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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im folgenden soll beispielhaft von einer Becherabfüllmaschine ausgegangen werden, in der ein Becher, der üblicherweise aus Kunststoff besteht, mit einem Produkt, beispielsweise Joghurt, gefüllt und anschließend verschlossen wird, indem eine platinenförmige Abdeckung auf den Becher aufgelegt und mit diesem verbunden wird. Die Abdeckung kann ebenfalls aus Kunststoff oder Aluminium bestehen und ist in der Regel als dünne folienartige Platine ausgebildet. Es ist insbesondere im Zusammenhang mit Joghurt des weiteren bekannt, vor dem Verschließen des Bechers eine dünne platinenförmige Abdeckung insbesondere aus Papier auf das Produkt aufzulegen, die die Feuchtigkeit bindet. Der Becher wird dann mit einer zusätzlichen Abdeckung der genannten Art verschlossen.
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Die platinenförmigen Abdeckungen werden üblicherweise mit einer Übergabevorrichtung aus einem Vorrat oder Magazin entnommen, in dem sie in ebener Form übereinander gestapelt angeordnet sind. Anschließend werden sie sterilisiert und getrocknet und dann auf dem Becher bzw. dem Produkt abgelegt. Dabei kann in Abhängigkeit von dem Material, aus dem die Abdeckung besteht, das Problem auftreten, dass sich die Abdeckung insbesondere durch die Wärmeeinwirkung bei der Trocknung in unerwünschter Weise verformt oder sogar aufrollt, wodurch es sehr schwierig und aufwendig ist, die Abdeckung zuverlässig auf dem Becher anzuordnen.
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Es ist bekannt, die platinenförmige Abdeckung nicht als ebenen Zuschnitt in das Magazin einzubringen, sondern die Abdeckung bei ihrer Herstellung mit stabilisierenden Verstärkungen auszubilden, indem sie geprägt oder räumlich vorgeformt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige vorgeformte Abdeckungen in dem Magazin aufgrund des Stapeldrucks häufig plattgedrückt werden, wodurch der stabilisierende Effekt der Vorformung gemindert oder sogar ganz aufgehoben ist. Darüber hinaus erfordert die Vorformung der Abdeckung einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt und ist dadurch aufwendig und teuer.
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Gemäß der
DE 34 47 771 A1 , von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, ist vorgesehen, eine Abdeckung zunächst umzuformen und dann auf ein Verpackungsbehältnis aufzulegen und an diesem zu befestigen. Die Umformung geschieht dabei nach Art einer Faltung, indem die Abdeckung mittels aneinander vorbeilaufender Formflächen gefalzt und gebogen wird. Diese Art der Umformung führt zu guten Ergebnissen, wenn die Abdeckung eine hohe Eigenstabilität besitzt und somit nach der Umformung sich zwar in einem geringen Maß elastisch rückstellt, jedoch im wesentlichen in der umgeformten Formgebung verbleibt.
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Bei Abdeckungen, die eine relativ geringe Eigenstabilität besitzen, beispielsweise einem Zuschnitt aus Papier, führt diese Umformung jedoch nicht zu zuverlässig reproduzierbaren Ergebnissen, da die Abdeckung beim Umformvorgang ausweicht und keine klar definierten Knickkanten bildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verpackungsmaschine der genannten Art zu schaffen, mit der auch dünne platinenförmige Abdeckungen sicher umgeformt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist eine Sterilisationseinheit vorgesehen, die in die Formeinheit, mittels der die Abdeckung umgeformt werden kann, integriert ist, wobei eine Düse der Sterilisationseinheit von dem ringförmigen Formkonturanschlag der Formeinheit umgeben ist. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die Sterilisierung und die Umformung der Abdeckung in einem Verfahrensschritt in dem gleichen Arbeitstakt der Verpackungsmaschine auszuführen. Dabei kann das Anfeuchten der Abdeckung mit dem Sterilisationsmittel unmittelbar vor der Umformung erfolgen, wodurch eine bessere Formqualität und eine bessere Formerhaltung der umgeformten Abdeckung gegeben ist.
