DE602004008671T2

DE602004008671T2 - Vorrichtung zur endwärmebehandlung einer verpackung mit einer thermoplastischen folie

Info

Publication number: DE602004008671T2
Application number: DE602004008671T
Authority: DE
Inventors: Renato Rimondi
Original assignee: AWAX Progettazione e Ricerca SRL
Current assignee: AWAX Progettazione e Ricerca SRL
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: EP1699702A1; EP1699702B1; WO2005058705A1; ATE371587T1; ES2291985T3; DE602004008671D1

Description

Frische Lebensmittelerzeugnisse werden zum Schutz vor Berührung und zur Verlängerung ihrer Haltbarkeit oft in Wannen oder Tabletts verpackt, die mit thermoplastischer Folie verschlossen oder umhüllt sind. Die heute üblichen Verpackungsmethoden sind im Wesentlichen wie folgt:

a) Das Tablett wird vollständig in thermoplastische Folie eingewickelt. Wenn das das Erzeugnis enthaltende Tablett etwa quaderförmig ausgestaltet ist, bedeckt die Verpackungsfolie alle sechs Seiten dieses Quaders;
b) Das Tablett wird mit Folie verschlossen, die an der offenen Oberseite des Tabletts angeschweißt wird. An den übrigen fünf Seiten des wiederum etwa quaderförmig ausgestalteten Tabletts ist dieses direkt zugänglich.

Die beiden Verfahren unterscheiden sich sehr, nicht nur in Hinblick auf die damit erzielten visuellen Ergebnisse, sondern auch hinsichtlich der unterschiedlichen Charakteristika der Folien und der für die Verpackung nach dem ersten Verfahren geeigneten Tabletts im Vergleich zu dem zweiten Verfahren. Es ist offensichtlich, dass, da eine perfekt flüssigkeitsdichte Verpackung sehr wichtig ist, bei dem Verfahren nach b) sowohl das Tablett als auch die Folie flüssigkeitsundurchlässig sein müssen, während bei dem anderen Verfahren diese Eigenschaft nur von der Folie gefordert werden und das Tablett lediglich eine ausreichende mechanische Festigkeit haben muss. Ähnlich muss bei dem Verfahren nach a) aufgepasst werden, dass die Folie bestmöglich geeignet ist, um sie undurchlässig zu verschweißen, während entsprechende Anforderungen an das Tablett nicht gestellt werden. Bei dem Verfahren nach b) jedoch muss das Tablett selbst die erforderlichen Eigenschaften haben, um flüssigkeitsdicht mit der Folie verschweißt werden zu können.
Unabhängig davon, welche Methode man einsetzt, um die Verpackung herzustellen, wird ihre Attraktivität jedenfalls für den anschließenden Erfolg beim Verkauf des verpackten Produkt von grundlegender Bedeutung sein. Beim Vertrieb im großen Umfang wird großer Wert auf das Erscheinungsbild des verpackten Produktes und die sich daraus ergebende Fähigkeit gelegt, die Aufmerksamkeit des Verbrauchers zu gewinnen. Von den Herstellern von Verpackungsmaschinen und Folien werden daher große Anstrengungen erwartet, dass sie ihre Produkte aus Sicht der Attraktivität der Verpackung optimieren, wenn die Verpackung auf den Ständen von Supermärkten dargeboten wird. Ein schlecht verpacktes Erzeugnis, bei dem die Folie nicht ordentlich an der Verpackung anhaftet, bei dem überschüssiges Material an den Ecken und den Seiten vorhanden ist und/oder bei dem die Transparenz der Folie aufgrund zu vieler Oberflächenfalten oder -wellen eingeschränkt ist, wird vom Verbraucher schlecht aufgenommen, tatsächlich aber werden solche Verpackungen schon vorher durch die Marketingorganisationen der großen Handelsketten zurückgewiesen.
