DE60027421T2

DE60027421T2 - Vorrichtung zum verformen und heissiegeln von behältern

Info

Publication number: DE60027421T2
Application number: DE60027421T
Authority: DE
Inventors: Esko Heinonen; Mats Nyhlen; Mikael Andersson
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: BR0007906A; EP1181191B1; SE9900330L; ES2258446T3; AU2837400A; SE515152C2; CN1343172A; US6764576B1; CN1236954C; JP4290344B2; DE60027421D1; JP2002535210A; SE9900330D0; EP1181191A1; WO2000044619A1

Description

Technisches Umfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verformen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters, das mittels eines Förderers durch eine Verformstation und eine Versiegelungsstation hindurchgeführt wird.
Stand der Technik
Verbraucherverpackungen für flüssige Inhalte wie beispielsweise Milch oder Saft sind seit langem im Stand der Technik bekannt und erscheinen in einer Vielzahl von unterschiedlichen Typen und Größen. Die Verpackungsbehälter sind normalerweise aus einem laminierten Material hergestellt, das Lagen aus faserigem Material, wie beispielsweise Papier, sowie Lagen aus Thermoplastik aufweist, die das Verpackungslaminat nicht nur flüssigkeitsdicht machen, sondern auch ein Heißsiegeln derselben ermöglichen. Das Laminat kann des Weiteren zusätzliche Lagen wie beispielsweise Lagen eines Gassperrmaterials, wie beispielsweise Aluminiumfolie (Alifoil), aufweisen, um die Eigenschaften des Laminats weiter zu verbessern, um das Produkt zu schützen und in dem Verpackungsbehälter in einem jungfräulichen Zustand verpackt aufzubewahren.
Bei einer herkömmlichen Art einer Verpackungs- und Abfüllmaschine, die im europäischen Patent 217 282 beschrieben wird, wird ein Halbfabrikat in der Form eines röhrenförmigen flachgelegten Verpackungsbehälterzuschnitts benutzt. Die Zuschnitte sind in einer per se bekannten Art und Weise mit einer longitudinalen Versiegelung sowie mit einem Muster von Faltlinien versehen, um es zu ermöglichen, beide Enden des Zuschnitts in einen Endabschnitt umzuformen (oberer und unterer Abschnitt, entsprechend). Normalerweise wird der vorgefertigte, flachgelegte Zuschnitt angehoben, so dass er eine quadratische oder rechteckförmige querschnittsartige Konfiguration annimmt, wobei dieser anschließend durch Faltung und Versiegelung eines Endseitenfelds, das an einem Ende des Zuschnitts angeordnet und mittels Faltlinien definiert wird, mit einem flüssigkeitsdichten Boden ausgestattet wird. Mit Hilfe eines Förderers wird der Zuschnitt, der mit einem Boden ausgestattet wurde, anschließend zu einer Füllstation verschoben, in der er mit der gewünschten Menge von geeignetem Inhalt, wie beispielsweise Milch, versorgt wird. Nachdem die Abfüllung abgeschlossen ist, wird der derart gefüllte Zuschnitt einen weiteren Schritt zu einer anschließenden Versiegelungsstation verschoben, in der das obere Ende des Zuschnitts (nach einer möglichen zusätzlichen Verformung) in einer flüssigkeitsdichten Querversiegelung zusammengesiegelt wird. Bei dem Verformungsschritt entstehen aus Gründen der Geometrie dreieckförmige Eckklappen und diese Klappen können nach außen oder nach innen gefaltet und in einer geeigneten Art und Weise vor Ort fixiert werden.
Die vorbeschriebene Verfahrensweise findet in herkömmlichen Maschinen normalerweise als ein intermittierender Prozess statt, beispielsweise verschiebt der Förderer schrittweise die verschiedenen Verpackungsbehälter zwischen den Stationen zum Verformen/Versiegeln des Bodens, Abfüllen und Verformen/Versiegeln des Oberteils. Da jeder Verpackungsbehälter im Moment eines Bearbeitungsschritts in einer stationären, akkurat festgelegten Position gehalten wird, kann die Verarbeitung und Versiegelung mit Hilfe von intermittierend arbeitenden reziprok bearbeitenden Werkzeugen durchgeführt werden. Normalerweise werden herkömmliche Versiegelungsbacken in diesem Zusammenhang zum Heißsiegeln verwandt, wobei die Backen in einer Richtung gegenseitig arbeiten, die im Wesentlichen transvers im Verhältnis zu der Richtung der Bewegung des Förderers liegt. Bei bestimmten Arten von Maschinen findet die Vorformung der Enden der Verpackungsbehälterzuschnitte zum Teil während der Bewegung des Förderers bis hin zu den Versiegelungsstationen statt, beispielsweise mit Hilfe von rotierenden oder feststehenden Verformungsvorrichtungen. Beispielsweise wird hin und wieder, in Richtung der Bewegung des Förderers gesehen, von konvergierenden Leitschienen Gebrauch gemacht, um die Endwandfelder in eine Richtung gegeneinander zu drücken, wobei anschließend die Endseite des Zuschnitts als ein vorbereitender Schritt für die eigentliche Endverformung und- Versiegelung geformt wird.
