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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Behältern.
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Zum Lagern und Transportieren von Fluiden werden Behälter, insbesondere Flaschen, verwendet. Die Behälter können aus Vorformlingen hergestellt werden, die in einem Umformprozess zu Behältern umgeformt werden. Zur Identifizierung des Inhalts oder der Herkunft der Behälter können die Behälter oder an den Behältern befestigte Etiketten bedruckt werden. Dabei werden Druckbilder verwendet, die z. B. Strichcodes, QR-Codes, Schriftzeichen und/oder Bilder aufweisen können. Das Druckbild kann weiter einfarbig oder mehrfarbig sein.
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Aus
US6135654 ist dazu bekannt, Kunststoffflaschen direkt zu Bedrucken. Es wird UV-reaktive Tinte zum Bedrucken verwendet, wobei nach dem Markieren die Tinte durch das Bestrahlen mit UV-Strahlung ausgehärtet wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Behältern und eine verbesserte Vorrichtung zum Herstellen von Behältern bereitzustellen, die Kosten des Markierens der Behälter reduziert und Material einspart.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen von Behältern aus Vorformlingen aus thermoplastischem Material mittels einer Vorrichtung zur Herstellung von Behältern, die zumindest eine Formeinheit zum Umformen von thermisch konditionierten Vorformlingen zu Behältern mittels eines Fluids und eine Aufbringeinheit zum Markieren einer Oberfläche eines Vorformlings aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf mindestens einem Vorformling in mindestens einem Oberflächenbereich des Vorformlings mittels der Aufbringeinheit ein initiales Druckbild aufgebracht wird, das mittels mindestens eines dem Oberflächenbereich zugeordneten Umformfaktors verzerrt ist, wobei das initiale Druckbild während des Umformens des Vorformlings mittels der Formeinheit entzerrt wird.
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Mit dem Verfahren zum Herstellen von Behältern wird vor dem Umformen zu Behältern zunächst ein initiales Druckbild auf einen Oberflächenbereich der Vorformlinge aufgebracht. Das initiale Druckbild ist um einen Umformfaktor verzerrt, wobei der Umformfaktor die Umformung des Oberflächenbereichs beschreibt, die bei dem Umformen des Vorformlings zu einem Behälter erfolgt. Dabei kann das initiale Druckbild wegen der Verzerrung nicht lesbare Schrift bzw. nicht erkennbare Zeichen oder Logos aufweisen. Das initiale Druckbild kann unmittelbar auf den Oberflächenbereich aufgebracht werden oder mittelbar über ein Etikett, das auf den Oberflächenbereich angeordnet und befestigt wird. Vor dem Umformen werden die Vorformlinge thermisch konditioniert. Danach werden die Vorformlinge in der Formeinheit zu Behältern umgeformt. Dabei können die Vorformling u. a. mittels eines Fluids biaxial expandiert werden bis sie die Form des Behälters aufweisen. Das Fluid kann sowohl ein Gas, z. B. Blasgas, oder eine Flüssigkeit, z. B. die in den Behälter einzufüllende Flüssigkeit, sein. D. h. die Formeinheit kann pneumatisch oder hydraulisch arbeiten. Während des Umformens wird das initiale Druckbild um den Umformfaktor entzerrt und weist dann seine angedachte Form für die Markierung des Behälters auf. Das entzerrte Druckbild kann im Gegensatz zum initialen Druckbild eine lesbare Schrift bzw. erkennbare Zeichen oder Logos aufweisen. Das initiale Druckbild, das auf dem Oberflächenbereich des Vorformlings aufgebracht wird, ist wegen des nachfolgenden Entzerrens flächenmäßig kleiner als das entzerrte Druckbild. Die Markierungseinheit markiert daher lediglich eine vergleichsweise geringe Fläche auf dem Vorformling. Durch die verringerte Fläche kann beim Druckbild Material eingespart werden. Weiter kann die Aufbringeinheit auf die Größe der Vorformlinge ausgelegt werden, die deutlich kleiner als die Behälter sind, so dass die Aufbringeinheit kleiner ausgelegt werden kann. Damit können die Kosten für das Aufbringen des Druckbilds auf die Behälter mit der Erfindung reduziert werden.
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Gemäß einem Beispiel kann der Vorformling vor einem Umformen in der Formeinheit in einer Heizeinheit thermisch konditioniert werden und der Vorformling vor, während oder nach dem thermischen Konditionieren mittels der Aufbringeinheit markiert werden.