Thermoplastische Folien haben normalerweise die Eigenschaft, unter Wärmeinwirkung zu schrumpfen, eine Eigenschaft, die schon bei ihrer Produktion eingestellt wird und/oder die Resultat einer vordehnenden Behandlung beim Gebrauch dieser Folien ist. Diese Eigenschaft kann verwendet werden, um den Einpackvorgang zu verbessern, d. h. um die Folie dazu zu bringen, sich sehr eng an das Tablett mit dem darin befindlichen Erzeugnis anzulegen. Diese Verpackungstechnik hat den Nachteil, dass die gesamte Verpackung einer großen Wärmemenge ausgesetzt werden muss, indem sie über einen merklichen Zeitraum in ein Fluid bei sehr hoher Temperatur gebracht werden muss. Dies ist erforderlich, um die gesamte um das Tablett gelegte Folie einer ausreichend großen Temperatur auszusetzen, um den Schrumpfprozess auszulösen, damit die Folie, die anderenfalls lose wäre, sich an das Tablett anlegt. Die Folgen, welche die Beaufschlagung einer Verpackung auf die Haltbarkeit des Erzeugnisses mit einer derart großen Wärmemenge hat, die frische Lebensmittel enthält, die normalerweise in einer Kühlkette gehalten werden, die nicht unterbrochen werden darf, sind leicht vorstellbar.
Die Anmelderin ist Inhaberin der WO03/051 715 betreffend ein Verfahren und eine Maschine, die geeignet sind, Lebensmittelverpackungen nach dem oben unter a) beschriebenen Verfahren herzustellen, bei dem die Folie an dem Tablett anhaftet, im Wesentlichen durch Ausnutzen der Dehneigenschaften einer thermoplastischen Folie anstelle ihrer Schrumpfeigenschaften infolge von Wärme. Bei verschiedenen Stadien dieses Verfahrens wird auch angedeutet, dass der Folie Wärme zugeführt werden kann, um die Ausbildung der Verpackung zu optimieren. Ein bei diesem Verfahren auftretendes, spezifisches Problem beim Verpacken von Lebensmitteln in Schalen ist es, wie eine perfekte Transparenz des Teils der Verpackungsfolie erreicht werden kann, der die Oberseite der Schale überdeckt und durch den hindurch das verpackte Erzeugnis sichtbar ist, da bei Anwesenheit von Falten oder dgl. an diesem Teil der Folie der Verbraucher selbst dann den Eindruck erhält, dass das Erzeugnis alt und nicht mehr genießbar ist, wenn die Falten lediglich örtlich auftreten. Es wurden Anstrengungen zur Lösung dieses Problems durch die Zufuhr von Wärme zur Oberfläche der Folienverpackung unternommen, wobei ein Warmluftstrom eingesetzt wird, der die Folientemperatur erhöht, um das Phänomen des "Wärmeschrumpfens" auszulösen, d. h. um den elastischen Memory-Effekt zu verstärken, der aus der Dehnung resultiert, der die Folie beim Herstellen der Verpackung unterworfen war, bis zu dem Punkt, an dem die Falten oder Beulen verschwinden, aber diese Lösung hat die folgenden Beschränkungen und Nachteile:

– sie kann die das in der Folienverpackung eingeschlossene Produkt umgebende Atmosphäre erwärmen;
– sie kann das verpackte Lebensmittelerzeugnis auf Werte erwärmen, die über den zur Erhaltung der Kühlkette erlaubten Werten liegen;
– sie verbraucht zu viel Energie; und
– es ist schwierig, sie genau einzustellen, um den variierenden Abmessungen der Verpackungen und der verpackten Erzeugnisse Rechnung zu tragen.

Wenn die Folie Barriere- oder Flüssigkeitsundurchlässigkeits-Eigenschaften hat und von einem Warmluftstrom durch Konvektion erwärmt wird, wird dies unvermeidbar zu einem Anstieg der Atmosphärtemperatur im Inneren des Folienumschlages führen, was eine Volumenvergrößerung und folglich einen Anstieg des Innendrucks der Verpackung bewirkt eben wegen dieser Undurchlässigkeit der Folie für Fluids. Dieser Anstieg des Innendruckes dehnt die Verpackungsfolie, die sich ähnlich wie ein aufgeblasener Ballon verformt. Wenn die Atmosphäre im Innern der Verpackung abkühlt und der Innendruck abnimmt, tauchen die Falten und Beulen, die vor der Wärmebehandlung vorhanden waren, manchmal schlimmer als vorher wieder auf.