Das Bemühen Verpackungs- oder Abfüllmaschinen herzustellen, die bei einer hohen Ausgabekapazität laufen, hat ansteigend schneller werdende Fördergeschwindigkeiten und kürzere Haltezeiten in den verschiedenen Verarbeitungsstationen nach sich gezogen. Dennoch wird beim schrittweisen Vorrücken des Förderers ein Grenzwert schnell erreicht, bei dem die Inhalte, insbesondere wenn sie von einer geringen Viskosität sind, wie beispielsweise Milch oder Saft, anfangen aus dem Verpackungsbehälter aufgrund der ruckartigen, schrittweisen Vorrückbewegung herauszuschwappen. Versuche, die Beschleunigungs- und Verzögerungsgeschwindigkeiten des Förderers den Viskositäten der Inhalte anzupassen, zogen gewisse Verbesserungen nach sich, aber um zu gewährleisten, dass eine noch weiter beschleunigte Maschinenkapazität erreicht wird, ist es notwendig, von der intermittierenden Förderbewegung loszukommen und eine Maschine anzugeben, die einen kontinuierlich arbeitenden Förderer hat, der mit einer konstanten Geschwindigkeit arbeitet. Dies wiederum macht es unmöglich, stationäre Verarbeitungswerkzeuge einzusetzen, die transvers im Verhältnis zu dem Förderer gegeneinander arbeiten. Im Ergebnis existiert ein allgemeines Bedürfnis im Stand der Technik, ein Verfahren zum Verformen und Heißsiegeln von Verpackungsbehältern anzugeben, bei dem die Behälter kontinuierlich bewegt werden, unabhängig davon, ob diese mit einer variierenden oder konstanten Geschwindigkeit bewegt werden.
In der US 2 979 995 wird eine Verform- und Versiegelungsvorrichtung beschrieben, die während einer kontinuierlichen Bewegung die Behälter formt und versiegelt. Der Faltvorgang wird in Untervorgänge aufgeteilt, die hintereinander abfolgen, wobei jeder Untervorgang durch eine andere Faltvorrichtung ausgeführt wird.
Aufgaben der Erfindung – Die Vorrichtung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Formen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters anzugeben, der kontinuierlich durch Stationen zum Formen und Versiegeln geführt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verformen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters anzugeben, wobei es die Vorrichtung ermöglicht, kontinuierlich sich bewegende Verpackungsbehälterzuschnitte zu verarbeiten, beispielsweise Verpackungsbehälterzuschnitte, die mittels eines Förderers fortbewegt werden.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verformen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters anzugeben, wobei die Vorrichtung stationäre Verformungs- und Versiegelungsvorrichtungen beinhaltet.
Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verformen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters anzugeben, wobei die Vorrichtung keine intermittierend sich bewegende Teile aufweist.
Schließlich ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verformen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters anzugeben, wobei die Vorrichtung – trotz einem einfachen und ökonomischen Design und Konstruktion – es ermöglicht, eine Verpackungs- oder Abfüllmaschine mit erheblich größerer Kapazität herzustellen, im Vergleich mit herkömmlichen intermittierend arbeitenden Maschinen.
Lösung
Die vorbezeichneten und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, dass einer Vorrichtung, derart wie sie in der Beschreibungseinleitung beschrieben wurde, die kennzeichnenden Merkmale gemäß dem Kennzeichenteil des Anspruches 1 gegeben wurden.
Bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wurden des Weiteren die kennzeichnenden Merkmale gegeben, wie sie in den nachfolgenden Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet sind.
Vorteile
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, durch ihren kontinuierlich arbeitenden Modus, eine Verpackungs- und Abfüllmaschine mit einem kontinuierlich sich bewegenden Verpackungsförderer anzugeben, was nicht nur eine bemerkenswert höhere Ausflusskapazität, sondern auch eine weichere Arbeitsweise und eine reduzierte Abnutzung nach sich zieht, wenn diese mit Verpackungs- und Abfüllmaschinen der Art des Stands der Technik verglichen wird, bei denen sowohl der Verpackungsförderer als auch die Verarbeitungswerkzeuge intermittierend arbeiten.
Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend detaillierter unter besonderer Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, die lediglich solche Teile und Details zeigen, die für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung essentiell wichtig sind. In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines oberen Teils eines per se bekannten Verpackungsbehälters, während Verformung und Versiegelung, entsprechend dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
3 Teile der Vorrichtung der 2 in einer anderen Perspektive;
4A–E gegenüberliegende, hintereinander angeordnete Querschnitte durch Faltschienen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
5 einen Querschnitt durch Teile von Induktoren bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
6 ein Teil der Versiegelungsstation nach der vorliegenden Erfindung in Perspektive und in einem vergrößerten Maßstab; und
7 ein Teil von zwei Pressrollen nach der vorliegenden Erfindung in einem vergrößerten Maßstab.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist dazu vorgesehen, wenigstens ein Ende eines per se bekannten Verpackungsbehälters 1 zu verformen und heißzusiegeln, der in seiner Endform im Wesentlichen parallelepipedisch oder ziegelsteinartig geformt ist. Verpackungen dieser oder ähnlicher Arten sind zum Verpacken unterschiedlicher Arten von Produkten herkömmlich bekannt, wie beispielsweise Milch oder Saft, aber auch um hochviskose oder semifeste Produkte zu verpacken, wie beispielsweise Pudding oder Käse. Die Verpackungsbehälter werden typischerweise aus einem laminierten Verpackungsmaterial hergestellt, das Lagen von faserigem Material aufweist, wie beispielsweise Papier, sowie thermoplastische Lagen und Aluminiumfolie (Alifoil). Die thermoplastischen Lagen umgeben bevorzugt die faserigen Lagen und sind für die flüssigkeitsdichten Eigenschaften des Verpackungsbehälters verantwortlich. Darüber hinaus ermöglichen die thermoplastischen Lagen das Verpackungsmateriales, mit sich selbst oder mit anderen thermoplastischen Materialien heißzusiegeln. Die Alifoil stellt die Gassperr- und Lichtsperreigenschaften des Materials sicher und ermöglicht es auch, das Laminat durch Induktionserhitzen, beispielsweise im Zusammenhang mit dem Versiegeln, zu erhitzen.
