die Verstelleinheit mindestens ein bewegbar gelagertes Steuerelement mit mehreren Fluidkanälen aufweist, die zum Verschalten der Vakuumpumpen ausgebildet sind. Die Fluidkanäle können in Form gefräster Vertiefungen vorliegen.
-
Vorzugsweise liegt das Steuerelement in Gestalt einer innerhalb eines Gehäuses der Pumpenanordnung drehbar gelagerten Steuerscheibe vor. Die Steuerscheibe sowie die jeweiligen Vakuumpumpen der Pumpenanordnung können eine gemeinsame Steuer- bzw. Antriebsachse aufweisen, wodurch eine kompakte Bauweise zustande kommt. Vorzugsweise bilden mehrere koaxial und auf Kontakt aneinander angeordnete Steuerscheiben ein Schaltmodul zum Verschalten der Vakuumpumpen aus. Die Steuerscheiben können einen einheitlichen Durchmesser und/oder eine einheitliche Scheibendicke aufweisen.
-
Zweckmäßig ist es, wenn die jeweiligen Steuerscheiben umfangseitig zumindest abschnittsweise eine Antriebsstruktur, beispielsweise in Form einer Verzahnung, aufweisen. Die Pumpenanordnung kann für die jeweiligen Steuerscheiben eine Antriebseinheit vorsehen, die ein Antriebselement, beispielsweise ein Zahnrad, aufweist, das funktional mit der Antriebsstruktur der Steuerscheibe verbunden ist, um die Steuerscheibe zum Einstellen einer gewünschten Schaltkonfiguration der Vakuumpumpen in eine vorbestimmte Position zu drehen.
-
Zum Optimieren jeweiliger Schaltzeiten, die beim Wechsel zwischen den Schalteinstellungen vorliegen, kann vorgesehen sein, dass die Steuerscheiben im und/oder gegen den Uhrzeigersinn drehbar sind. Dafür kann die Steuervorrichtung eine, beispielsweise in Abhängigkeit von der Lage der Fluidkanäle, vorbestimmte Logik anwenden.
-
Eine Variante sieht vor, dass die Verstelleinheit mindestens eine Schlaucheinrichtung aufweist, die funktional mit dem Steuerelement in verschiedenen Schalteinstellungen verbindbar ist, um einen Betrieb der Vakuumpumpen parallel und/oder in Reihe zu steuern.
-
Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante umfasst die Pumpenanordnung radial angeordnete Vakuumpumpen, die in Form von Kolbenpumpen oder Membranpumpen ausgebildet sind. Die Pumpenanordnung liegt vorzugsweise in Form einer Radialkolbenpumpe bzw. einer Sternkolbenpumpe oder in Form einer Radialmembranpumpe vor. Vorzugsweise sind die jeweiligen Vakuumpumpen der Pumpenanordnung identisch ausgebildet. Insbesondere weisen diese ein identisches Zylindervolumen und/oder ein identisches Fördervolumen pro Kolbenhub auf.
-
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Evakuierungsvorgang zum Herstellen eines gewünschten Vakuumdrucks innerhalb einer hermetisch verschließbaren Kammer einer Verpackungsmaschine, wobei eine Gruppe von Vakuumpumpen einer Pumpenanordnung eine innerhalb der Kammer befindliche Atmosphäre absaugt. Dabei verbindet eine Verstelleinheit der Pumpenanordnung in einer ersten Schalteinstellung die zu Beginn des Evakuierungsvorgangs eingesetzten Vakuumpumpen der Gruppe zumindest temporär funktionsmäßig parallel, wobei die Verstelleinheit in einer zweiten Schalteinstellung aus der Gruppe der zu Beginn des Evakuierungsvorgangs parallel verbundenen Vakuumpumpen mindestens eine Vakuumpumpe mit den übrigen Vakuumpumpen der Gruppe funktionsmäßig in Reihe verbindet.