Das Dokument US 2,785,519 A offenbart eine Vorrichtung zur abschließenden Wärmebehandlung von Verpackungen mit thermoplastischer Folie, wobei die Verpackungen wenigstens eine obere Fläche aufweisen, wobei Mittel zum Übertragen einer Wärmemenge an die zumindest eine obere Fläche durch Wärmeleitung vorgesehen sind, derart, dass eine ausreichende Wärmemenge schnell direkt auf die gewünschte Oberfläche übertragen wird, um die gewünschten Resultate zu erzielen, ohne die Temperatur der Atmosphäre in nachteiliger Weise zu verändern.
Die Lösungsidee der vorliegenden Erfindung ist in dem angefügten Anspruch 1 und in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere Merkmale der Erfindung und die sich hieraus ergebenden Vorteile werden im Lauf der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungen der Erfindung näher erläutert, die anhand nicht beschränkender Beispiele in den Figuren der beigefügten Zeichnungsblätter dargestellt sind. Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung der vorliegenden Vorrichtung; und
2 die Vorrichtung in einer Draufsicht und teilweise im Schnitt.
3 und 4 sind Darstellungen einer anderen Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht und in einer Draufsicht.
In 1 bezeichnet 1 einen Bandförderer, der in Richtung F fördert und eine Verpackung 2 mit in einem Tablett angeordneten Produkt 102 trägt, das in thermoplastischer Dehnfolie verpackt ist, die wahlweise auch einen Abdichteffekt oder fluiddichte Eigenschaften haben kann. Die Verpackung kommt von der Verpackungsmaschine. In anderen Worten, kann die das Produkt umgebende Verpackungsfolie von der üblichen Art sein, die einen Gasdurchlass erlaubt, oder sie kann von der Art sein, die für alle Gase undurchlässig ist oder von der Art, die einigen Gasen den Durchtritt erlauben und anderen nicht. Um das einleitend beschriebene Problem zu lösen, sind gute Ergebnisse erzielt worden, indem man oberhalb des Förderers 1 in einer Queranordnung und in einem Abstand von dem Förderband, der mit der Höhe der Verpackung 2 korreliert und einstellbar ist (s. unten) zumindest ein vorzugsweise rollendes Mittel wie beispielsweise einen Riemen oder vorzugsweise eine Rolle 3 geeigneten Durchmessers vorsieht, die frei drehen kann und zumindest an ihrer Oberfläche aus einem Werkstoff besteht, der nicht an der Verpackungsfolie anhaftet und die durch geeignete Mittel auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der beim Rollen der Rolle über die obere Fläche der Verpackung und deren Berührung mit geringem Andruck sie die moderate Wärmemenge durch Wärmeleitung direkt auf die Oberfläche überträgt, welche Wärmemenge erforderlich ist, um etwaige Falten oder Beulen aus der Oberfläche zu entfernen, ohne dabei die Temperatur der Atmosphäre im Inneren der Verpackung merklich zu verändern.
Die Rolle 3 kann ihre eigene Wärmequelle haben, die in ihrem Inneren angeordnet ist, oder sie kann ihre Wärme von einem Warmluftstrom erhalten, der über sie streicht und beispielsweise aus den Öffnungen B1 und B2 an den Seiten des mittleren Endteils des Förderers 1 erzeugt wird, die warme Luft mit der richtigen Temperatur gegen den Rand der Verpackung 2 blasen, die auch über die Rolle 3 streicht und an sie die Wärme abgibt, die für die Wärmebehandlung der Verpackungsoberseite erforderlich ist. Die Rolle darf nicht nur nicht an der Verpackungsfolie haften, sondern muss auch leicht genug sein, um auf die Verpackung keinen schädlichen Druck auszuüben und sie muss eine gute Wärmeträgheit haben. Gute Ergebnisse wurden beispielsweise mit Aluminiumrollen erreicht, die mit Silikongummi beschichtet sind, oder mit Rollen aus einem Kohlefaserverbund und einer Epoxidmatrix, die den großen Vorteil geringeren Gewichts haben.