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Im Transportweg der Übergabevorrichtung zwischen dem Vorrat und der Verpackung ist die Formeinheit angeordnet ist, mittels der die Abdeckung umformbar ist.
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Dabei werden die Abdeckungen in dem Vorrat bzw. Magazin als ebene Zuschnitte aufbewahrt, so dass der Stapeldruck keinen nachteiligen Einfluss auf die Formgebung der Abdeckungen hat. Nachdem die Übergabevorrichtung eine Abdeckung aus dem Vorrat entnommen hat, wird diese in der Formeinheit umgeformt und mit stabilisierenden Einprägungen oder Abwinkelungen versehen. Die umgeformte Abdeckung wird dann auf der Verpackung, d. h. dem Becher, oder auf dem Produkt abgelegt. Da die Umformung der Abdeckung erst unmittelbar vor der Ablage auf der Verpackung oder dem Produkt erfolgt, sind unerwünschte Formveränderungen weitestgehend ausgeschlossen.
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Die Verwendung von nicht-ebenen, vorgeformten Abdeckungen bringt bei verschiedenen Anwendungen Vorteile mit sich. Wenn der Deckel auf die oberseitige Öffnung eines Bechers so aufgelegt wird, dass die Abdeckung zum Innenraum des Bechers hin eingezogen ist, wird dadurch der Kopfraum im Becher, d. h. der Raum oberhalb des Produktes verkleinert, so dass weniger Sauerstoff im Becher eingeschlossen ist. Wenn die Abdeckung von einer dünnen Folie gebildet ist, wird diese durch die Formung stabilisiert. Wenn eine umgeformte Abdeckung als bodenseitiger Verschluss eines Bechers verwendet wird, ist durch einen nach innen zur Bechermitte eingezogenen Mittelbereich der Abdeckung sichergestellt, dass der Becher nur auf einem ringförmigen Randbereich auf einem Untergrund aufsteht, wodurch ein sicherer Stand des Bechers erreicht ist. Eine aus Papier bestehende Abdeckung, die beispielsweise auf die Oberseite des im Becher befindlichen Joghurts aufgelegt wird, kann durch Ausbildung eines abgewinkelten umlaufenden Randabschnittes stabilisiert werden, so dass ein Einrollen der Papier-Abdeckung während der Übergabe vermieden ist und sich die Abdeckung in einfacher Weise auf das Produkt auflegen lässt.
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Die Formeinheit weist den Formkonturanschlag auf, gegen den die Abdeckung drückbar ist oder der gegen die Abdeckung gedrückt werden kann. Nachdem die Übergabevorrichtung die ebene Abdeckung aus dem Vorrat entnommen hat, wird sie mit dem Formkonturanschlag in Anlage gebracht bzw. gegen diesen gedrückt und dadurch mechanisch umgeformt. Die Umformung mittels eines Formkonturanschlags arbeitet zuverlässig über einen langen Zeitraum und ist somit kostengünstig.