-
Erfindungsgemäß verbindet die Verstelleinheit in einer dritten Schalteinstellung aus den in der zweiten Schalteinstellung parallel verbundenen Vakuumpumpen der Gruppe mindestens eine Vakuumpumpe mit den übrigen Vakuumpumpen der Gruppe funktionsmäßig in Reihe. Damit wird die Anzahl der innerhalb der Gruppe, zu Beginn des Evakuierungsvorgangs parallel miteinander verschalteten Vakuumpumpen mehrfach nacheinander reduziert, wobei die Anzahl der innerhalb der Gruppe funktional in Reihe verbunden Vakuumpumpen dementsprechend zunimmt. Damit kann ein schonender Evakuierungsvorgang durchgeführt werden, der sich sowohl durch einen zügigen Druckabbau zu Beginn des Evakuierens, als auch durch die Möglichkeit der Herstellung eines niedrigen Evakuierungsenddruckniveaus auszeichnet.
-
Vorzugsweise werden Vakuumpumpen der Gruppe der zu Beginn des Evakuierungsvorgangs zumindest temporär funktionsmäßig parallel verbundenen Vakuumpumpen jeweils einzeln nacheinander mit den anderen Vakuumpumpen der Gruppe funktionsmäßig in Reihe verbunden. Das Entkoppeln einzelner Vakuumpumpen aus dem Verbund der zu Beginn parallel verschalteten Vakuumpumpen sowie deren schrittweises „In-Reihe-Verschalten“ mit den in der Gruppe verbliebenen parallel verschalteten Vakuumpumpen ermöglicht einerseits ein schonendes Evakuieren der Produkte sowie andererseits einen schonenden Betrieb der Pumpenanordnung.
-
Eine Variante sieht vor, dass während des Verlaufs des Evakuierungsvorgangs mindestens n Vakuumpumpen funktionsmäßig in folgenden verschiedenen Konfigurationen arbeiten: alle n Vakuumpumpen sind funktionsmäßig parallel, n-1 Vakuumpumpen sind parallel und eine Vakuumpumpe ist in Reihe, n-2 Vakuumpumpen sind parallel und zwei Vakuumpumpen sind in Reihe, n-3 Vakuumpumpen sind parallel und drei Vakuumpumpen sind in Reihe, n-4 Vakuumpumpen sind parallel und vier Vakuumpumpen sind in Reihe, und/oder alle n Vakuumpumpen sind funktionsmäßig in Reihe verbunden.
-
Insbesondere können zum Durchführen des Evakuierungsvorgangs die Vakuumpumpen basierend auf einer Hüllkurve von übereinander gelagerten Saugvermögenskurven der in der Gruppe verschaltbaren Vakuumpumpen verschaltet werden. Die Hüllkurve kann sich beispielsweise aus den im vorangehenden Absatz genannten verschiedenen Konfigurationen der Vakuumpumpen ergeben.
-
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren genauer erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Verpackungsmaschine in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine,
- 2a eine erfindungsgemäße Pumpenanordnung mit drehbar gelagerten Steuerscheiben,
- 2b die Pumpenanordnung aus 2a in Explosionsdarstellung,
- 3a eine erfindungsgemäße Pumpenanordnung mit einer Schlaucheinrichtung,
- 3b die Pumpenanordnung aus 3a in einer anderen Schalteinstellung,
- 4 ein Diagramm übereinander gelagerte Saugvermögenskurven,
- 5 eine Verpackungsmaschine in Form einer Schalenverschließmaschine,
- 6 eine Verpackungsmaschine in Form einer Kammermaschine, und
- 7a-7f eine schematische Darstellung mittels der Erfindung einstellbarer Pumpenkonfigurationen.
-
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine intermittierend arbeitende Verpackungsmaschine 100 in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine 1. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelvorrichtung 3, eine Querschneideeinrichtung 4 und eine Längsschneideeinrichtung 5 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Transportrichtung R an einem Maschinengestell 6 angeordnet sind.
-
Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zufuhrrolle 7, von der eine Unterfolie 8 abgezogen wird. Ferner weist die Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Transportkette 11 auf, die die Unterfolie 8 ergreift und diese pro Hauptarbeitstakt in der Transportrichtung R weitertransportiert, insbesondere beidseitig angeordnete Transportketten bzw. Klammerketten 11.
-
In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation ausgebildet, bei der in der Unterfolie 8 durch Tiefziehen, beispielsweise mittels Druckluft und/oder Vakuum, Mulden geformt werden. Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung R mehrere Mulden nebeneinander gebildet werden. In Transportrichtung R hinter der Formstation 2 ist eine Einfüllstrecke 12 vorgesehen, in der die in der Unterfolie 8 geformten Mulden mit Produkten befüllt werden.
