DE4340925C2 - Verfahren und Einrichtung zum Entdeckeln von Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entdeckeln eines gefüllten und mit einem dünnwandigen Deckel versiegelten Behälters durch Ausstanzen und Abheben des ausgestanzten Deckelteils unter Vakuumwirkung, insbesondere zum Entdeckeln von mit einer Metallfolie versiegelten Kunststoffbechern, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Verpackung von Produkten fallen von Zeit zu Zeit größere Mengen fehlverpackter und deshalb unverkäuflicher Einheiten an, die entsprechend den Vorschriften der Verpackungs­ ordnung zu entsorgen sind, was häufig mit Schwierigkeiten verbunden ist. Ein besonderes Problem bilden hierbei die in Kunststoffbecher abgefüllten und mit einer aufgeschweißten Metallfolie verschlossenen Lebensmittel. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades des Abfüll- und Versiegelungsprozesses kann es zu erheblichen Stückzahlen fehlverpackter Einheiten kommen, bevor der Fehler erkannt und der Verpackungsprozeß abgebrochen wird. Die Schwierigkeit bei der vorschriftsmäßigen Entsorgung als Voraussetzung für eine Wiedergewinnung der abgefüllten Lebensmittel besteht darin, daß eine rückstands­ freie Trennung der verschiedenen Verpackungsmaterialien verlangt wird, die Verschweißung der Metallfolie mit dem Kunststoffbecher jedoch dauerhaft angelegt und die Trennung äußerst mühsam ist.

Mangels maschineller Einrichtungen wurden bisher zur Wieder­ gewinnung der Lebensmittel die beiden Materialien Kunststoff und Metall von Hand getrennt, was jedoch auf Dauer aus Kostengründen nicht vertretbar ist.

Die EP 0 568 036 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Öffnen von Verschlußdeckeln mit einem hohlen Schneidstempel und einem Unterdruck in dessen Hohlraum, wobei die Schneidbewegung ein Ausstanzteil des Deckels herstellt, das durch den Unterdruck am Stempel gehalten wird. Wesentlich dabei ist, daß der die Öffnung verschließende Bereich ausgestanzt wird, ohne daß der Deckel, der Siegelrand und der Behälter voneinander getrennt werden, was Voraussetzung dafür ist, das manuelle Trennen der unterschiedlichen Materialien von Behälter und Deckel durch mechanische Mittel im Sinne einer Automation zu ersetzen und die dabei bestehenden Bestandteile entsprechend ihrer unterschiedlichen Recyclingfähigkeit zu separieren.

Die US 2 209 209 beschreibt ein Verfahren zum Zerlegen einer Metalldose in ihre Einzelteile mit Hilfe eines einfachen radialen Trennschnitts. Dabei wird der Deckel in drei Teile zerlegt, die nachträglich durch zusätzliche Arbeitsgänge entfernt werden müssen. Nach dem Entfernen öffnet sich - bedingt durch die Dosenkonstruktion - auch der Dosenmantel. Nach dieser Vorveröffentlichung ist es ebenfalls nicht möglich, die beiden Materialien Kunststoff und Metall maschinell voneinander zu trennen, was auf Dauer aus Kostengründen nicht vertretbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung und eine Einrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, um das manuelle Trennen der unter­ schiedlichen, miteinander versiegelten Materialien von Behälter und Deckel durch mechanische Mittel zu ersetzen, so daß der Prozeß des Öffnens der Becher sowie des Separierens der dabei entstehenden Bestandteile entsprechend ihrer unterschiedlichen Recyclingfähigkeit bzw. Verwertbarkeit automatisiert werden kann. Ferner ist sicherzustellen, daß eine Verunreinigung des Becherinhalts beim Entdeckeln ausgeschlossen ist, um die Wiederverwertbarkeit des Becherinhalts zu sichern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, durch einen (einzigen) Stanzschnitt den Deckel, den Siegelrand und den Behälter voneinander zu trennen und den Deckel und den Siegelrand getrennten Auffangbehältern zuzuführen und anschließend den Behälter zur Entleerung zu bringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht Schneidvorgänge mit höchster Genauigkeit, wodurch erst in einem Arbeitsgang eine spanfreie Trennung einer Verpackungseinheit in den Be­ cherkörper mit der Produktmasse, den Siegelrand, bestehend aus Kunststoff mit aufgeschweißter Deckelfolie und den aus­ geschnittenen Deckel ohne Kunststoffanhänge ermöglicht wird. Dieser Vorteil erhält seine größte Bedeutung dann, wenn der Behälter mit einer Deckelfolie verschlossen ist, die aus einem vom Behältermaterial abweichenden Stoff, beispielswei­ se Aluminium, besteht. Gleichwohl ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig vom Behälter- und Deckelmaterial ein­ setzbar.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die die Merkmale des Anspruchs 3 aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird vor­ geschlagen, die Positionierplatte gleichzeitig als Gegenmes­ ser für den Schneidstempel auszubilden, indem die Kanten der Aufnahmeöffnungen als Schneidkanten dienen. Vorzugsweise sind die Aufnahmeöffnungen nach unten geringfügig konisch erweitert, um sicherzustellen, daß nach dem Schneidvorgang der Becher ungehindert, d. h. ohne Friktionswiderstände überwinden zu müssen, nach unten auf eine Fördereinrichtung gesetzt werden kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Schneidstempel mit wenig­ stens einem Vakuumkanal zu versehen, der in der Bodenfläche endet und dort stets ein ausreichendes Vakuum sicherstellt. Eine geringfügige, konkave Wölbung des Schneidstempelbodens ist für die Ausbildung eines großflächigen und gleichmäßigen Vakuums von Vorteil.