Die Rolle 3 ist in Lagern oder anderen Mitteln mit geringem Reibungskoeffizienten 4 mittels einer Achse 5 drehbar gelagert, die an den freien Enden eines U-förmigen Auslegers 6 angebracht ist, der sich ausgehend von der Rolle entgegen der Transportrichtung der Verpackung erstreckt und an seinem anderen Ende mittels Buchsen 7 mit geringem Reibungskoeffizienten an einer Horizontalachse 8 schwenkbar gelagert ist, die parallel zu der Rolle verläuft. Die Achse 8 durchsetzt vertikale Langlöcher 10, 110 in Flanschen 11, 111, die an den Seiten des Fördererrahmens 1 angeordnet sind. An den Innenseiten dieser Flansche sind vertikal ausgerichtete Zahnstangen 12, 112 angeordnet, die mit Zahnrädern 13, 113 kämmen, die drehfest mit der Achse 8 verbunden sind. Diese wiederum weist zumindest an ihrem einen Ende einen Drehknopf 108 auf, der gedreht werden kann, um die Achse 8 zu rotieren und hierdurch ihren Abstand von dem Förderer 1 einzustellen. Die Achse wird in ihrer durch Drehen eingestellten Höhe durch Reibung festgelegt, die gegen die Flansche 11, 111 mittels Scheibenpaaren 9, 109 ausgeübt wird, die aus geeignetem Material für diesen Zweck bestehen und auf die Achse 8 aufgesteckt sind, so dass sie die gegenüberliegenden Seiten der Flansche berühren. Eine Scheibe eines jeden Paares stützt sich beispielsweise gegen die Zahnräder 13, 113 ab, während die anderen Scheiben axial beweglich angeordnet sind und gegen die Flansche 11, 111 von Tellerfedern 14, 114 gedrückt werden, die mit Hilfe von Schraubmuttern 15, 115 vorgespannt sind.
Es ist ersichtlich, dass die Höheneinstellung der Achse 8, die notwendig ist, um die Position der Rolle 3 korrekt einzustellen, wenn sich die Höhe der ankommenden Verpackungen 2 verändert, auch anders bewirkt werden kann, beispielsweise automatisch mit Hilfe einer fernsteuerbaren elektrischen Motoreinheit wie zum Beispiel einem Schrittmotor oder dgl., der passender Weise so angeordnet ist, dass er von den an der Verpackungsstation herrschenden Temperaturen unbeeinflusst ist und der von dem Prozessor der Verpackungsmaschine mit Hilfe von ohnehin in der Verpackungsmaschine normalerweise vorhandenen Mitteln gesteuert bzw. geregelt wird, welche die Dimension der verschiedenen in einem Verpackungszyklus verpackten Produkte kennt.
Durch die Höheneinstellung der Achse 8 wird auch die Höhe der Rolle 3 und ihr Abstand von dem Förderer 1 verändert, wie dies auch durch die Möglichkeit eines Nach-Oben-Schwenkens durch die Vorrichtung möglich ist, die nachfolgend beschrieben wird. An der einen Seite des Auslegers 6 ist auf der Achse 8 ein Hebel 16 mit einem nach unten offenen, U-förmigen Zwischenstück drehbar gelagert, der beispielsweise aus einem Metallblech ausgeschnitten und umgebogen sein kann. Der Hebel ist mit einem Vorsprung 216 versehen, der parallel zur Achse 8 gebogen ist und der in einem vertikalen Schlitz 17 in dem benachbarten Flansch 111 gleiten kann. Der Hebel hat ferner eine entlang des Auslegers 6 verlaufende Auskragung 316, die in einem U-förmigen Kopf 416 endet, auf dessen unterem Schenkel der Auslegerarm 6 normalerweise aufliegt, von dem er aber frei nach oben um einen Winkel verschwenken kann, der proportional zur Höhe des Kopfes 416 ist.