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Das Aufbringen des initialen Druckbilds kann damit jederzeit vor dem Umformen des Vorformlings zu einem Behälter durchgeführt werden. Damit kann die Erfindung flexibel am günstigsten Ort bzw. Zeitpunkt während der Herstellung des Behälters eingesetzt werden.
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Weiter ist beispielsweise denkbar, dass das entzerrte Druckbild auf dem hergestellten Behälter mittels einer Inspektionseinheit, die vorzugsweise eine Kamera, einen Strichcodeleser, einen QR-Code-Leser und/oder einen optischen Sensor aufweist, inspiziert werden kann.
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Mit dem Inspizieren des entzerrten Druckbilds können Abweichungen von dem gewünschten Druckbild ermittelt werden. Das gewünschte Druckbild kann auch als Soll-Druckbild bezeichnet werden. Das Druckbild kann bei Abweichungen als mangelhaft bewertet werden, wenn ein Schwellwert für die Größe der Abweichungen zu dem gewünschten Druckbild überschritten wird.
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Gemäß einem weiteren Beispiel kann, wenn das inspizierte Druckbild als mangelhaft bewertet wird, mittels des inspizierten Druckbilds ein Korrekturwert für das initiale Druckbild ermittelt werden, wobei mit dem Korrekturwert vorzugsweise Betriebsparameter der Aufbringeinheit, insbesondere die verwendete Farbe, und/oder verwendete geometrische Eigenschaften des Vorformlings und/oder Betriebsparameter der Formeinheit und/oder das initiale Druckbild verändert werden können.
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Mit Hilfe der durch die Inspektionseinheit ermittelten Abweichungen kann damit ein Korrekturwert ermittelt werden. Der Korrekturwert kann dazu dienen, die Betriebsparameter der Aufbringeinheit so zu verändern, dass das entzerrte Druckbild weniger oder keine Abweichungen zu dem gewünschten Druckbild aufweist. Dazu kann beispielsweise basierend auf dem Korrekturwert die Verwendung von Farben im Druckbild angepasst werden. Weiter kann zum Beispiel basierend auf dem Korrekturwert mindestens eine von der Aufbringeinheit verwendete geometrische Eigenschaft des Vorformlings, z. B. die Position des Druckbilds im Oberflächenbereich oder die Position des Oberflächenbereichs selbst, verändert werden oder ein Betriebsparameter der Formeinrichtung angepasst werden, um den Umformfaktor des Oberflächenbereichs zu ändern. Weiter kann z. B. das initiale Druckbild in Abhängigkeit des Korrekturwerts angepasst werden, um das initiale Druckbild besser an den Umformfaktor anzupassen.
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Weiter kann die Aufbringeinheit das initiale Druckbild zum Beispiel auf den mindestens einen Oberflächenbereich des Vorformlings drucken oder ein Etikett, das das initiale Druckbild aufweist, auf den Vorformling aufbringen.
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Unter dem Begriff „drucken“ wird sowohl berührungsloses drucken, z. B. Tintenstrahl-, Laserdruck oder Lasergravur, als auch berührendes drucken, z. B. embossing, gravieren, einprägen, additiver Druck oder drucken mittels eines Tampons, verstanden.
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Die Aufbringeinheit kann daher z. B. eine Druckeinheit zum Drucken des initialen Druckbilds auf den Vorformling sein. Alternativ kann die Aufbringeinheit beispielsweise eine Etikettiermaschine für Vorformlinge sein, wobei die von der Etikettiermaschine aufgebrachten Etiketten bereits mit dem initialen Druckbild bedruckt sein können. Ein Etikett kann dann derart mit dem Oberflächenbereich des Vorformlings verbunden sein, dass eine Zerrung des Oberflächenbereichs auf das Etikett übertragen wird. Die Etiketten werden daher beim Umformen des Vorformlings ebenso mit dem Umformfaktor gezerrt. Mit beiden Alternativen kann das Druckbild auf einfache Weise auf den Vorformling aufgebracht werden.
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Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen aus thermoplastischem Material, wobei die Vorrichtung zumindest eine Formeinheit zum Umformen von thermisch konditionierten Vorformlingen zu Behältern mittels eines Fluids und eine Aufbringeinheit zum Markieren einer Oberfläche eines Vorformlings aufweist, wobei vorgesehen ist, dass die Aufbringeinheit zum Aufbringen eines initialen Druckbilds in mindestens einem Oberflächenbereich des Vorformlings ausgebildet ist, wobei das initiale Druckbild mittels mindestens eines dem Oberflächenbereich zugeordneten Umformfaktors verzerrt ist, wobei das initiale Druckbild während des Umformens des Vorformlings mittels der Formeinheit entzerrt wird.