Der modulare Aufbau der Einrichtung gewährleistet eine fle­ xible Anpassung an unterschiedliche räumliche bzw. ablaufbe­ dingte Anforderungen des Anwenders. Die Montage ggf. zusätz­ licher Funktionseinheiten und die Verwendung der Anlage bei sonstigen Einrichtungen zur Aufbereitung von Verpackungsma­ terialien ist ohne Schwierigkeiten möglich.

Bei den Schneidaggregaten handelt es sich um austauschbare und hochpräzise Baugruppen, die die Leistungsfähigkeit der Entdeckelungseinrichtung maßgeblich bestimmen. Die Form der Schneidaggregate ist an die Oberseitenkontur des gefüllten und versiegelten Behälters angepaßt.

Für jede Bechergröße und -form bzw. sonstige Verpackungsei­ genarten (z. B. Sextett) sind zur Entdeckelung entsprechend abgestimmte Schneidaggregate und Übergabeeinheiten einsetz­ bar und können als Umrüsteinheiten in unterschiedlichen, mehrbahnigen Versionen hergestellt werden.

Die Schneidaggregate haben im Normalbetrieb eine außeror­ dentlich hohe Lebensdauer. Die Stanzzeiten ihrer Schneidkan­ ten - es sind die am stärksten belasteten Teile des Aggre­ gats - betragen bei einer Schmierung des Aggregats mit auch für Lebensmittel geeigneten Schmierstoffen ca. 500.000 Hübe. Wird das Aggregat ohne Schmierstoffe gefahren, kann sich die Anzahl der Hübe auf ca. 300.000 reduzieren. Nach einer Ab­ nutzung können die Schneidkanten je nach Form und Größe des Schneidkörpers bis zu fünfmal nachgeschliffen werden.

Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Aufbaubeispiel für eine vierbahnige Einrich­ tung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Positionierplatte, den Niederhalter mit einem Teil des Schneidstempels und einen in eine Aufnahmeöffnung der Positionier­ platte gesetzten Behälter,

Fig. 3 die Draufsicht auf die Positionierplatte mit ein­ gesetztem Behälter,

Fig. 4 eine Ausschnittvergrößerung im Schneidbereich vor dem Schneidvorgang,

Fig. 5 die Ausschnittvergrößerung gemäß Fig. 4, jedoch nach einem Stanzschnitt und

Fig. 6 die Ausschnittvergrößerung nach den Fig. 4 und und 5 mit zurückfahrendem Schneidstempel mit abge­ trenntem Deckelring und angesaugter Deckelfolie.

Der modulartige Aufbau der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt eine Zuführungsstation 1, eine Vorpositio­ nierstrecke 2 in vierbahniger Ausführung, eine um die Achse 3 schwenkbare Übergabeeinheit 4, beispielsweise mit Saug­ näpfen 5 zum Anheben der Becher und zum Absetzen in die Auf­ nahmeöffnungen 7 einer Positionierplatte 6, die nach Auf­ nahme der Behälter unter den in dem Schneidaggregat 8 nicht sichtbar dargestellten Schneidstempel 20 fahren kann. Zum Übernehmen und Transportieren der geöffneten gefüllten Becher zu einer Entleerungsstation dient ein Förderband 9. Zum Sammeln der ausgeschnittenen Deckelfolien und der abgetrennten Behälter­ ränder mit aufgeschweißter Deckelfolie sind Auffangbehälter 10 bzw. 11 bereitgestellt. Eine Schalt- und Steuereinrich­ tung für die gesamte Einrichtung ist mit 12 gekennzeichnet.