1A zeigt den oberen Teil eines Verpackungsbehälterzuschnitts 2, der aus einem Verpackungslaminat hergestellt wurde, das aus der vorbeschriebenen Art besteht und der mit einem Muster von Faltlinien ausgestattet ist und der vier paarweise zueinander parallele Seitenwandfelder 3 und auch Endwandfelder 4 aufweist, die an seinen oberen und unteren Enden angeordnet sind. Nur das Endwandfeld 4, das am oberen Ende des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 angeordnet ist, ist in 1 erkennbar, aber es wird angenommen, dass das gegenüberliegende untere Ende des Verpackungsbehälters 1 von derselben Art sein kann, wie das obere Ende oder in einer anderen optional vorbekannten Art gestaltet sein kann. Die Endwandfelder 4 beinhalten einerseits zwei gegenüberstehende rechteckförmige Endwandfelder 4' (Hauptfelder) und andererseits im Wesentlichen dreieckförmige Endwandfelder 4'' (Faltfelder), die zwischen diesen angeordnet sind. Am oberen Ende des Endwandfelds 4, das vom Seitenwandfeld 3 wegzeigt, ist ein Versiegelungsfeld 5 angeordnet, dass um den Umfang des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 herumläuft. Wenn der Verpackungsbehälter 1 fertig geformt ist, beispielsweise wenn die Endwandfelder 4 und Versiegelungsfelder 5 des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 zusammengefaltet wurden, um eine im Wesentlichen ebene Endwand zu bilden, bilden die zwei im Wesentlichen rechteckförmigen Hauptfelder 4' zusammen die eigentliche Endwandoberfläche, über die sich die gegeneinander versiegelten Versiegelungsfelder 5 als ein transversaler Versiegelungssteg 6 erstrecken. Die dreieckförmigen Faltfelder 4'' werden zusammengefaltet, um flachgelegte, im Wesentlichen dreieckförmige Eckklappen 7 zu bilden, die nach unten gefaltet und an zwei gegenüberliegende Seitenwandfelder 3 befestigt wurden. Die Endbereiche des Versiegelungsstegs 6 reichen über die nach unten gefalteten Eckklappen 7 hinaus.
1B und 1C zeigen die fortschreitende Verformung des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 bis hin zu einem fertigen Verpackungsbehälter 1. In 1B wurde die Verformoperation dadurch begonnen, dass das Nachuntenfalten der Endwandfelder 4 begonnen und die Versiegelungsfelder 5 näher zueinander gebracht wurden. In 1C sind die Versiegelungsfelder 5 in Kontakt miteinander und können zusammen versiegelt werden, um den Versiegelungssteg 6 zu bilden, zur selben Zeit wie die dreieckförmigen Endwandfelder 4'' miteinander verbunden wurden, um die gegenüberliegenden flachgelegten Eckklappen 7 zu bilden, die jedoch noch nicht nach unten gefaltet und noch nicht an die Seitenwandfelder 3 des Verpackungsbehälters 1 gesiegelt wurden.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist dafür vorgesehen, die vorbeschriebene per se bekannte Verformung und Versiegelung der Endseite des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 (1A–1C) in einer kontinuierlichen und rationellen Art und Weise zu gewährleisten. Um das in der Praxis durchzuführen, wird eine Vorrichtung verwendet, die in 2 illustriert ist, die einen Förderer 8 in Form eines flexiblen oder verbundenen Gürtels aufweist, der eine Anzahl von hintereinander angeordneten Kassetten 9 trägt, um die Verpackungsbehälterzuschnitte 2 aufzunehmen. Die Kassetten 9 können aus jeder beliebigen Konfiguration bestehen, aber bestehen bevorzugt aus einem U-förmigen Querschnitt und weisen mit Vorteil Mittel auf (nicht gezeigt), die die Verpackungsbehälterzuschnitte 2 in der gewünschten axialen Position in den Kassetten 9 fixieren. In dieser Position wird wenigstens der eine (untere) Endbereich des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 außen über die untere definierte Oberfläche der Kassette 9 überstehen, d.h. die Endseitenfelder 4 und die Versiegelungsfelder 5 sind für eine Verarbeitung außerhalb des unteren Endes der Kassette 9 zugänglich. Der Förderer 8 bewegt sich kontinuierlich und bevorzugt mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von links nach rechts in 2, wobei die Kassetten hintereinander eine Vorformanordnung 10 passieren, zum Vorformen des einen Endbereichs des Verpackungsbehälterzuschnitts 2, eine Formstation 11, zum fortschreitenden Verformen des Endbereichs des Verpackungsbehälterzuschnitts 2 und zum Miteinandervereinigen der Versiegelungsfelder 5 zu dem Steg 6, sowie eine Versiegelungsstation 12, zum flüssigkeitsdichten Zusammenversiegeln der Endseite. Die Versiegelungsstation 12 beinhaltet nachfolgend eine Versiegelungsvorrichtung 13, zum induktiven Erhitzen der laminierten Lagen, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind, eine Pressvorrichtung 14, zum Pressen und Zusammenversiegeln der Versiegelungsfelder 5, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind und eine Stützvorrichtung 15, um den Pressdruck auf den Steg 6 aufrecht zu erhalten, bis die Zeit erreicht ist, zu der der Versiegelungsprozess abgeschlossen wurde. Eine jede dieser Stationen, die die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet, wird nun genauer beschrieben.