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Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Verfahrens. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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In einem Beispiel kann die Vorrichtung vor der Formeinheit weiter eine Heizeinheit zum Thermischen Konditionieren von Vorformlingen aufweisen, wobei die Vorformlinge einen Vorformlingsstrom bilden und die Aufbringeinheit stromaufwärts der Heizeinheit angeordnet ist, in die Heizeinheit integriert ist oder stromabwärts der Heizeinheit zwischen der Heizeinheit und der Formeinheit angeordnet ist.
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Weiter kann die Vorrichtung beispielsweise eine Inspektionseinheit zum Inspizieren des entzerrten Druckbilds aus dem hergestellten Behälter aufweisen, wobei die Inspektionseinheit vorzugsweise eine Kamera, einen Strichcodeleser, einen QR-Code-Leser und/oder einen optischen Sensor aufweist.
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Denkbar ist zum Beispiel weiter, dass die Vorrichtung eine Steuereinheit zum Steuern der Aufbringeinheit aufweist und zur Durchführung des Verfahrens nach der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist.
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Die Steuereinheit kann auch die Vorrichtung sowie die Aufbringeinheit steuern. Alternativ oder zusätzlich kann ein System aus mehreren Steuereinheiten vorgesehen sein, die über eine Schnittstelle miteinander verbunden sind und die Vorrichtung sowie die Aufbringeinheit steuern.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1a-c eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Herstellen von Behältern;
- 2a, b eine schematische Darstellung eines Vorformlings und Behälters mit aufgebrachtem Druckbild; und
- 3a-c ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Herstellen von Behältern.
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Die Vorrichtung zum Herstellen von Behältern wird im Folgenden in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, wie in den 1a bis 1c dargestellt ist.
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Gemäß 1a weist die Vorrichtung 10 eine Formeinheit 12 zum Umformen von thermisch konditioniert Vorformlingen zu Behältern mittels eines Fluids, einer Aufbringeinheit 14 zum Markieren einer Oberfläche eines Vorformlings, eine Heizeinheit 16 zum thermischen Konditionieren von Vorformlingen, eine Zuführeinheit 18 zum Erzeugen eines Vorformlingsstroms, der der Heizeinheit 16 zugeführt wird, eine Inspektionseinheit 20 zum Inspizieren eines Druckbilds an einem Vorformling und eine Steuereinheit 22 zum Steuern zumindest der Aufbringeinheit 14 auf.
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Die Steuereinheit 22 kann über eine Signalverbindung 34 mit der Aufbringeinheit 14 verbunden sein, um Signale mit der Aufbringeinheit 14 austauschen zu können. Die Signalverbindung 34 kann kabellos oder kabelgebunden sein. Weiter kann die Steuereinheit 22 mit der Formeinheit 12, der Heizeinheit 16 und der Inspektionseinheit 20 über weitere Signalverbindungen 34 verbunden sein.
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Die Vorformlinge können in die Zuführeinheit 18 eingegeben werden und mit der Zuführeinheit 18 zu der Heizeinheit 16 transportiert werden, wobei die Zuführeinheit 18 einen Vorformlingsstrom aus den eingegebenen Vorformlingen erzeugt.
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In dem Beispiel nach 1a ist die Aufbringeinheit 14 relativ zur Transportrichtung der Vorformlinge stromaufwärts vor der Heizeinheit 16 angeordnet. Dabei kann die Aufbringeinheit 14 an der Zuführeinheit 18 oder zwischen der Zuführeinheit 18 und der Heizeinheit 16 angeordnet sein. Die Aufbringeinheit 14 bringt ein initiales Druckbild auf einen Oberflächenbereich 28 eines Vorformlings 24 auf. Die Steuereinheit 22 kann die Aufbringeinheit 14 dabei derart steuern, dass die Aufbringeinheit 14 ein initiale Druckbild 26 auf den Oberflächenbereich 28 des Vorformlings 24 aufbringt. Das initiale Druckbild erscheint für einen Betrachter verzerrt und kann nicht lesbare bzw. nicht entzifferbare Zeichen oder Bilder aufweisen.
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In dem Beispiel nach 1b ist die Aufbringeinheit 14 zwischen der Heizeinheit 16 und der Formeinheit 12 angeordnet, d. h. stromabwärts der Heizeinheit 16. Die Aufbringeinheit 14 bringt damit das initiale Druckbild nach dem thermischen Konditionieren auf die Vorformlinge auf.