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In bekannter Weise ist im Transportweg der Übergabevorrichtung zwischen dem Vorrat und der Verpackung eine Sterilisationseinheit und eine Trocknungseinheit angeordnet, um die Abdeckung vorzugsweise beidseitig durch Aufblasen beispielsweise eines H2O2-Luft-Gemisches zu sterilisieren und anschließend wieder zu trocknen. Da insbesondere dünne Folien der Gefahr der thermischen Verformung und insbesondere des Einrollens aufgrund der Wärmeeinwirkung in der Trocknungseinheit unterliegen, sollte die Formeinheit im Transportweg vor der Trocknungseinheit angeordnet sein, so dass die Abdeckung bereits umgeformt und stabilisiert ist, wenn sie die Trocknungseinheit durchläuft. Auf diese Weise sind unerwünschte thermische Verformungseffekte zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Formeinheit in die Sterilisationseinheit integriert ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass im Transportweg der Übergabevorrichtung keine weitere Einheit angeordnet werden muss, sondern die Sterilisation und die Umformung in einer gemeinsamen Einheit stattfinden können.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Übergabevorrichtung als drehbare, vorzugsweise getaktet bewegte Scheibe mit mehreren Saugeinrichtungen ausgebildet ist, wobei die Saugeinrichtungen jeweils in radialer Richtung der Scheibe verstellbar sind. Die Saugeinrichtung wird mit der unteren Abdeckung des Vorrats bzw. Stapels in Anlage gebracht, woraufhin ein Unterdruck erzeugt und die Abdeckung übernommen wird. Die Saugeinrichtung kann dann um ein geringes Maß radial nach innen gezogen werden, wodurch die Abdeckung von dem Stapel freikommt. In der Formeinheit liegt die auf der radial äußeren Seite der Saugeinrichtung gehaltene Abdeckung dem Formkonturanschlag gegenüber. Der Formkonturanschlag ist entweder radial nach innen verstellbar und legt sich unter Druck an die Abdeckung an oder die Saugeinrichtung fährt radial nach außen und drückt die Abdeckung gegen den Formkonturanschlag, wodurch sie umgeformt wird. Zu diesem Zweck weist die Saugeinrichtung einen Stempelabschnitt auf, gegen den die Abdeckung mittels des Formkonturanschlags gedrückt und dadurch umgeformt werden kann. Der Stempelabschnitt weist eine zum Verlauf des Formkonturanschlag komplementäre Formgebung auf, so dass die Abdeckung während ihrer Umformung in dem engen Spalt angeordnet ist, der zwischen dem Formkonturanschlag und dem Stempelabschnitt der Saugeinrichtung besteht. Auf diese Weise ist eine präzise, reproduzierbare Umformung der Abdeckung sichergestellt.
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Die Abdeckung wird an der Saugeinrichtung infolge eines Unterdrucks gehalten, der an einem Sauger erzeugt wird. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stempelabschnitt vorzugsweise eine mittige Ausnehmung aufweist, in der der Sauger angeordnet ist.
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Wenn die Abdeckung dazu verwendet werden soll, das Produkt oberseitig abzudecken, kann die umgeformte Abdeckung mittels der Übergabevorrichtung zunächst auf der Verpackung und/oder dem Produkt abgelegt werden, ohne dass die Saugeinrichtung übermäßig tief in die Verpackung eintaucht, um zu verhindern, dass Anteile des Produktes in das Saugsystem der Übergabevorrichtung gelangen. Hinter der Übergabevorrichtung ist in der Verpackungsmaschine eine Nachdrückstation vorgesehen, mittels der auf die Abdeckung eine geringe Druckkraft mechanisch aufgebracht wird, mit der die Abdeckung in die endgültige Lage bei vorzugsweise vollflächiger Produktrührung gebracht wird.
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Wenn die Abdeckung zum Verschließen der Verpackung bzw. des Bechers dienen soll, wird die umgeformte Abdeckung mittels der Übergabevorrichtung auf der Verpackung abgelegt und in einer nachfolgenden Verschlussstation mit dieser dicht verbunden, wodurch die Verpackung verschlossen ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine Übergabevorrichtung in einer ersten Phase eines Arbeitstaktes und
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2 die Übergabevorrichtung gemäß 1 in einer zweiten Phase eines Arbeitstaktes.
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Die 1 und 2 zeigen eine Auflegestation 10 einer nicht näher dargestellten Verpackungsmaschine, die von einer Reihe von Verpackungen in Form von Bechern 26 durchlaufen wird, die mit einem Produkt 25, beispielsweise Joghurt, gefüllt sind. Die Becher 26 werden gemäß den Figuren von links nach rechts taktweise befördert, wie es durch den Pfeil F angedeutet ist. Die Auflegestation 10 umfasst ein Magazin 14, in dem ein Vorrat oder Stapel S von dünnen Abdeckungen P aufgenommen ist, die jeweils von einem ebenen Zuschnitt gebildet sind und beispielsweise aus Papier, Kunststoff oder Aluminium bestehen können. Dem Magazin 14 ist eine erste Sterilisationseinheit 15 zugeordnet, die über eine Leitung 16 ein heißes H2O2-Luft-Gemisch auf die Unterseite der unteren Abdeckung P des Stapels S aufblasen und diese dadurch sterilisieren kann.