-
Die Siegelvorrichtung 3 verfügt über eine hermetisch verschließbare Kammer 3a, in der die Atmosphäre in den Mulden vor dem Versiegeln mit der von einer Oberfolienaufnahme 9 abgegebenen Oberfolie 10, z.B. evakuiert und/oder durch Gasspülen, mit einem Austauschgas oder mit einem Gasgemisch ersetzt werden kann.
-
Die Querschneideeinrichtung 4 kann als Folienstanze ausgebildet sein, die die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 in einer Richtung quer zur Transportrichtung R zwischen benachbarten Mulden durchtrennt. Dabei arbeitet die Querschneideeinrichtung 4 derart, dass die Unterfolie 8 nicht über die gesamte Breite aufgetrennt wird, sondern zumindest in einem Randbereich nicht durchtrennt wird. Dies ermöglicht einen kontrollierten Weitertransport durch die Transportkette 11.
-
Die Längsschneideeinrichtung 5 kann als eine Messeranordnung ausgebildet sein, mit der die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 zwischen benachbarten Mulden und am seitlichen Rand der Unterfolie 8 in der Transportrichtung R durchtrennt werden, so dass hinter der Längsschneideeinrichtung 5 vereinzelte Verpackungen vorliegen.
-
Die rechten und linken Transportketten 11 der Tiefziehverpackungsmaschine 1, die die Unterfolie 8 eingangs und weiter stromabwärts zusammen mit der Oberfolie 8 beidseitig ergreifen können, werden jeweils in einer Kettenführung 13 geführt. Die Kettenführungen 13 sind nach außen hin jeweils von einer Seitenverkleidung 14 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 geschützt und ggf. an der Seitenverkleidung 14 befestigt. Die Seitenverkleidung 14 kann ein Blechteil sein.
-
Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 verfügt ferner über eine Steuervorrichtung 19. Sie hat die Aufgabe, die in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen. Eine Anzeigevorrichtung 20 mit Bedienelementen 21 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen der Prozessabläufe in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 für bzw. durch einen Bediener. Die Steuervorrichtung 19 umfasst eine Reglereinrichtung 35, mittels welcher die jeweiligen Arbeitsprozesse an den Arbeitsstationen der Tiefziehverpackungsmaschine 1 basierend auf daran erfasster Messwerte M geregelt werden können.
-
2a zeigt eine Evakuierungsvorrichtung 15, die mit der in 1 gezeigten Kammer 3a funktional verbunden ist, um während eines Evakuierungsvorgangs ein Vakuum innerhalb der Kammer 3a zu erzeugen. Die Evakuierungsvorrichtung 15 weist eine Pumpenanordnung 16 mit mehreren Vakuumpumpen 17 auf. Die Vakuumpumpen 17 sind dazu konfiguriert, untereinander funktional parallel und/oder in Reihe verschaltet zu werden. Die Pumpenanordnung 16 aus 2a ist als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist eine erste Antriebseinheit 18 auf, die dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Vakuumpumpen 17 anzutreiben.
-
Ferner verfügt die in 2a gezeigte Evakuierungsvorrichtung 15 über eine Verstelleinheit 22. Die Verstelleinheit 22 ist zum Verschalten der Vakuumpumpen 17 ausgebildet. Die Verstelleinheit 22 weist mehrere Steuerelemente 23 auf, die gemäß 2a in Form von Steuerscheiben 24 ausgebildet sind. An der Pumpenanordnung 16 sind die jeweiligen Steuerscheiben 24 drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert. Gemäß 2a fluchtet die Drehachse D mit einer schematisch dargestellten Antriebsachse 25 einer nicht gezeigten Antriebswelle der ersten Antriebseinheit 18.
-
Weiter zeigt 2a, dass die Evakuierungsvorrichtung 15 eine zweite Antriebseinheit 26 aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine mit ihr funktional verbundene Steuerscheibe 24 zu drehen. Dafür greift ein Zahnrad 27 der zweiten Antriebseinheit 26 in eine umfangseitig an der Steuerscheibe 24 vorgesehene Verzahnung 28. Die jeweiligen anderen Steuerscheiben 24 können ebenfalls zumindest abschnittsweise an deren Umfang eine vergleichbare Verzahnung aufweisen und funktional mit jeweiligen weiteren, nicht gezeigten Antriebseinheiten, die umfangseitig an der Verstelleinheit 22 angeordnet sind, gekoppelt sein, um das Einstellen verschiedener Pumpenkonfigurationen zu ermöglichen.