Wie andere Teile der Vorrichtung werden die verschiedenen Verarbeitungsstationen in einer per se bekannten Art und Weise mittels eines Rahmens (nicht gezeigt) getragen, der auch die verbleibenden Maschinenteile stützt, die in den Zeichnungen nicht weiter illustriert werden, die aber in herkömmlicher Weise vorhanden sind, wie elektrische Motoren, Antriebswellen, Riemen und andere mechanische oder elektrische Einheiten. Die Verarbeitungsstationen sind linear eine nach der anderen längs eines geraden Bereichs des Förderers 8 angeordnet, der mit Hilfe der Kassetten 9 die Verpackungsbehälterzuschnitte 2 kontinuierlich von links nach rechts in 2 verschiebt. Die untere Endoberfläche der Kassetten 9 ist in einer Distanz von wenigen Millimetern über den benachbarten Teilen der Stationen angeordnet. Indem die Kassetten in dieser Art und Weise entlang den unterschiedlichen Stationen geführt werden, stehen die Endseitenfelder 4 und Versiegelungsfelder 5, die aus den unteren Teilen der Kassetten hervorstehen, in Kontakt mit den unterschiedlichen Verarbeitungsteilen der Formstationen und können im Ergebnis während des fortschreitenden Verschiebens durch die Stationen zu einer Endseite eines Verpackungsbehälters verformt werden, die die gewünschte Endform aufweist (1C).
Die Vorformanordnung 10 ist die erste in der Reihe von Verarbeitungsstationen, in der Richtung der Bewegung des Förderers 8 gesehen. Die Vorformanordnung 10 ist wie die anderen Verarbeitungsstationen, die die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung aufweist, fest mit einem Rahmen verbunden und wird durch diesen gestützt (nicht gezeigt). Die Vorformanordnung 10 beinhaltet rotierende Pressen 16, die symmetrisch im Verhältnis zum Förderer 8 und zueinander registriert angeordnet sind und die durch Antriebswellen 17 und 18 getragen werden. Die Antriebswellen 17 und 18 werden durch Zapfen 19 eines herkömmlichen Typus getragen, die fest mit dem Rahmen (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Antriebswellen 17 und 18 tragen darüber hinaus jeder ihre Riemenscheibe 20, die mittels eines Riemens (nicht gezeigt) mit einem oder mehreren Antriebsmaschinen eines bekannten Typs verbunden sind. In einem solchen Fall können die Pressen 16 über die Riemenscheiben 20 in gegenläufigen Richtungen rotiert werden, beispielsweise so, dass sich die zueinander registrierten Teile der Pressen 16 im Wesentlichen in dieselbe Richtung wie der Förderer 8 bewegen. Jede Presse 16 hat die Form eines Kreuzes, durch das sich die Antriebswellen 17, 18 im Zentrum des Kreuzes erstrecken. Die Enden der Arme des Kreuzes weisen leicht abgerundete Arbeitsoberflächen 21 auf, die mit einem imaginären Kreis koinzidieren, der sich um jede Presse herum erstreckt und dessen Durchmesser mit dem Abstand übereinstimmt, der sich zwischen zwei sich gegenüberliegenden Arbeitsoberflächen befindet. Der Abstand zwischen den zwei Pressen 16, d.h. der Abstand zwischen den sich vorübergehend gegenüberstehenden Arbeitsoberflächen 21, ist geringer als der Abstand zwischen zwei gegenüberstehenden Hauptendfelder 4', wenn diese in einer Ebene mit benachbarten Seitwandfelder 3 (1a) angeordnet sind. Eine imaginäre Centerlinie für die verschiedenen Verarbeitungsstationen erstreckt sich darüber hinaus zentral zwischen den vorgenannten sich gegenüberliegenden Arbeitsoberflächen 21 auf den zwei Pressen 16, wie dies aus 3 ersichtlich wird.