Es ist ersichtlich, dass die Rolle 3 drehen kann und dabei von einer Konstruktion gehalten wird, die es erlaubt, dass der Minimalabstand der Rolle von dem Förderer 1 derart eingestellt werden kann, dass sie in Kontakt mit dem Teil der Verpackungsfolie gelangt, welche die Oberseite der Schale mit dem darin befindlichen Produkt verschließt, ohne dabei die Schale selbst nennenswert zu berühren. In Kontakt mit der Verpackungsfolie dreht sich die Rolle 3 infolge der zwischen ihr und der Verpackung auftretenden Reibung und verteilt auf der Folie die Wärme, die erforderlich ist, um etwa vorhandene Falten oder Beulen auszugleichen. Gute Ergebnisse wurden beim Verpacken mit einer Folie erzielt, die eine Dicke von etwa 40 μm hat, wobei die Folie mit der Rolle 3 bei einer Temperatur zwischen etwa 40° und 80° Celsius behandelt und die Verpackung von dem Förderer 1 mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 und 0,5 m/s transportiert wurde.
Im Inneren der Verpackung wird eine modifizierte Atmosphäre erzeugt, um die Haltbarkeit des verpackten Produkts zu verlängern. Diese Atmosphäre hat einen geringfügig höheren Druck als die Umgebungsatmosphäre, so dass die Oberseite der Folie der Verpackung nicht perfekt eben, sondern leicht nach außen gewölbt ist, also leicht nach außen konvex ist. Die Rolle wird daher im Schnitt die höheren Teile der Folienwölbung berühren, ohne nennenswert in Kontakt mit der Schale zu kommen, wobei eine ernste Interferenz zwischen diesen beiden Tei len zu einer Stoßbeschädigung der Verpackung führen könnte oder dazu, dass die Verpackung auf dem Förderer gestoppt wird mit offensichtlich nachteiligen Folgen. Der gesamte bewegliche Teil der Vorrichtung einschließlich der Rolle 3 und des Auslegers 6 muss so leicht wie möglich gestaltet sein, so dass sie mit geringstmöglichem Aufwand während des Zusammenwirkens zwischen der Rolle und der ankommenden Verpackung angehoben werden kann. Das Ziel, den beweglichen Teil besonders leicht zu gestalten, kann in Kombination oder als Alternative zu den bereits beschriebenen Maßnahmen zur Gewichtsbeschränkung der Rolle 3 durch ein zusätzlich vorgesehenes, geeignetes Gegengewicht (nicht dargestellt) erreicht werden, beispielsweise an der Querstrebe 106 des Auslegers 6. Um die nach unten gerichtete Bewegung der Rolle 3 zu dämpfen, nachdem die Verpackung 2 unter ihr hervorgelaufen ist, hat man die Möglichkeit, einen kleinen (nicht dargestellten) Dämpfer vorzusehen, der am unteren Schenkel des Kopfes 416 des Hebels 16 angeordnet werden könnte. Diese letztgenannten Bauteile sind nicht dargestellt, da sie offensichtlich sind und leicht von einem Fachmann eingebaut werden können.
Um die Kontaktfläche zwischen der heißen Rolle der Folie zu vergrößern, kann der Ausleger 6 hintereinander angeordnete, zwei oder mehr zueinander parallele Rollen 3 tragen, wie dies durch gestrichelte Linien in 1 angedeutet ist, so dass ein rotierendes Gitter geschaffen wird, das einen unmittelbaren Kontakt der Oberseite der Verpackung zur äußeren Umgebung beschränkt und daher besser in der Lage ist, diesen Teil im Wesentlichen durch Wärmeleitung zu behandeln. Bei dieser Ausgestaltung kann der Schwenkausleger 6 vorzugsweise durch einen Mechanismus mit Parallelbewegung ersetzt werden und die Anordnung der Rollen 3 wird an der Seite des Parallelogramms angeschlossen, die sich entgegen der festen Seite befindet, so dass die Rollenanordnung gelenkig ist, während sie immer parallel zum Barunterliegenden Förderer 1 bleibt. Bei einer anderen konstruktiven Variante können die Rolle oder Rollen 3 in geeigneter Weise angetrieben sein, anstelle frei drehen zu können.