-
Ferner zeigt 2a, dass die Pumpenanordnung 16 einen Boden 29 mit einem Anschluss 30 vorsieht, wobei der Anschluss 30 mit der hermetisch abschließbaren Kammer 3a verbunden ist. Die Pumpenanordnung 16 kann somit über den Anschluss 30 die Atmosphäre aus Kammer 3a absaugen. Die jeweiligen Steuerscheiben 24 aus 2a weisen mehrere Ausgänge 31 auf. Die aus der Kammer 3a abgesaugte Atmosphäre kann an den Ausgängen 31 ausgestoßen werden.
-
Zum Betrieb der Pumpenanordnung 16, insbesondere zum Einstellen der Verstelleinheit 22, sind die erste und die zweite Antriebseinheit 18, 26 mit der Steuervorrichtung 19 verbunden. Die Steuervorrichtung 19 kann die Evakuierungsvorrichtung 15, insbesondere deren Pumpenanordnung 16 sowie deren Verstelleinheit 22 basierend auf einem erfassten und/oder vorbestimmten Produktfeuchtegehalt F, anhand einer erfassten und/oder voreingestellten Produkttemperatur T, anhand einer erfassten und/oder voreingestellten Produktart X und/oder anhand eines gewünschten Endevakuierungsdrucks P ansteuern. Weiterhin kann eine Reglereinrichtung 35 hinsichtlich erfasster Messwerte M, beispielsweise auf Basis eines innerhalb der Kammer 3a erfassten Drucks Pa, eines erfassten Druckverlaufs Pb, einer erfassten Evakuierungszeit t und/oder einer erfassten Stromaufnahme I der ersten Antriebseinheit 18 der Pumpenanordnung 16 den Evakuierungsvorgang anpassen.
-
2b zeigt die Evakuierungsvorrichtung 15 aus 2a in einer Explosionsdarstellung. Die jeweiligen Steuerscheiben 24 weisen jeweils mehrere Fluidkanäle 32 auf. Die Fluidkanäle 32 dienen zum Verschalten der Vakuumpumpen 17. Insbesondere lassen sich dabei die Vakuumpumpen 17 untereinander funktional parallel und/oder in Reihe verschalten, um für den Evakuierungsvorgang in verschiedenen Schaltkonfigurationen arbeiten zu können.
-
Ferner haben die Steuerscheiben 24 in 2b mehrere Bohrungen 33, durch welche die jeweiligen Steuerscheiben 24 die abgesaugte Atmosphäre aus der Kammer 3a durch die Verstelleinheit 22 hindurchführen können.
-
In 3a weist die Pumpenanordnung 16 eine Verstelleinheit 22` mit einer Schlaucheinrichtung 36 auf, wodurch sich die Vakuumpumpen 17 funktional miteinander parallel und/oder in Reihe verbinden lassen. Die Verstelleinheit 22` hat ein Steuerelement 23', das als Zahnrad 37 ausgebildet ist.
-
In 3a ist die Schlaucheinrichtung 36 derart funktional an das Zahnrad 37 gekoppelt, dass sämtliche Vakuumpumpen 17, hier insgesamt sechs gemäß einer Konfiguration K1, funktional parallel miteinander verschaltet sind. Dafür werden die jeweiligen Eingänge aller Vakuumpumpen 17, d.h. deren jeweilige Niederdruckseiten, funktional über die Schlaucheinrichtung 36 verbunden. In der Konfiguration K1 ermöglichen die parallel miteinander verschalteten Vakuumpumpen 17 ein hohes Fördervolumen in kurzer Zeit. Die Konfiguration K1 kommt zu Beginn eines Evakuierungsvorgangs zum Einsatz, um möglichst schnell ein großes Volumen aus der Kammer 3a abzusaugen.
-
3b zeigt die Evakuierungsvorrichtung 15 aus 3a in einer anderen Konfiguration K2. In der Konfiguration K2 aus 3b ist die Schlaucheinrichtung 36 derart mit der Steuerscheibe 37 gekoppelt, dass vier Vakuumpumpen 17 der Pumpenanordnung 16 parallel und zwei der insgesamt sechs Vakuumpumpen 17 in Reihe mit den parallel verbundenen Vakuumpumpen 17 funktional verschaltet sind. Damit kann mit der Konfiguration K2 im Vergleich zur Konfiguration K1 ein niedrigeres Enddruckniveau innerhalb der Kammer 3a erreicht werden.