Nach der Vorformanordnung 10 folgt die Formstation 11, die eine Formvorrichtung 22 aufweist, die sich entlang des Förderers 8 erstreckt. Genauer gesagt beinhaltet die Formvorrichtung 22 zwei zueinander parallele Faltschienen 23, eine jede mit Ihrer Arbeitsoberfläche 24, dessen Orientierung sich längs der Länge der Formvorrichtung 22 verändert. Wie aus den 4A–E ersichtlich wird, die sich wiederholende Querschnitte zeigen, die sich gleichmäßig verteilt über die Längen der Faltschienen 23 erstrecken, sind die Arbeitsoberflächen 24 am Einlassende der Faltschienen 23, das heißt, an demjenigen Ende, das am nahesten zu der Vorformanordnung 10 steht, im Wesentlichen parallel mit der longitudinalen Achse eines Verpackungsbehälters 1, der durch den Förderer 8 vorgetrieben wird. Mit anderen Worten sind die Arbeitsoberflächen 24 parallel zueinander und sind zueinander in einem gewissen Abstand voneinander beabstandet angeordnet, der im Wesentlichen mit dem Abstand zwischen den zueinander ausgerichteten Arbeitsoberflächen 21 auf den Pressen 16 korrespondiert. In Richtung der Bewegung der Kassetten 9 betrachtet, ändert sich die Neigung der Arbeitsoberflächen 24 anschließend ansteigend derart, dass auf der Hälfte der Faltschienen diese im Wesentlichen in einem Winkel von 45° zu der vorgenannten Ebene (4C) angeordnet sind. An dem Endteil der Faltschienen, d.h. an demjenigen Ende, das in Richtung der anschließenden Versiegelungsstation 12 zeigt, sind die Arbeitsoberflächen 24 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene (4E) angeordnet, die unmittelbar benachbart (1 bis 2 mm) zu der unteren Oberfläche der Kassetten angeordnet ist. Zwischen den zwei Faltschienen verbleibt nunmehr lediglich ein Zwischenraum, der gleich oder geringfügig größer ist, als die gesamte Dicke der Wandbereiche, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind.
In einem Abstand nach der Formvorrichtung 22 der Formstation 11 befindet sich die Versiegelungsvorrichtung 13 der Versiegelungsstation 12. Diese ist ebenfalls linear im Bezug auf die verbleibenden Versiegelungsstationen und dem Förderer 8 angeordnet. Die Versiegelungsvorrichtung 13 beinhaltet zwei Induktoren 25, die auf jeder Seite des Zentrums des Förderers 8 angeordnet sind und die fest mit dem Rahmen (nicht gezeigt) verbunden sind und die zueinander spiegelverkehrt und darüber hinaus in einem Abstand zueinander angeordnet sind (5). Wie aus dem Querschnitt durch Teile der zwei Induktoren 25, die in 5 illustriert werden, ersichtlich wird, beinhaltet jeder Induktor eine Spule (nicht gezeigt) mit zwei parallelen Konduktoren 26, sowie Kühlkanäle 27, die hinter diesen angeordnet sind. Die Konduktoren sind in einer herkömmlichen Art und Weise mit einer Stromquelle verbindbar (nicht gezeigt) und sind dafür vorgesehen, die Lage aus Aluminiumfolie, die in den Versiegelungsfeldern 5 des Verpackungsbehälterszuschnitt 2 angeordnet sind, aufzuheizen. Der Abstand zwischen den zwei Arbeitsoberflächen 28 der Induktoren 25, die zueinander gerichtet angeordnet sind, ist geringfügig größer als die gesamte Dicke der Versiegelungsfelder 5, die in dem Versiegelungssteg 6 angeordnet sind, wodurch sicher gestellt wird, dass das Induktionserhitzen des Versiegelungsstegs auch tatsächlich stattfinden kann. Diese Technik ist per se im Stand der Technik gut bekannt und es ist unwahrscheinlich, dass in diesem Kontext eine detaillierte Beschreibung benötigt wird.
Die Versiegelungsstation 12 beinhaltet darüber hinaus eine Pressvorrichtung 14, die hinter der Versiegelungsvorrichtung 13 angeordnet ist, wobei die Pressvorrichtung 14 zwei kooperierende Presswalzen 29 und 30 aufweist. Die Presswalzen 29 und 30 werden, wie die Stützwalzen 31, die in darauf folgenden Stützvorrichtungen 15 angeordnet sind, mittels eines Zahnriemens 32 angetrieben, der mit Hilfe einer Riemenscheibe 33 und einer Antriebswelle 34 mit einem per se bekannten elektrischen Antriebsmotor (nicht gezeigt) verbindbar ist. Die Presswalzen 29 und 30 werden durch zueinander parallele Wellen getragen, die ebenso parallel sind zu der Längsachse der Verpackungsbehälterzuschnitte 2, die sich in den Kassetten 9 befinden. Wie aus der 7 ersichtlich wird, beinhaltet die eine Presswalze 29 (die aus einem harten Material wie beispielsweise rostfreiem Stahl hergestellt ist) eine vorstehende Flanke oder Rücken 35, die ein oder ein paar Millimeter höher ist als die umgebende zylinderförmige Arbeitsoberfläche der Presswalze 29. Die kooperierende Presswalze 30 ist über ihre gesamte Höhe zylindrisch, weist aber eine Oberflächenlage 36 aus einem flexiblen Material auf, die Ihre Arbeitsoberfläche bildet, wie beispielsweise Gummi. Der Abstand zwischen den Arbeitsoberflächen der Presswalze 29 und der Oberflächenlage 36, die auf der Presswalze 30 aus Gummi besteht ist im Wesentlichen gleich oder geringfügig geringer als die gesamte Dicke der Versiegelungsfelder 5, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind. Der Abstand zwischen dem Teil der Arbeitsoberfläche der Presswalze 29, der durch die Flanke 35 getragen wird und der flexiblen Oberflächenlage 36 auf der Presswalze 30, ist erheblich geringer und beträgt im Wesentlichen lediglich etwa 1 mm. Genauso wie beispielsweise die Pressen 16 werden die zwei Presswalzen 29 und 30 in gegenläufige Rotationsrichtungen angetrieben, das heißt, dass ihre vorübergehend zueinander gerichteten Teile der Arbeitsoberfläche sich in dieselbe Richtung bewegen wie die Kassetten 9, die mittels des Förderers 8 entlang den Presswalzen 29 und 30 weiter bewegt werden.