Gemäß der nun beschriebenen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 3 und 4 sind Mittel vorgesehen, um die Höhenlage der Rolle bei der abschließenden Wärmebehandlung der Verpackung automatisch auf die verschiedenen Größen der Verpackungen anzupassen. In den 3 und 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Bandförderer, der in Richtung des Pfeiles F fördert und auf dem die Verpackung 2 mit dem in Inneren einer Schale angeordneten Produkt aufsteht und mit dehnbarer, thermoplastischer Folie dicht verpackt ist, wobei die Folie auch von der Art sein kann, die einen Sperreffekt hat oder flüssigkeitsdicht ist. Die dehnbare Folie, die das Produkt umhüllt, kann von herkömmlicher Art sein, die den Durchlass aller Gase gestattet oder vom Typ, der undurchlässig für alle Gase ist oder aber der Art, die den Durchlass mancher Gase gestattet und mancher Gase verhindert. Erfindungsgemäß wird der obere Bereich der Verpackung 2 mit Hilfe eines Satzes Rollen geeigneten Durchmessers thermisch behandelt, wobei die Rollen beispielsweise frei drehbar und zumindest an ihrer Oberfläche mit einem Material versehen sind, das nicht an der Verpackungsfolie anhaftet und das auf geeignete Weise auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der beim Rollen der Rolle über die Oberseite der Verpackung unter geringem Andruck (s. unten) sie die geringe Wärmemenge direkt auf diese Oberfläche durch Leitung überträgt, die erforderlich ist, um etwaige Falten oder Beulen aus der Oberfläche zu entfernen, ohne die Temperatur der Atmosphäre im Inneren der Verpackung merklich zu verändern. Wie oben bereits unter Bezugnahme auf die Ausführungsform nach 1 und 2 angemerkt wurde, können die Rollen 3 ihre eigenen Wärmequellen haben, die innen sein können, oder sie können die Wärme von einem auf sie gerichteten Strom eines warmen Fluids beziehen, der beispielsweise von den Öffnungen B1 und B2 an den Seiten des mittleren Endteils des Förderers 1 erzeugt wird, die warme Luft mit der richtigen Temperatur gegen den Umfang der Verpackung 2 ausstoßen, die dann auch über die Rollen 3 streicht und diesem die Wärme übergibt, die für die Wärmebehandlung der Oberseite der Verpackung 2 erforderlich ist. Die Rollen 3 und der Förderer 1 sind vorzugsweise gegenüber der äußeren Umgebung mittels einer entfernbaren Haube 18 isoliert, die vorzugsweise aus geeignetem, transparentem Plastikmaterial besteht und an beiden Enden offen ist, womit man erreicht, dass die von den Öffnungen B1 und B2 produzierte Wärme in geeigneter Weise auf die geförderten Verpackungen und die Rollen 3 konzentriert wird.
Die Rollen 3 sind in einer Ebene und in geringem Abstand von einander am Horizontalteil von Seitenelementen 19, 119 drehbar hintereinander angeordnet. Die Seitenelemente haben beispielsweise die Form eines rechtwinkligen Dreieckes oder eines Rechtecks und sind bei 20 und 120 gelenkig an parallelen Gelenkarmen 21, 122 angeschlossen, von denen die oberen 21 an ihren anderen Enden drehbar an einer Stange 22 angeordnet ist, die parallel zu den Gelenkpunkten 20, 120 verläuft und die an ihren Enden in Flanschen 23, 123 gesichert ist, die wiederum an den Seitenteilen des Fördererrahmens 1 gesichert sind. Die unteren Gelenkarme 121 sind mit ihren anderen Enden beispielsweise mittels Haltezapfen 24 an einer parallel zu der Stange 22 verlaufenden Achse 25 angeordnet, die an ihren Enden in den Flanschen 23, 123 drehbar aufgenommen ist. Die Gelenkarme 121 haben an ihren Enden, mit denen sie an der Achse 25 angeschlossen sind, nach oben weisende Fortsätze 221 mit kreissektorförmigen Schlitzen, deren Krümmungsachse mit der Achse 25 zusammenfällt und die von der Stange durchsetzt sind. An den Fortsätzen 221 ist der eine der Gelenkarme 121 mit einem nach unten gerichteten Hebel 321 versehen, der über einen Gabelkopf 27 an dem Stößel eines linearen Betätigungselements 28, beispielsweise einer einfachen Kolben-Zylinderanordnung befestigt ist, deren Körper mittels einer Schelle 29 am nahegelegen Flansch 23 arretiert ist. Wenn der Zylinder zum Ausfahren des Stößels betätigt wird, wird das Parallelogrammgetriebe, das die Rolle 3 trägt, in seine höchste Stellung angehoben, die in 3 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, wobei diese Bewegung durch Zusammenwirken der Schlitze 26 mit der Stange 22 begrenzt wird und wobei die Anordnung so getroffen ist, dass unter den Rollen unbehindert selbst eine Verpackung mit maximaler Höhe hindurch fahren kann, die von der Verpackungsmaschine noch handhabbar ist. Wann immer hingegen der Zylinder 28 so betätigt wird, dass sein Stößel gebremst unter dem Gewicht der Rolleneinheit 3 begrenzt einfährt (s. unten), sinken die Rollen ab und legen sich mit ihrem Gewicht auf die Oberseite der Verpackung, so dass sie die Wärme übertragen, die erforderlich ist, um die Verpackung ordentlich zu glätten. Die Schlitze 26 und die Gabel 27, die das Verschwenken über den Hebel 321 bewirken, tragen dazu bei, dass das System das korrekte Maß an Spielfreiheit beim ver tikalen Versatz der Rolleneinheit hat, die auf diese Weise durch Schwerkraft auf die zu behandelnde Verpackung einwirken und sich dabei an mögliche Ungleichförmigkeiten der Verpackung anpassen kann.