-
4 zeigt die anhand der in den 2a und 3a gezeigten alternativen Pumpenanordnungen 16 realisierbaren Saugvermögenskurven (Konfigurationen) 6-0, 5-1, 4-2, 3-3, 2-4 und 1-5. Gemäß 4 bilden die übereinander gelagerten Saugvermögenskurven 6-0, 5-1, 4-2, 3-3, 2-4 und 1-5 eine Hüllkurve H aus, gemäß welcher der Evakuierungsvorgang ansteuerbar ist.
-
Zum zügigen Erreichen eines niedrigen Enddruckniveaus innerhalb der Kammer 3a könnte das Evakuieren mit der Konfiguration 6-0, in welcher sämtliche Vakuumpumpen 17 funktional parallel miteinander verschaltet sind, beginnen. Ab einem bestimmten Druck, insbesondere zu einem Zeitpunkt, zu dem sich die Saugvermögenskurven 6-0 und 5-1 schneiden, werden die Vakuumpumpen 17 auf die Konfiguration 5-1, d.h. fünf parallel und eine in Reihe, umgeschaltet, dann auf 4-2 usw.
-
5 zeigt eine Verpackungsmaschine 100 in Form einer Schalenverschließmaschine 38. Die Schalenverschließmaschine 38 verfügt über eine Steuervorrichtung 19`, eine darin integrierte Reglereinrichtung 35` sowie über eine Siegelvorrichtung 3` zum Heißversiegeln von ihr zugeführten Verpackungsschalen V. Für einen Siegelvorgang sowie einen vorangehend durchgeführten Evakuierungsvorgang kann die Siegelvorrichtung 3' eine Kammer 3a` ausbilden. Die Kammer 3a` kann für den Evakuierungsvorgang durch Anheben eines Werkzeugunterteils 39 in Richtung eines darüber gelagerten Werkzeugoberteils 40 ausgebildet werden, wenn beide auf Kontakt zusammengeführt sind.
-
6 zeigt die Verpackungsmaschine 100 in Form einer Kammermaschine 41. Die Kammermaschine 41 weist eine Siegelschiene 42 sowie eine Gegendruckleiste 43 auf, um eingelegte Verpackungen zu versiegeln. Für den Siegelvorgang wird ein kippbar gelagerter Deckel 44 der Kammermaschine 31 geschlossen. Dadurch wird eine hermetisch abschließbare Kammer 3a'' für einen Evakuierungsvorgang gebildet.
-
Die 7a bis 7f zeigen die Evakuierungsvorrichtung 15 in verschiedenen Schaltkonfigurationen K. In Abfolge der 7a bis 7f wird in schematischer Darstellung gezeigt, dass die Verstelleinheit 22 dazu konfiguriert ist, eine Gruppe G aus insgesamt sechs Vakuumpumpen 17, die zu Beginn eines Evakuierungsvorgangs funktionsmäßig gemäß der Konfiguration Ka untereinander parallel verbunden sind, derart zu verstellen, dass sie jeweils einzeln nacheinander in Abfolge der weiteren Konfigurationen Kb - Kf funktionsmäßig in Reihe verschaltet werden.
-
Dadurch ergeben sich für die Pumpenanordnung 16 bei n=6 Vakuumpumpen die folgenden verschiedenen Konfigurationen Ka - Kf für den Evakuierungsvorgang: alle sechs Vakuumpumpen 17 sind funktionsmäßig parallel gemäß 7a, fünf Vakuumpumpen 17 sind parallel und eine Vakuumpumpe 17 ist in Reihe gemäß 7b, vier Vakuumpumpen 17 sind parallel und zwei Vakuumpumpen 17 sind in Reihe gemäß 7c, drei Vakuumpumpen 17 sind parallel und drei Vakuumpumpen 17 sind in Reihe gemäß 7d, zwei Vakuumpumpen 17 sind parallel und vier Vakuumpumpen 17 sind in Reihe gemäß 7e, und/oder alle sechs Vakuumpumpen 17 sind funktionsmäßig in Reihe gemäß 7f verbunden.
-
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 3040286 B1 [0002, 0003]
