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MASCHINE ZUR HERSTELLUNG VON VERPACKUNGSBEHALTERN
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Herstellung von gefüllten
und versiegelten Verpackungsbehältern aus einer zusammenhängenden Bahn von Verpackungsmaterial.
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Einwegverpackungsbehälter werden u.a. aus laminiertem Material hergestellt,
das aus Papier- und Kunststoffschichten besteht. Die Verpackungsmaschinen, die zur
Umwandlung von Verpackungslaminat in einzelne, gefüllte Verpackungsbehälter eingesetzt
werden, arbeiten gewöhnlich nach einem der beiden bekannten Herstellungsprinzipien.
Bei dem ersten Typ von Verpackungsmaschinen werden Verpackungsbehälter aus bahnartigem,
thermoplastisch beschichteten Laminat hergestellt, welches nacheinander in Rohrform
umgewandelt wird und in Längsrichtung flüssigkeitsdicht versiegelt wird. Das so
hergestellte Rohr verläuft im wesentlichen vertikal durch die Maschine und wird
kontinuierlich mit Inhalt gefüllt, woraufhin es dann zusammengepreßt und in gleichmäßigen
Abständen in Querzonen versiegelt wird. Mit Hilfe von in Querrichtung verlaufenden
Schnitten in den Zonen wird das Rohr anschließend in einzelne Verpackungsbehälter
geteilt, welche durch weitere Behandlung in die gewünschte Form gebracht werden
können, z.B. ein Parallelepiped. Bei dem anderem Typ von Verpackungsmaschinen (US
Patent 3785113) werden die Verpackungsbehälter aus vorgefertigten, einzelnen Zuschnitten
hergestellt.
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Die Zuschnitte, die im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt
besitzen, werden auf Dornen aufgebracht, auf denen sie dann mit einem flüssigkeitsdichten
Boden versehen werden. Anschließend werden die Zuschnitte oder Verpackungsbehälter
auf einen Kettenförderer transportiert, mittels dessen sie dann einer nach dem anderen
durch Abfüll- und Versiegelungsstationen geführt werden,so daß gefüllte Verpackungsbehälter
mit einem geeigneten Verschluß an der Oberseite erhalten werden.
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Die obengenannten Arten von Verpackungsmaschinen stellen unterschiedliche
Verpackungsbehälter her, welche unterschiedliche Vorteile aufweisen und zum Teil
für unterschiedliche Arten von Inhalt
geeignet sind. Die Herstellung
von Verpackungsbehältern aus einer fortlaufenden Material bahn ermöglicht z.B. die
Herstellung von vollständig gefüllten Verpackungen, die aus hygienischer Sicht einen
Vorteil darstellen, denn dadurch ist das Verfahren besonders geeignet für empfindlichen
Inhalt. Das Verfahren zur Herstellung von Verpackungsbehältern aus vorgefertigten
Zuschnitten bietet den Vorteil, daß es auf einfache Art und Weise möglich ist, z.B.
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festen Inhalt wie etwa Fruchtfleisch oder ähnliches abzufüllen, und
aus diesem Grund wird dieses Verfahren in bestimmten Fällen bevorzugt. Die Handhabung
von vorgefertigten Zuschnitten auf modernen, schnell packenden Maschinen erfordert
jedoch einen großen zusätzlichen Arbeitsaufwand, denn bei Betrieb der Verpackungsmaschinen
muß das Magazin der Verpackungsmaschine relativ häufig mit vorgefertigten Zuschnitten
geladen werden. Eine getrennte Handhabung der Zuschnitte ist darüberhinaus aus hygienischen
Gründen nicht wünschenswert. Bei der Herstellung von Verpackungbehältern aus bahnartigem
Material werden diese Nachteile umgangen, da das bahnartige Material in Form von
großen Rollen der Verpackungsmaschiene nur wenige Male während eines jeden Laufs
zugeführt werden muß. Dadurch entfällt ein großer Teil an manueller Handhabung,
was ein hohes Maß an Hygiene gewährleistet, wobei gleichzeitig die verringerte Zeit
für Materialbewegungen es dem Bedienungsmann ermöglicht, zwei Verpackungsmaschinen
zu bedienen.