Um den Zylinder 28 korrekt zu betätigen, ist in Durchlaufrichtung vor der Rolleneinheit 3 seitlich vom Förderer eine Fotozelle 30 angeordnet, die in den Förderweg der Verpackung gerichtet ist. Die Fotozelle 30 ist an einen Prozessor 31 angeschlossen, der den Motor 32 ansteuert, der den Förderer antreibt, und an denselben Prozessor ist auch das Elektroventil 33 angeschlossen, das den Zylinder 28 steuert bzw. regelt. Im richtigen Zeitverhältnis wird daher der Prozessor den Betrieb des Ventils 33 regeln, wodurch die Rolleneinheit 3 beim Durchgang einer jeden zu behandelnden Verpackung korrekt angehoben und abgesenkt wird.

Claims

Vorrichtung zur Endwärmebehandlung von Verpackungen mit thermoplastischer Folie, wobei die Verpackungen zumindest eine Oberseite aufweisen, mit: – Mitteln zum Übertragen einer Wärmemenge an die zumindest eine Oberseite durch Wärmeleitung in einer solchen Weise, dass die Wärme schnell direkt auf die gewünschte Oberseite übertragen wird, um die gewünschten Wirkungen zu erzielen, ohne die Temperatur der Atmosphäre im Inneren der Verpackung nachteilig zu modifizieren; wobei die Mittel oberhalb des Förderers (1) angeordnet sind, der die fertige Verpackung (2) aufnimmt, wenn diese den Verarbeitungszyklus verlässt und sie zum Ausstoß wegbefördert, und wobei die Mittel so ausgestaltet sind, dass sie auf die Folie mit rollender Beaufschlagung einwirken; – wobei die wärmeübertragenden Mittel wenigstens eine Rolle (3) aufweisen, die sich in Kontakt mit der oberen Folie der Verpackung (2) dreht und deren Achse parallel zu den Achsen der Rollen des Förderers (1) verläuft, auf dem sich die Verpackung bewegt; – wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um die Höhe der Rolle (3) einzustellen, wenn sich die Höhe der Verpackungen (2) verändert, derart, dass die Rolle die obere Folie der Verpackung im Wesentlichen berührt, ohne nennenswert auf die Schale zu drücken, die das verpackte Erzeugnis aufnimmt; dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) drehbar an einem Ausleger (6) angeordnet ist, der um eine Achse (8) schwenkbar ist, die an den Mitteln zur Höheneinstellung angeordnet ist, die eine Einrichtung (16) aufweisen, an welcher der Ausleger aufliegt und die die Auslenkung beim Verschwenken des Auslegers nach oben begrenzt, wobei die gesamte schwenkbare Anordnung unter Einschluss der physikalischen Merkmale ihrer Baukomponenten so ausgestaltet ist, dass sie mit sehr geringem Aufwand angehoben wird, wenn die Rolle die obere Folie der Verpackung bei der Wärmebehandlung beaufschlagt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die die Wärme an die obere Folie der Verpackung durch Wärmeleitung übermitteln, eine eigene Heizvorrichtung aufweisen, beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die der oberen Folie der Verpackung die Wärme durch Wärmeleitung übermitteln, durch einen sie beaufschlagenden Heißluftstrom erwärmt werden, beispielsweise durch eine Strömung warmer Luft, die durch Öffnungen (B1, B2) an den Seiten des Förderers (1), der die Verpackung (2) fördert, ausgestoßen wird, wobei diese Öffnungen auf den Rand der von der Schale geschützten Verpackung gerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) freilaufend ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) mit Mitteln gekoppelt ist, die sie mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotieren lassen, die gleich oder geringfügig verschieden von