Hinter der Pressvorrichtung 14 zeigt die Versiegelungsstation 12, in Richtung der Bewegung des Förderers 8 gesehen, die Stützvorrichtung 15 mit den vorbeschriebenen und erwähnten Stützwalzen 31 auf, die in zwei parallelen Reihen längs des Bewegungspfads des Förderers 8 angeordnet sind. Die Stützwalzen 31 werden durch zueinander parallele Wellen (nicht gezeigt) getragen, die frei rotierend in zwei zueinander parallelen Rollenlager 37 achsgelagert sind, die zueinander benachbart angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Rollenlager, die nicht sichtbar ist, weisen die Wellen der Stützwalzen 31 Riemenscheiben auf, die mit Hilfe des vorerwähnten Zahnriemens 32 in entgegen gesetzte Richtungen angetrieben werden können, so dass die Arbeitsoberflächen der Stützrollen 31, die jeweils zueinander gerichtet sind, sich in die Richtung der Bewegung des Förderers 8 bewegen. Der Abstand zwischen den Arbeitsoberflächen der Stützrollen 31, die in den zwei Reihen beinhaltet sind, ist geringfügig geringer als die Gesamtdicke des Versiegelungsstegs 6 des Verpackungsbehälters. Die Stützrollen 31 sind hergestellt aus oder weisen eine Oberflächenlage aus einem relativ flexiblen Material wie beispielsweise Gummi auf.
Wie aus der vorausgegangenen Beschreibung bereits ersichtlich wurde, beinhaltet die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Verarbeitungsstationen, die in einer Reihe zueinander angeordnet sind und die bei Betrieb der Vorrichtung an Endbereichen der Verpackungsbehälterzuschnitte 2, die aus den Kassetten 9 hervorstehen, sequenziell angreifen. Genauer gesagt und entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Verpackungsbehälterzuschnitt 2, der durch jede beliebige Kassette 9 getragen wird, in seinem einen Endbereich aus der Darstellung, wie sie in 1A illustriert ist, zu der Darstellung, wie sie in 1C illustriert ist, verformt, d.h. der Endbereich des Verpackungsbehälterzuschnitts wird verschlossen und in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise in dem Versiegelungssteg 6 versiegelt. Wenn ein Ende eines Verpackungsbehälters geformt und heißgesiegelt werden soll, gemäß der vorliegenden Erfindung, wird ein Verpackungsbehälterzuschnitt 2, wie vorab bereits erwähnt wurde, zuerst in einer der Kassetten 9 des Förderers 8 platziert. In einem solchen Fall wird der Verpackungsbehälterzuschnitt 2 derart orientiert, dass sein eines Ende nach außen am unteren Endbereich der Kassette 9 hervorsteht. Genauer gesagt erstreckt sich der Endbereich im Wesentlichen längs der Seitenwandfelder 3, was dazu führt, dass sich die Endseitenfelder 4 und Versiegelungsfelder 5 nach unten außerhalb der Kassette 9 erstrecken und dadurch frei zugänglich zum Verarbeiten sind, wenn die entsprechende Kassette mit Hilfe des Förderers 8 von links nach rechts in 2 verschoben wird. In einem solchen Fall erreicht der Verpackungsbehälterzuschnitt 2 zunächst die Vorformanordnung 10, die im Wesentlichen mit derselben Umfangsgeschwindigkeit rotiert, wie die lineare Geschwindigkeit des Förderers 8. Die zwei zueinander kooperierenden Arbeitsoberflächen 21 werden dann durch die Rotation der Pressen 16 mit einem Frontabschnitt der gegenüberliegenden Hauptendfelder 4' des Verpackungsbehälterszuschnitt 2 in Berührung kommen, die durch den Abstand zwischen den beiden Arbeitsoberflächen 21 in einem solchen Fall in eine Richtung zueinander bewegt werden. Genauer gesagt werden die zwei Hauptendfelder 4' zueinander um eine im Wesentlichen horizontale Faltlinie gefaltet, die zwischen den Hauptendfeldern 4' und benachbarten Seitenwandfeldern 3 angeordnet ist. Zur selben Zeit werden die dreiecksförmigen Faltfelder 4'' nach außen gedrängt, so dass die Versiegelungsfelder 5', die an den zwei Hauptendfeldern 4' angrenzen, sich gegenseitig annähern können, wie dies in 1B illustriert wird.