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Es ist daher eine wünschenswerte Aufgabe, eine Verpackungsmaschine
zu schaffen, bei der sich die oben erwähnten Herstellungsprinzipien so miteinander
verbinden lassen, daß es möglich ist Verpackungsbehälter der Art herzustellen, die
gewöhnlich aus vorgefertigten Zuschnitten (sog. Giebeldachverpackungen) hergestellt
werden, und zwar auf rationelle Weise, z.B. dadurch daß die Zuschnitte in Form einer
zusammenhängenden Bahn zugeführt werden. Eine Materialbahn in Form von zusammenhängenden
Zuschnitten, die die gewünschte, flache Rohrform bereits haben, läßt sich sehr schwer
handhaben, und beinhaltet auch, daß die Richtung der Fasern in der Papier-
schicht
im Laminat in den fertigen Verpackungsbehältern vertikal verlaufen werden, was in
Bezug auf die Steifheit einen Nachteil darstellt.Daher ist eine ganz neue Art von
Verpackungsmaschine notwendig, welche zuerst eine Materialbahn in rohrförmige Zuschnitte
mit richtigem Faserverlauf (kreuzweise) umwandelt und dann die Zuschnitte aufrichtet,
füllt und versiegelt.
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Eine weitere Aufgabe ist es, sich bereits bekannte Arten von Verpackungsmaschinen
zunutze zu machen und es auch dem Käufer der Verpackungsmaschine zu ermöglichen,
zwischen der Herstellung von Verpackungsbehältern aus separaten Zuschnitten oder
aus einer zusammenhängenden Material bahn zu wählen.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine Maschine der obengenannten Art zu
schaffen, bei der es möglich ist, die Material rollen ohne Betriebsunterbrechung
auszuwechseln.
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Eine weitere Aufgabe ist es schließlich, eine raumsparende und leicht
bedienbare Maschine zu schaffen, auf der das Verpackungsmaterial und seine Eigenschaften
bei der Umwandlung in einzelne Verpackungsbehälter zu optimalen Einsatz kommen.
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Diese und andere Aufgaben wurden erfindungsgemäß dadurch erfüllt,
daß eine Maschine zur Herstellung von gefüllten und versiegelten Verpackungsbehältern
aus einer fortlaufenden Bahn von Verpackungsmaterial charakteristischerweise ein
erstes Maschinenteil mit Ausricht- und Schneidelementen enthält, um die Material
bahn in einzelne Zuschnitte in Ausrichtung mit einem vorher aufgebrachten Muster
zu teilen, weiterhin Führungs- und Versiegelungsvorrichtungen zur Umwandlung der
Zuschnitte in Rohrform und ein Magazin zur Aufbewahrung der rohrförmigen Zuschnitte
in flacher Lage, ein zweites Maschinenteil mit Förder- und Aufrichtelementen, die
so ausgebildet sind, um jeweils einen Zuschnitt zu einer im Querschnitt im wesentlichen
rechteckigen Form aufzurichten und ihn an einen Dorn heran-
zuführen,
Form- und Versiegelungsvorrichtungen, um am einem Ende des Zuschnitts einen flüssigkeitsdichten
Boden vorzusehen und einen Förderer, um den Zuschnitt zu Füll- und Verschlußstationen
zu transportieren.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine haben
die aus den untergeordneten Ansprüchen ersichtlichen Merkmale.
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Eine bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden genauer beschrieben,
wobei besonders Bezug auf die beiliegende Schemazeichnung genommen wird, welche
in perspektivischer Darstellung das Prinzip der erfindungsgemäßen Maschine darstellt
und außerdem die verschiedenen Teile und Stationen in der Maschine zur Handhabung
des Verpackungsmaterials und zur Umwandlung desselben in einzelne gefüllte Verpackungsbehälter.
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Die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen,in der Abbildung
dargestellten Maschine umfaßt ein Außengehäuse 1, welches durch feine Linien dargestellt
ist. Das Gehäuse 1 besteht z.T. aus einem Rahmen, der verschiedene Teile der Maschine
trägt und z.T. aus Abdeckplatten und Verschlußklappen, die darauf befestigt sind.
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Der Aufbau der Maschine an sich ist bekannt, und muß daher nicht im
einzelnen beschrieben werden. Stattdessen werden in der Schemazeichnung jene Teile
der Maschine hervorgehoben, die zum Verständnis des grundsätzlichen Aufbaus und
Funktion der Maschine von wesentlicher Bedeutung sind. Die Maschine besteht im wesentlichen
aus zwei Hauptteilen, d.h. einem ersten Maschinenteil bzw. einem Materialhandhabungsteil
2, links in der Abb., und einem zweitem Maschinenteil bzw. einem Abfüllmaschinenteil
3, rechts in der Abb.. Die zwei Maschinenteile 2,3 sind in demselben Gehäuse untergebracht,
aber können einzeln und unabhängig voneinander angetrieben werden und zwar mittels
separater Antriebs- und Getriebeelementen, die jedoch herkömmlicher Art sind und
hier nicht häher erläutert werden müssen.