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Die Auflegestation 10 umfasst des weiteren eine Übergabevorrichtung in Form einer drehbaren Scheibe 12, die an einer Gestellplatte 11 gelagert ist und gemäß den Figuren gegen den Uhrzeigersinn getaktet gedreht wird, wie es durch den Pfeil R angedeutet ist. Auf der Scheibe 12 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zehn Saugeinrichtungen 13 angeordnet, die jeweils radial nach außen weisen und über den Umfang der Scheibe 12 gleich verteilt sind. Jede Saugeinrichtung 13 besitzt einen radial äußeren Stempelabschnitt 13b, der eine zentrale Ausnehmung 13c aufweist, in der ein Sauger 13a sitzt. An dem Sauger 13a kann in bekannter, nicht in näher dargestellter Weise ein Unterdruck wirksam werden. Der Stempelabschnitt 13b besitzt eine ringförmige Formfläche. Der Sauger 13a ist relativ zu dem Stempelabschnitt 13b in radialer Richtung der Scheibe 12 nach außen und innen verstellbar.
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Um zwei Arbeitstakte in Umfangsrichtung der Scheibe 12 versetzt zum Magazin 14 ist eine zweite Sterilisationseinheit 17 angeordnet, die mit einer Formeinheit 19 gekoppelt ist. Die zweite Sterilisationseinheit 17 umfasst eine Düse 18, mit der H2O2-Dampf H in Richtung der zugeordneten Saugeinrichtung 13 abgegeben werden kann. Die Düse 18 ist von einem ringförmigen Formkonturanschlag 19a umgeben, der eine komplementäre Formgebung zu dem Stempelabschnitt 13b der Saugeinrichtung 13 besitzt und in radialer Richtung der Scheibe 12 nach innen gegen den Stempelabschnitt 13b verstellbar ist. Der Formkonturschlag 19a kommt mit dem Stempelabschnitt 13b der Saugeinrichtung 13 in Anlage, indem der Formkonturanschlag 19a radial nach innen gegen den Stempelabschnitt 13b gedrückt wird.
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In Drehrichtung der Scheibe 12 hinter der zweiten Sterilisationseinheit 17 bzw. der Formeinheit 19 ist eine Trocknungseinheit 20 angeordnet, die drei Düsen 22 umfasst, mit denen in einer Zuleitung 21 zugeführte sterile Warmluft in Richtung der jeweiligen Saugeinrichtung 13 abgegeben werden kann. Wie die Figuren zeigen, beaufschlagt die Trocknungseinheit 20 gleichzeitig drei Saugeinrichtungen 13 mit Warmluft, so dass jede Saugeinrichtung 13 während des Betriebes der Auflegestation 10 drei Takte lang getrocknet wird.
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Diejenige Saugeinrichtung 13, die sich jeweils in der unteren Stellung der Scheibe 12 befindet, ist genau oberhalb eines zugeführten Bechers 26 angeordnet und kann in dieser Position eine aufgenommene Abdeckung P durch radiales, in dieser Stellung nach unten gerichtetes Ausfahren der Saugeinrichtung 13 auf dem Becher 26 oder dem Produkt 25 ablegen.
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In Förderrichtung F der Becher 26 hinter der Auflegestation 10 ist eine Nachdrückstation 23 angeordnet, die mehrere parallele, vertikale Druckfinger 24 aufweist, die vertikal verstellt werden können, wie es durch den Pfeil V angedeutet ist, und von oben in den noch offenen Becher 26 eingreifen können, um eine auf den Becher aufgelegte Abdeckung auf die Oberfläche des Produktes 25 sanft aufzudrücken.