Wenn der Verpackungsbehälterzuschnitt 2 mit Hilfe der Vorformanordnung 10 in der vorbeschriebenen Art und Weise ver formt wurde, wird der vorstehende Endbereich bei dem kontinuierlichen Weiterschieben des Förderers 8 zwischen die zwei Faltschienen 23 der Faltvorrichtung 22 geführt, wodurch die zueinander parallelen Arbeitsoberflächen 24 der Faltschienen mit den Hauptendfeldern 4' an deren oberen Eckbereichen in Berührung kommen, die den Versiegelungsfeldern 5 benachbart sind. Die sich progressiv verändernde Neigung der Arbeitsoberfläche 24 der Faltschienen 23 zieht eine progressive Annäherung der Hauptendfelder 4' nach sich, bis die Zeit erreicht ist, an der die Versiegelungsfelder 5 gegeneinander anstoßen und zusammen den Versiegelungssteg 6 bilden. Der Versiegelungssteg 6 wird nun mit Hilfe des Förderers 8 zu der Versiegelungsstation 12 weitergeführt und genauer gesagt zwischen die zwei Induktoren 25 der Versiegelungsvorrichtung 13 geführt, die bereits aktiviert wurden, indem die Konduktoren 26 mit der vorbeschriebenen Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden wurden. In diesem Moment wird ein alternierender magnetischer Strom um die Konduktoren 26 herum generiert, der durch Interaktion mit den Lagen aus Aluminiumfolie, die in dem Verpackungslaminat beinhaltet ist, eine induktive Erwärmung der Aluminiumfolienlage in solchen Teilen der Versiegelungsfelder 5 nach sich zieht, die miteinander versiegelt werden sollen. Wenn der Versiegelungssteg 6 des entsprechenden Verpackungsbehälters 1 entlang der gesamten Länge der Induktoren 25 entlang geführt wurde, hat die Erhitzung der Aluminiumfolie dazu geführt, dass benachbarte Teile der thermoplastischen Lagen des Verpackungslaminats auf Versiegelungstemperatur erhitzt wurden (wie beispielsweise Polypropylene auf etwa 160 bis 170°C) so dass ein Heißsiegeln der thermoplastischen Lagen miteinander ermöglicht wird, die in dem Versiegelungsfeld 5 beinhaltet sind.
Der Verpackungsbehälter 1 wird danach von der Versiegelungsvorrichtung 13 zu der Pressvorrichtung 14 geführt, wo genauer gesagt der vorstehende Versiegelungssteg 6 (der nun auf Versiegelungstemperatur erhitzt wurde) zwischen den zwei zueinander kooperierenden Presswalzen 29, 30 läuft. Die Versiegelungsfelder 5, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind, werden nun gegeneinander gepresst, so dass die erhitzten thermoplastischen Lagen innerhalb des Verpackungsbehälters dazu veranlasst werden, miteinander zu verschweißen. Eine besonders konzentrierte Pressung findet mit Hilfe der Flanke 35 auf der Presswalze 29 statt, die den freien Abstand zwischen den Arbeitsoberflächen der Presswalzen 29 und 30 weiter reduziert. Die Kraft dieser Pressung wird durch eine geeignete Auswahl der flexiblen Oberflächenlage 36 auf der Presswalze 30 gesteuert. In einem solchen Fall wird sicher gestellt, dass eine flüssigkeitsdichte, gut geschlossene Versiegelung längs des Teils des Versiegelungsstegs 6 erreicht wird, der in Richtung der benachbarten Hauptendfelder 4' zeigt, wodurch eine flüssigkeitsdichte Versiegelung garantiert wird. Nach der Zusammenversiegelung wird der Kontaktdruck zwischen den jetzt miteinander verbundenen thermoplastischen Lagen, die auf der Innenseite des Versiegelungsstegs 6 zueinander gerichtet sind, mit Hilfe der Stützwalzen 31 aufrecht erhalten, die während des kontinuierlichen Transports der entsprechenden Verpackungsbehälter 1 den Versiegelungssteg 6 umfassen und sicherstellen, dass die Versiegelungsfelder 5, die in diesem Steg beinhaltet sind, weiterhin gegeneinander bei einem geeigneten Pressdruck gedrückt werden, bis die Zeit erreicht wird, bei der die erhitzten thermoplastischen Lagen wieder abgekühlt sind und die Versiegelung abgeschlossen ist. In einem solchen Fall trägt die zueinander kooperierende Rotation der Stützwalzen 31 dazu bei, dass der jetzt noch warme Versiegelungssteg 6 einem gleichmäßigen Druck und Vorschub ausgesetzt wird, ohne dass die Versiegelungsfelder 5, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind, jeglicher gegeneinander gerichteter Bewegung ausgesetzt werden, die die sich ergebende Versiegelung schwächen könnte. Sobald der Versiegelungssteg 6 die Stützwalzen 31 verlassen hat, ist die Abkühlung des Versiegelungsstegs 6 für eine solche Zeitdauer fortgeschritten, dass die zueinander und miteinander verbundenen thermoplastischen Lagen erneut gehärtet sind und dadurch die gewünschte flüssigkeitsdichte und feste Verbindung der Versiegelungsfelder 5 erreicht wird, die in dem Versiegelungssteg 6 beinhaltet sind. Nachdem die Verpackungsbehälter 1 aus den Stützwalzen 31 der Stützvorrichtung 15 ausgeworfen wurden, wird eine weitere Formverarbeitung vorgenommen, in einer per se bekannten Art und Weise, um die flach gelegten Eckklappen 7 mit entsprechenden Teilen des Versiegelungsstegs 6 nach unten zu klappen und diese an die Außenseite des Verpackungsbehälters zu siegeln. Dies ist jedoch eine per se bekannte Technik und stellt keine Eigenart der vorliegenden Erfindung dar.