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In dem Beispiel nach 1c ist die Aufbringeinheit 14 in die Heizeinheit 16 integriert. In diesem Beispiel bringt die Aufbringeinheit 14 das initiale Druckbild 26 während des thermischen Konditionierens auf die Vorformlinge auf.
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Das Aufbringen des verzerrten, initialen Druckbilds 26 kann durch direktes Bedrucken des Oberflächenbereichs 28 des Vorformlings 24 erfolgen, wobei die Aufbringeinheit 14 dann ein Druckgerät sein kann. Das Bedrucken kann mittels eines berührungslosen Druckverfahrens, z. B. Tintenstrahl-, Laserdruck oder Lasergravur, oder eines berührenden Druckverfahrens, z. B. embossing, gravieren, einprägen, additiver Druck oder drucken mittels eines Tampons, durchgeführt werden. Alternativ kann die Aufbringeinheit 14 das verzerrte Druckbild mittels des Anbringens eines Etiketts auf den Oberflächenbereich des Vorformlings aufbringen. Das Etikett weist in diesem Beispiel das initiale Druckbild auf und kann fest mit dem Oberflächenbereich verbunden sein. In diesem Fall kann die Aufbringeinheit 14 eine Etikettiermaschine sein.
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In der Heizeinheit 16 werden die Vorformlinge 24 thermisch konditioniert. Dabei wird das Material der Vorformlinge 24 auf eine Temperatur erwärmt, die ein Umformen der Vorformlinge 24 zu Behältern 32 der Formeinheit 12 ermöglicht.
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Das Umformen in der Formeinheit 12 kann pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Bei einer pneumatischen Umformung kann ein Blasgas verwendet werden, durch das die Vorformlinge 24 biaxial expandiert werden. Bei einer hydraulischen Umformung kann eine Flüssigkeit verwendet werden, die dem späteren Behälter 32 gelagert werden soll. Die Flüssigkeit wird ebenso wie das Blasgas unter Druck in den Vorformling 24 gepresst die Expansion des Vorformlings 24 in einer Blasform zu bewirken.
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Durch das Expandieren des Vorformlings 24 wird auch der Oberflächenbereich 28, in dem das initiale Druckbild 26 angeordnet ist, gestreckt. Dabei wird das initiale Druckbild 26 entzerrt. Durch das Entzerren des Druckbilds können die im initialen Druckbild 26 nicht lesbaren bzw. nicht entzifferbaren Zeichen bzw. Bilder des initialen Druckbild 26 lesbar bzw. entzifferbar werden. Dies ist in den 2a und 2b dargestellt. In 2a wird ein Vorformling 24 dargestellt, der in einem Oberflächenbereich 28 ein verzerrtes, initiales Druckbild 26 aufweist. Durch das Umformen zu einem Behälter 32 wird der Oberflächenbereich 28 ebenfalls umgeformt. Das initiale Druckbild 26 wird mit dem Oberflächenbereich 28 umgeformt und ist nun ein entzerrtes Druckbild 30. Der Entzerrvorgang des initialen Druckbilds 26 zu dem entzerrten Druckbild 30 kann durch einen Umformfaktor beschrieben werden.
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Die hergestellten Behälter 32 mit dem entzerrten Druckbild 30 können nach der Formeinheit 12 mittels einer Inspektionseinheit 20 inspiziert werden. Dabei wird auch das entzerrte Druckbild 30 inspiziert. Die Inspektionseinheit 20 kann dabei eine Kamera, einen Strichcodeleser, einen Barcode Leser und/oder einen optischen Sensor aufweisen, mit dem das entzerrte Druckbild 30 aufgenommen wird.
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Mit der Inspektionseinheit 20 kann festgestellt werden, ob das inspizierte, entzerrte Druckbild 30 korrekt ist. Wenn das inspizierte Druckbild ,0 mangelhaft sein sollte, kann entweder die Inspektionseinheit 20 oder die über die Signalverbindung 34 mit der Inspektionseinheit 14 verbundene Steuereinheit 22 einen Korrekturwert ermitteln, mit dem die Mängel des inspizierten Druckbild 30 für initiale Druckbilder 26, die auf nachfolgende Vorformlinge 24 aufgebracht werden, behoben werden können. Der Korrekturwert kann dabei ein Parameter der Aufbringeinheit 14 sein. Dazu kann insbesondere die verwendete Farbe für das initiale Druckbild 26 verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine verwendete geometrische Eigenschaft des Vorformlings 24 zum Beispiel die Position des Oberflächenbereichs 28 oder die Position des initialen Druckbilds 26 im Oberflächenbereich 28 verändert werden.