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Der erste Maschinenteil 2 bzw. Maschinenhandhabungsteil soll das bahnartige
Verpackungsmaterial 4 aufnehmen und in rohrförmige Verpackungsbehälterzuschnitte
5 umwandeln.Dieses bahnartige Verpackungsmaterial 4 wird dem ersten Maschinenteil
2 in Form einer Materialrolle 6 zugeführt, die in herkömmlicher Weise so aufgehängt
ist, daß sie in einem Rollenmagazin im unteren Teil des ersten Maschinenteils 2
sich frei drehen kann. Das Rollenmagazin hat auch Platz für eine Ersatzrolle 7 die
mittels einer Verbindungsvorrichtung 8 zu gegebener Zeit an das hintere Ende der
auslaufenden Materialbahn 4 gefügt werden kann. Die Verbindungsvorrichtung 8, die
Führungsrollen, Schneid- und Verbindungselemente besitzt, ist herkömmlicher Art
und läßt sich automatisch in bekannter Weise mittels einer Photozelle aktivieren,
die den Durchmesser der Materialrolle 6 im Magazin überwacht und ein Signal zum
Verbinden abgibt, sobald die Material bahn zu Ende geht.
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Die von dem Rollenmagazin ablaufende Material bahn 4 wird mittels
eines sich drehenden Antriebselements 9 vorgeschoben, das im wesentlichen zylindrisch
ist, jedoch mit Längskanten versehen ist, die so ausgebildet sind ,um an querüber
die Verpackungsmaterialbahn 4 verlaufende Faltlinien anzugreifen und die in an sich
bekannter Weise die Umformung der Materialbahn in einzelne Verpackungsbehälter erleichtern
sollen. Die Verpackungsmaterialbahn und dessen Muster an Faltlinien wird hier im
einzelnen nicht näher beschrieben, aber die Material bahn kann von derselben Art
sein wie bereits im schwedischen Patent Nr. 8105070-0 beschrieben, auf das hier
Bezug genommen wird.
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Sobald die Verpackungsmaterialbahn 4 das umlaufende Antriebselement
passiert hat, wird die Materialbahn über eine Anzahl von Führungs-und Umlenkrollen
zu einer Ausricht- und Schneidvorrichtung 11 geführt, die sich am unteren Ende des
ersten Maschinenteils 2 befindet. Mittels zweier zusammenwirkender Schneidzylinder
33, an denen ein quer verlaufendes Schneidelement bzw. eine Hochhaltevorrichtung
vorgesehen ist, wird die Material bahn in Ausrichtung
mit dem Faltlinienmuster
oder Gedrucktem auf der Bahn in einzelne Verpackungsbehälterzuschnitte 5 der gewünschten
Länge geteilt.
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Die Ausricht- und Schneidvorrichtung 11 stellt nicht einen eigentlichen
Teil der vorliegenden Erfindung dar, sondern is näher in der schwedischen Patentanmeldung
No. 8300706-2 beschrieben, aus der weitere Einzelheiten entnommen werden können.
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Nachdem die Verpackungsmaterialbahn 4 mittels der Schneidvorrichtung
11 in einzelne Verpackungsbehälterzuschnitte 5 geteilt worden ist, werden diese
seitwärts einem Kettenförderer 12 zugeführt, der mit im wesentlichen vertikal nach
unten verlaufenden Trägern ausgestattet ist. An beiden Seiten des Kettenförderers
12 sind längliche Führungsvorrichtungen 13 vorgesehen, die in einem leichten Winkel
zueinander stehend so angeordnet sind, daß sie sich einander nähern1 und zwar gesehen
in Förderrichtung des Kettenförderers 12, d.h. nach unten durch die Maschine. Wird
ein Verpackungsbehälterzuschnitt 5, nachdem er die Schneidzylinder 33 passiert hat,
seitwärts vorgeschoben, so erreicht er das obere Ende der Führungsvorrichtungen
13, und die Träger des Kettenförderers 12 erfassen den Zuschnitt und führen ihn
nach unten zwischen den Führungsvorrichtungen 13.