Die dargestellte Einrichtung ist vierbahnig zur gleichzei­ tigen Entdeckelung von vier Verpackungseinheiten einer Art geeignet.

Von der Zuführungsstation, die auch die Funktion einer Stau­ strecke übernimmt, gelangen Becher über die Vorpositionier­ strecke 2 zur Übergabeeinheit 4. Diese entnimmt der Vorpo­ sitionierungsstrecke taktgesteuert jeweils die der Anzahl Arbeitsbahnen entsprechende Menge Becher und setzt sie punktgenau in die Aufnahmeöffnungen 7 der Positionierplatte 6. Die Positionierplatte ist ein hochpräzise Element des Schneidaggregats und wird unmittelbar nach der Bestückung mit den Bechern in ihre Nullage im Schneidaggregat gefahren. Sensoren überwachen diesen Vorgang und lösen den Steuerim­ puls für den Schneidvorgang erst aus, wenn die Positionier­ platte tatsächlich in der Nullage fixiert ist.

Unmittelbar nach dem Schneidvorgang werden die Becherkörper von der Positionierplatte freigegeben und durch die Sepa­ rier- und Sortiereinheit für die anschließende Bearbeitung über ein Förderband bereitgestellt.

Da durch anhaftende Produktreste die Förderfähigkeit der ausgeschnittenen Deckel beeinträchtigt sein kann, besteht die Möglichkeit, einen Wasserstrahl einzusetzen, durch den die Förderung unterstützt wird. Gleichzeitig werden die Deckel vorgereinigt. Das Reinigungswasser kann im Umlaufverfah­ ren wiedergewonnen werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch die Anordnung eines in eine Aufnahmeöffnung gesetzten, noch zu entdeckelnden Be­ hälters. Dieser Vorgang ist im einzelnen mit den Ausschnitts­ vergrößerungen nach den Fig. 4 bis 6 erkennbar.

Kernstück des Schneidaggregats ist der Schneidstempel 20 in Verbindung mit der Positionierplatte 6 und einer Niederhal­ teplatte 21 mit Öffnungen 22, die mit den Öffnungen 7 der Positionierplatte fluchten. Während die die Schneidstempel führenden Öffnungen 22 zylindrisch oder mit parallelen Wän­ den ausgebildet sind, weiten sich die Öffnungen 7, beginnend mit der Kante 7a in Stanz-Bewegungsrichtung des Schneidstempels geringfügig konisch. Der Neigungswinkel α kann als Freiwin­ kel bezeichnet werden. Er schließt eine Reibung der Schnitt­ fläche des Behälters mit dem Öffnungsmantel beim Absetzen auf ein Förderband aus.

Um trotz der äußerst geringen Materialstärke eines Behäl­ ters, die mit einer geringen Formsteifigkeit verbunden ist, einen genauen, einwandfreien Trennschnitt zu erhalten, sind die Kanten 7a der Aufnahmeöffnungen für die Becher als Ge­ genschneiden ausgebildet, wobei der Deckelrand 25 mit Hilfe der Niederhalteplatte 21 fest an seine Unterlage, die durch die Oberfläche der Positionierplatte gebildet wird, gedrückt wird (Fig. 5). Anschließend kann der Schneidstempel 20 den Stanzschnitt ausführen und den Deckelrand von der Behälter­ wand trennen. Da die Schnittlinie außerhalb des Bereichs der Versiegelungsfläche 26 des Deckelrandes liegt, wird durch den Stanzschnitt gleichzeitig die Deckelfolie 23 vom Becher getrennt und legt sich durch den Unterdruck im Bodenbereich des Schneidstempels an die Schneidstempelfläche an (Fig. 5, 6). Das Vakuum im Bodenbereich wird durch einen Vakuum­ kanal 27 erzeugt.