Mit Hilfe der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird es somit möglich, während des kontinuierlichen Vorschubs der Verpackungsbehälterzuschnitte 2 ein Formen und Heißsiegeln der einen oder beider Endbereiche des Verpackungsbehälters 1 zu realisieren. Dadurch wird eine erheblich höhere Arbeitgeschwindigkeit ermöglicht, verglichen mit ähnlichen Maschinen des Stands der Technik, die normalerweise mit einem schrittweisen Vorschub eines oder mehrerer Verpackungsbehälter arbeiten. Die Auslegung und die Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung ist somit erheblich einfacher und dadurch sowohl ökonomischer als auch zuverlässiger, da sie nur wenige bewegliche Teile und darüber hinaus keinerlei beweglichen Teile aufweist, die eine sich umkehrende Bewegung ausführen.

Claims

Vorrichtung zum Verformen und Heißsiegeln eines Endes eines Verpackungsbehälters (1), der mithilfe eines Förderers (8) durch eine Formstation (11) und eine Versiegelungsstation (12) bewegt wird, wobei die Formstation (11) eine mechanische Formvorrichtung (22) enthält, die entlang dem Förderer (8) mit Abstand dazu angeordnet ist, sowie Versiegelungsvorrichtungen (13), die in der Versiegelungsstation (12) angeordnet sind, wobei sich die Versiegelungsvorrichtungen gleichermaßen entlang dem Förderer (8) mit Abstand dazu erstrecken und dazu dienen, einen Versiegelungsbereich des Verpackungsbehälters (1) zu erhitzen, und auch Pressvorrichtungen (14), die nach den Versiegelungsvorrichtungen angeordnet sind und die dazu dienen, die erhitzten Wandabschnitte mechanisch zusammenzupressen, so dass diese nach dem Abkühlen flüssigkeitsdicht miteinander versiegelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung (22) zwei Faltschienen (23) enthält, um das Verpackungsbehälterende bis zu dem Zeitpunkt stufenweise umzuformen, an dem sich dessen gegenüberliegende Wandabschnitte in einem Versiegelungssteg (6) treffen, wobei sich die Faltschienen (23) entlang dem Förderer (8) erstrecken, jede mit einer Arbeitsfläche (24), die, in Bewegungsrichtung des Förderers gesehen, in einer ersten Ausrichtung begonnen und in einer zweiten Ausrichtung beendet wird, die 90° von der ersten Ausrichtung abweicht, und dass die beiden Arbeitsflächen (24) in der ersten Ausrichtung parallel zueinander sind und sich in der zweiten Ausrichtung in einer gemeinsamen Ebene befinden, wobei nur ein Zwischenraum zwischen den Faltschienen (23) übrig bleibt, der gleich oder geringfügig größer als die Gesamtdicke der Wandabschnitte des Verpackungsbehälters ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausrichtung parallel zur Längsachse eines Verpackungsbehälters (1), der von dem Förderer (8) vorgeschoben wird, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Faltschienen (23) enthält, die mit sich gegenseitig zugewandten Arbeitsflächen (24) versehen sind, die an ihrem Abschlussende einen gemeinsamen Zwischenraum aufweisen, welcher gleich oder geringfügig größer ist als die Gesamtdicke der Wandabschnitte, die in dem Versiegelungssteg (6) des Verpackungsbehälters enthalten sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsvorrichtung (13) einen Induktor (25) enthält, um ein Heizmagnetfeld in einer Schicht aus leitendem Mate rial, das in dem Laminat enthalten ist, zu induzieren.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktor (25) an jeder Seite das Bewegungspfads eines Abschnitts eines Verpackungsbehälters (1) angeordnet ist, der mittels des Förderers (8) vorgeschoben wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Vorformanordnung (10) vor der Formvorrichtung (22), in Bewegungsrichtung des Förderers gesehen, angeordnet ist, wobei die Vorformanordnung (10) bewirken kann, dass zwei Hauptendfelder (4') aufeinander zu und um eine im Wesentlichen horizontale Faltlinie gefaltet werden, die sich zwischen den Hauptendfeldern (4') und den benachbarten Seitenwandfeldern (3) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformanordnung (10) zwei gegensinnig rotierende Pressvorrichtungen (16) enthält, die auf jeder Seite des Förderers (8) angeordnet sind, mit außen angeordneten gegenseitig zugewandten Arbeitsflächen (21), die in die Bewegungsrichtung des Förderers (8) und mit gleicher Geschwindigkeit wie der Förderer bewegt werden, wobei die Arbeitsflächen (21) dazu geeignet sind, mit den Hauptendfeldern (4') in Kontakt zu kommen.