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Im folgenden wird anhand der 1 und 2 die Wirkungsweise der Auflegestation 10 im einzelnen erläutert. In einer ersten Phase eines Arbeitstaktes steht eine der Saugeinrichtungen 13 der unteren Abdeckung P des Stapels S des Magazins 14 gegenüber. Mittels der ersten Sterilisationseinheit 15 wird die Unterseite dieser Abdeckung P durch Aufbringung eines H2O2-Luft-Gemisches sterilisiert, wie es in 1 dargestellt ist. In einer zweiten Phase des Taktes wird der Sauger 13a relativ zum Stempelabschnitt 13b radial nach außen gefahren, bis er in Anlage mit der Unterseite der unteren Abdeckung P des Stapels S kommt, wie es in 2 dargestellt ist. Sodann wird ein Unterdruck erzeugt, so dass der Sauger 13a die untere Abdeckung P erfasst und bei danach radial nach innen gerichteten Einfahrbewegung aus dem Magazin 14 herauszieht. Die Scheibe 12 wird dann in Drehrichtung R um ein Taktmaß gedreht, dass im vorliegenden Fall 36° bzw. 1/10-Umdrehung beträgt, da die dargestellte Scheibe zehn Saugeinrichtungen 13 besitzt.
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Nach zwei Takten liegt die von der Saugeinrichtung 13 radial außenseitig gehaltene Abdeckung P der zweiten Sterilisationseinheit 17 sowie der Formeinheit 19 gegenüber. In einer ersten Phase des Taktes wird die Abdeckung P auf ihrer nun radial außenliegenden Oberfläche durch Aufbringung eines H2O2-Dampfes mittels der Düse 18 sterilisiert, wie es in 1 dargestellt ist. In einer zweiten Phase des Taktes wird der Formkonturanschlag 19a in Richtung der Saugeinrichtung 13 mit der außenseitig gehaltenen Abdeckung P radial nach innen verfahren, wodurch die Abdeckung P von dem Formkonturanschlag 19a gegen den Stempelabschnitt 13b gedrückt und dadurch umgeformt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die flache, vorzugsweise runde Abdeckung P in der Formeinheit 19 mit einem abgewinkelten, umlaufenden Randabschnitt versehen. Der Zustand während der Umformung des Randes der Abdeckung P ist in 2 dargestellt. Der Formkonturanschlag 19a fährt dann wieder radial nach außen in seine Ausgangsstellung, wodurch die Abdeckung P von der Formeinheit 19 freikommt.
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Während der folgenden drei Takte liegt die umgeformte, von der Saugeinrichtung 13 gehaltene Abdeckung P nacheinander im Bereich der Düsen 22 der Trocknungseinheit 20 und wird durch diese vollständig getrocknet.
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Zu Beginn des nächsten Taktes ist die Abdeckung P oberhalb des mit dem Produkt 25 gefüllten Bechers 26 angeordnet, wie es in 1 dargestellt ist. Der Sauger 13a wird dann relativ zu dem Stempelabschnitt 13b radial nach außen und somit nach unten verfahren, wodurch die Abdeckung P um ein geringes Maß in den Becher eingeführt wird, wie es in 2 dargestellt ist. Der die Abdeckung P haltende Unterdruck wird dann abgeschaltet, wodurch die Abdeckung P im Becher 26 verbleibt, wenn der Sauger 13a radial nach innen gezogen bzw. angehoben wird.
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Nach einigen Takten gelangt der Becher 26, in den die Abdeckung P eingelegt wurde, in den Bereich der Nachdrückstation 23. Deren Druckfinger 24 werden vertikal nach unten verfahren, wodurch die Abdeckung P in die gewünschte Lage oberhalb des Produktes 25 gedrückt wird, in der das Produkt weitestgehend überdeckt ist, wie es in 2 dargestellt ist.
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Wenn mit der dargestellten Auflegestation 10 unverformte Abdeckungen den Bechern 26 zugeführt werden sollen, braucht lediglich der radial nach innen gerichtete Hub des Formkonturanschlags 19a der Formeinheit 19 abgeschaltet bzw. unterdrückt zu werden, so dass dann keine Umformung der Abdeckung stattfindet.