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Wie bereits erwähnt, wird der Verpackungsmaterialzuschnitt mit Hilfe
von Faltlinien in verschiedene Wandtafeln bzw. Platten geteilt und die Führungsvorrichtungen
13 greifen nun an den zwei äußeren Wandtafeln so an, daß während der Abwärtsbewegung
des Zuschnitts 5 diese nacheinander auf einander zu gefaltet werden, bis sich die
Außenkanten jeweils überlappen. Entlang der Führungsvorrichtung 13 ist eineVersiegelungsvorrichtung
14 vorgesehen, die mittels Heißluft ein thermoplastisches Klebemittel (gewöhnlich
Polyäthylen), das sich auf dem Zuschnitt befindet, solange aktiviert bis es schmilzt,
woraufhin die beiden sich überlappenden Längskanten mittels einer Druckvorrichung
so zusammengepreßt werden, daß dadurch die thermoplastischen Schichten miteinander
verbunden
werden und eine flüssigkeitsdichte Längsversiegelung
entsteht.
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Wenn die nun rohrförmigen, flachen Verpackungsbehälterzuschnitte 5
auf dem Kettenförderer 12 zu dem unteren Teil der Verpackungsmaschine transportiert
worden sind, wird der Vorschub von einer Zuführvorrichtung 15 ausgeführt, die die
Zuschnitte schräg nach oben in Richtung des oberen Endes eines Magazins 16 führt,
worin die Verpackungsbehälterzuschnitte aufeinander gestapelt werden.
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Das Magazin 16, dasals Zwischenspeicher für die fertigen Zuschnitte
dient, umfaßt Fühlelemente 18, die die Anzahl der im Magazin vorhandenen Zuschnitte
abtastet. Das Fühlelement 17, das z. B. aus einer Photozelle bestehen kann, ist
mit dem Antrieb des ersten Maschinenteils 2 so verbunden, daß letzteres angelassen
oder aktiviert wird, sobald die Anzahl der sich im Magazin 16 befindlichen Verpackungsbehälterzuschnitte
5 unter einen bestimmten Wert fällt.
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Am unteren Ende des Magazins 16 befindet sich ein Förderband 18, das
in seitlicher Richtung jeweils einen flachen Verpackungsbehälterzuschnitt 5 liefert,
der dann zu zwei Aufrichtevorrichtungen 19 geführt wird, der den flachen Zuschnitt
ergreift, ihn so aufrichtet, daß er eine im wesentlichen im Querschnitt rechteckige
Form erhält und ihn dann zu einem Dorn 20 führt. Der Dorn 20 ist zusammen mit einer
Anzahl gleicher Dornen sternförmig auf zwei Dornenrädern 21 angeordnet, die schrittweise
gedreht werden können. Nachdem ein Verpackungsbehälterzuschnitt 5 auf dem Dorn 20
aufgebracht worden ist, wird das jeweilige Dornenrad 21 so gedreht, daß das äußere
Ende des Verpackungsbehälterzuschnitts 5 direkt vor einem Heißluftofen 22 hält.
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Das am unteren Ende des Verpackungsbehälterzuschnitts befindliche
thermoplastische Klebemittel wird mittels Heißluft so aktiviert, daß es teilweise
schmilzt, woraufhin das Dornenrad 21, indem es einen Schritt weitergedreht wird,
den Verpackungsbehälterzuschnitt zu einer Bodenformstation 23 führt, wo eine Form-
und Versiegelungs-
vorrichtung 24 dieBodenplatten des Zuschnitts
zusammenfaltet und so zusammenpreßt, daß an einem Ende des Zuschnitts ein flüssigkeitsdichter
Boden entsteht. Nach einer angemessenen Abkühlzeit wird der mit einem Boden versehene
Verpackungsbehälterzuschnitt zu einem Förderer 25 geführt, der mittels schrittweiser
Bewegung den Zuschnitt zu einer Füllstation 26 transportiert. Die Füllstation 26
umfaßt einen Behälter 27 mit Abfüllmaterial und Dosierpumpen 28. In der Abfüllstation
wird der Verpackungsbehälter, der an der Oberseite noch offen ist, bis zur gewünschten
Höhe mit Inhalt gefüllt, woraufhin der Förderer 25 den Verpackungsbehälter zu einer
Verschlußstation 29 führt. Die Verschlußstation besteht aus einem Heißluftofen 30
und einer Oberseitenformvorrichtung 31 und die Oberseite des Verpackungsbehälters
wird nun einer ähnlichen Behandlung wie der Boden des Verpackungsbehälters unterworfen,
d. h. die oberen Tafeln werden solange erwärmt, bis das darauf befindliche Klebemittel
schmilzt, woraufhin die Tafeln solange zusammengepreßt werden bis eine flüssigkeitsdichte
Versiegelung entsteht. Je nach Art der Maschine erhalten die Verpackungsbehälter
sogenannte Giebel verschlüsse oder Flachverschlüsse. Nach dem Verschließen sind
die Verpackungsbehälter fertig und werden mit Hilfe einer Ausführvorrichtung 32
zu einen Außenförderer transportiert.