Da der Freiwinkel α einen Kontakt der Schnittfläche des Be­ chers mit der Fläche der Aufnahmeöffnung 7 ausschließt, kann der Becher nach dem Schneidvorgang frei nach unten auf das Förderband 9 fallen und auf diesem zur Entleerung des Be­ cherinhalts 28 weitergeleitet werden. Nach der Beendigung des Stanzschnittes fahren die Niederhalteplatte 21 und der Schneidstempel zurück, wobei sowohl der abgetrennte Becher­ rand 25 als auch die Deckelfolie 23 vom Schneidstempel mit­ geführt werden, der Deckelrand infolge Haftreibung am Mantel des Schneidstempels, die Deckelfolie 23 dagegen durch das Vakuum im Bodenbereich. Sobald der Schneidstempel vollends in seine Öffnung 22 in der Niederhalteplatte zurückgefahren ist, wird der abgetrennte Deckelrand 25 freigegeben. Der ausgeschnittene Deckel kann sich durch Aufhebung des Vakuums oder Gegendruck vom Boden des Schneidstempels lösen. Die Lösevorgänge sind so aufeinander abgestimmt und gesteuert, daß eine Separierung der Teile ermöglicht wird. Beim Heraus­ fahren der entleerten Positionierplatte zur erneuten Bestückung werden die Siegelränder und Deckel durch die nicht dar­ gestellte Separier- und Sortiereinheit den beiden dafür vor­ gesehenen Auffangbehältern 10 und 11 zugeführt.

Zur Umrüstung einer Einrichtung auf ein anderes Schneidag­ gregat werden die vorhandenen Schneidelemente im zusammenge­ fahrenen Zustand mit der Positionierplatte gesichert, die Steuerungsverbindung sowie eine Schnellspanneinrichtung ge­ löst und das Aggregat aus der Entdeckelungsstation heraus­ gehoben. Der Einbau des Tauschaggregats erfolgt in umgekehr­ ter Reihenfolge.

Der Kopf der Übergabeeinheit kann ebenfalls mit Hilfe einer Schnellspanneinrichtung montiert sein, so daß nach deren Öffnung der auszutauschende Kopf abgehoben und der auf das montierte Schneidaggregat abgestimmte Kopf eingesetzt und fixiert werden.

Leitschienen der Vorpositionierstrecke 2 sind auf die Breite der zu verarbeitenden Becher einzustellen.

Damit ist der gesamte Umrüstvorgang abgeschlossen, und die Anlage ist wieder betriebsbereit.

Da der Austausch bzw. die Einstellung von Funktionseinheiten mittels Schnellspannvorrichtungen ohne weitere Justierarbei­ ten erfolgt, kann eine Umrüstung in etwa 15 bis 20 Minuten durchgeführt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Entdeckeln eines gefüllten und mit einem dünnwandigen Deckel versiegelten Behälters durch Ausstanzen und Abheben des ausgestanzten Deckelteils unter Vakuumwirkung, insbesondere zum Entdeckeln von mit einer Metallfolie versiegelten Kunststoffbechern, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen (einzigen) Stanzschnitt der Deckel, der Siegelrand und der Behälter voneinander getrennt und der Deckel und der Siegelrand getrennten Auffangbehältern zugeführt werden, und daß anschließend der Behälter zur Entleerung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum an der Bodenfläche des Schneidstempels erzeugt und die vom Behälter abgetrennten Teile vom zurückfahrenden Schneidstempel mitgeführt werden.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zuführungsstation (1), eine fördernde Vorpositionierstrecke (2), eine Übergabeeinheit (4) zur Weiterleitung der Behälter von der Vorpositionierstrecke zu einem Schneidaggregat (8), bestehend aus einer Positionier­ platte (6) mit wenigstens einer Becheraufnahmeöffnung (7), einem Niederhalter (21) und wenigstens einem in die Becheröffnung bewegbaren Schneidstempel (20), ferner gekennzeichnet durch Auffangbehälter (10, 11) für die Aufnahme der abgetrennten Teile und einen Förderer (9) für den Transport der entdeckelten Behälter zu einer Entleerungsstation, wobei die Positionierplatte (6) als Gegenmesser für den Schneidstempel (20) ausgebildet und der Schneidstempel mit wenigstens einem zum Schneidstempelboden führenden Vakuumkanal (27) versehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidstempelboden konkav gewölbt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Aufnahmeöffnungen (7) der Positionierplatte (6) die Gegenschneiden (7a) bilden, und daß sich die Aufnahmeöffnungen nach unten konisch erweitern.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpositionierstrecke (2) mehrbahnig zur Aufnahme mehrerer nebeneinander angeordneter Behälter ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierplatte (6), die Nieder­ halterplatte (21) und der Schneidstempel (20) sowie die Übergabeeinrichtung austauschbar und mit Schnellspannvor­ richtungen befestigbar sind.