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In den 3a bis 3c zeigen Flussdiagramme verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Herstellen von Behältern. Dabei werden die Behälter mittels einer Vorrichtung zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen hergestellt, die thermoplastisches Material aufweisen.
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In einem ersten Schritt 102 wird auf mindestens einem Vorformling ein initiales Druckbild aufgebracht. Das initiale Druckbild wird mittels einer Aufbringeinheit in mindestens einem Oberflächenbereich des Vorformlings aufgebracht. Das Druckbild ist dabei um einen Umformfaktor verzerrt, der dem Oberflächenbereich zugeordnet ist und von der späteren Umformung des Oberflächenbereichs beim Formen des Behälters aus dem Vorformlinge abgeleitet werden kann.
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In einem weiteren Schritt 104 wird das initiale Druckbild mittels einer Formeinheit entzerrt, die den Vorformling zu einem Behälter umgeformt. Dazu wird der Vorformling biaxial expandiert, sodass der Oberflächenbereich ebenfalls biaxial verzerrt wird. Gleichzeitig wird damit das initiale Druckbild mit dem Oberflächenbereich verzerrt. Durch die Verzerrung des initialen Druckbilds wird das initiale Druckbild entzerrt. Zeichen oder Bilder, die beim initialen Druckbild nicht lesbar oder entzifferbar waren, können in dem entzerrten Druckbild lesbar oder entzifferbar sein.
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Gemäß 3a kann der Schritt 102 gleichzeitig mit dem Schritt 106, in dem der Vorformling in einer Heizeinheit thermisch konditioniert wird, durchgeführt werden. In diesem Fall ist die Aufbringeinheit in die Heizeinheit integriert.
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Gemäß 3b kann der Schritt 102 nach dem Schritt 106 durchgeführt werden, wobei die Aufbringeinheit relativ zu einer Transportrichtung der Vorformlinge durch die Heizeinheit stromabwärts der Heizeinheit angeordnet ist. Damit werden die thermisch konditionierten Vorformlinge nach dem thermischen Konditionieren mit dem initialen Druckbild versehen.
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Gemäß 3c kann das Aufbringen des Druckbilds gemäß Schritt 102 vor dem Schritt 106 durchgeführt werden. Die Aufbringeinheit ist in diesem Fall stromaufwärts Heizeinheit angeordnet. Das initiale Druckbild wird daher vor dem thermischen Konditionieren der Vorformlinge auf die Oberflächenbereiche der Vorformlinge aufgebracht.
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In einem weiteren Schritt 108 kann das entzerrte Druckbild mittels einer Inspektionseinheit inspiziert werden. Die Inspektionseinheit kann dabei beispielsweise optische Strahlung, die von dem entzerrten Druckbild reflektiert wird, erfassen und einen Vergleich mit einem Referenzdruckbild durchführen. Wenn das entzerrte Druckbild Abweichungen zu dem Referenzdruckbild aufweist, die außerhalb von vordefinierten Toleranzgrenzen liegen, kann das inspizierte Druckbild des untersuchten Vorformlings als mangelhaft bewertet werden. In diesem Fall kann in einem weiteren Schritt 110 ein Korrekturwert für das inspizierte Druckbild ermittelt werden.
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Mit dem Korrekturwert kann zum Beispiel ein Parameter der Aufbringeinheit so verändert werden, dass die initialen Druckbilder für nachfolgende Vorformlinge so verändert werden, dass das entzerrte Druckbild weniger Mängel als das inspizierte Druckbild aufweist bzw. die Mängel des inspizierten Druckbilds nicht mehr aufweist.
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Das oben beschriebene Beispiel dient in keiner Weise einer Beschränkung der Erfindung. Vielmehr kann die Erfindung in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Alle oben beschriebenen Merkmale der Erfindung können allein oder in Kombination miteinander wesentlich für die Erfindung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung zum Herstellen von Behältern
- 12
- Formeinheit
- 14
- Aufbringeinheit
- 16
- Heizeinheit
- 18
- Zuführeinheit
- 20
- Inspektionseinheit
- 22
- Steuereinheit
- 24
- Vorformling
- 26
- initiales Druckbild
- 28
- Oberflächenbereich
- 30
- entzerrtes Druckbild
- 32
- Behälter
- 34
- Signalverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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