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Wie bereits angeführt, besitzen das erste Maschinenteil 2 und das
zweite Maschinenteil 3 je einen Antrieb, der unabhängig vom anderen gesteuert wird.
Daher ist es möglich, das zweite Maschinenteil kontinuierlich anzutreiben, ohne
daß der Abfüllvorgang dadurch unterbrochen wird, daß das erste Maschinenteil angehalten
werden muß, z.b. zum Auswechseln der Rollen oder aus anderen Gründen. Das erste
Maschinenteil arbeitet normalerweise mit einer höheren Drehzahl als das zweite Maschinenteil
und aus diesem Grunde wird das erste Maschinenteil gewöhnlich absatzweise angetrieben
als Funktion einer bestimmten Anzahl an Verpackungsbehälterzuschnitten 5 in dem
Magazin 16. Das Fühlelement 17 gewährleistet, daß sich stets
eine
ausreichende Anzahl an Zuschnitten in dem Magazin befindet, um somit einen kontinuierlichen
Betrieb des zweiten Maschinenteils sicherzustellen.
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Das Verfahren, bei dem die Verpackungsmaterialbahn 4 zuerst in einzelne
Zuschnitte geteilt wird, die dann einzeln in Rohrform umgewandelt werden, anstatt
die ungeteilte Verpackungsmaterialbahn direkt in Rohrform umzuwandeln, ermöglicht
es, daß die fertigen Zuschnitte so zur Längsrichtung der Verpackungmaterialbahn
(und der damit in der Papierschicht zusammenfallenden Faserrichtung) ausgerichtet
werden, daß die Fasern in dem fertigen Verpackungsbehälter in Querrichtung verlaufen.
Dies ist ein wichtiger Vorteil, denn dadurch werden die Seiten des Verpackungsbehälters
wesentlich steifer, was dem Verpackungsbehälter eine erheblich höhere Stabilität
verleiht als sonst der Fall wäre. Da nach Aufteilen der Bahn mit Hilfe von quer
liegenden Schneidzylindern 33 die einzelnen Verpackungsbehälterzuschnitte 5 im rechten
Winkel zur Vorschubrichtung der Material bahn mit Hilfe von Führungs-und Versiegelungsvorrichtungen
bewegt werden, erfolgt die Umwandlung des Zuschnitts in Rohrform durch Falten und
Versiegeln parallel zum Schnitt, d.h. parallel zu den quer verlaufenden Faltlinien,
die sich auf der Material bahn 4 befinden.
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Die Faserrichtung des Material, d.h. zur Erzielung höherer Steifheit,
verläuft über die einzelnen Wandtafeln des Zuschnitts 5. Da die Tafeln wesentlich
weniger breit als hoch sind, kommt somit die Steifheit des Materials voll zum Tragen.
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Die erfindungsgemäße Maschine ermöglicht es zum ersten Mal, ein und
dieselbe Maschine mit einer Kombination von Vorteilen auszustatten, die sich ergeben
aus dem Einsatz von bahnartigem Verpackungsmaterial und der herkömmlichen Herstellungs-
und Abfüllverfahren für sogenannte Giebeldachverpackungen. Daher ist es möglich,
sie auf rationelle Art und Weise herzustellen, wobei nicht nur ein erhebliches Maß
a Arbeit und Kosten eingespart wird, sondern
auch eine Verbesserung
der Maschine in Bezug auf Hygiene erzielt wird.
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Dank des Prinzips,das Materialförderteil als ein Teil auszubilden,
das mit einer im wesentlichen herkömmlichen Abfüllmaschine gekoppelt werden kann,
ist es darüberhinaus noch möglich, ältere Maschinentypen zu modifizieren und diese
Maschi,n zum Einsatz von auf Rollen geführtem Material umzustellen.