der linearen Transportgeschwindigkeit des Förderers (1) ist, auf dem sich die Verpackung (2) fortbewegt, und in einer Richtung, die der Transportrichtung der Verpackung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) eine ausreichend große thermische Trägheit aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) aus einem Material besteht oder zumindest damit beschichtet ist, das nicht an der einer Wärmebehandlung unterzogenen Verpackungsfolie anhaftet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) aus Aluminium gefertigt und mit Silikongummi beschichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (3) aus einem Karbonfaser-Verbundmaterial in Epoxidmatrix besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgleichsmittel wie beispielsweise Gegengewichte an dem die Rolle (3) tragenden Schwenkausleger (6) vorgesehen sind, um die Kraft zu begrenzen, die erforderlich ist, um die Rolle anzuheben, während sie auf die obere Folie der Verpackung drückt, die der Wärmebehandlung unterzogen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (8) des die Wärmebehandlungsrolle (3) tragenden Auslegers (6) durch gerade, vertikale Schlitze (10, 110) in Flanschen (11, 111) hindurchgeht, die an den Seiten des Rahmens des Förderers (1) angebracht sind, auf dem sich die Verpackung (2) bewegt, wobei an den Innenseiten dieser Flansche beispielsweise vertikale Zahnstangen (12, 112) angeordnet sind, die mit Zahnrädern (13, 113) kämmen, die an der Achse (8) festgelegt sind, wobei die Achse wenigstens an ihrem einen Ende einen Knauf (108) aufweist, der gedreht werden kann, um die Achse zu drehen und ihren Abstand von dem darunterliegenden Förderer (1) zu verändern und sie dauernd horizontal ausgerichtet zu halten, wobei die Achse (8) in der durch die beschriebene Drehung gewählten Höhe dadurch stabilisiert wird, dass auf die Flansche (11, 111) mit Hilfe von Scheibenpaaren (9, 109) aus für diesen Zweck geeignetem Material Reibung ausgeübt wird, wobei die Scheiben an der Achse (8) angeordnet sind und die einander gegenüberliegenden Seiten der Flansche berühren und eine Scheibe eines jeden Scheibenpaars beispielsweise gegen das jeweilige Zahnrad (13, 113) drückt, während die anderen Scheiben axial beweglich sind und durch elastische Mittel (14, 114), die durch Muttern (15, 115) vorgespannt sind, gegen die Flansche (11, 111) gedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schwenkachse (8) des die Andruckrolle (3) tragenden Ausle gers (6) an der Seite des Auslegers ein Hebel (16) über ein Zwischenstück (116) drehbar angeordnet ist, der mit einem parallel zu der Achse (8) gebogenen Vorsprung (216) versehen ist, wobei der Vorsprung in einem Vertikalschlitz (17) im benachbarten Flansch (111) gleitet und wobei der Hebel mit einer Verlängerung (316) entlang des Auslegers (6) versehen ist, die an ihrem Ende eine U-förmige Klaue (416) aufweist, auf deren unteren Schenkel der Ausleger (6) normalerweise aufliegt, jedoch frei nach oben um einen ausreichend großen Winkel schwenken kann, der durch die Öffnungsweite der Klaue (416) bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Variante der Konstruktion die Höheneinstellung der Schwenkachse (8) des die Wärmebehandlungsrolle (3) tragenden Auslegers (6) automatisch bewirkt werden kann mittels einer fernsteuerbaren Elektromotoreinheit, z. B. eines Schrittmotors oder dgl., die vom Prozessor der Verpackungsmaschine gesteuert bzw. geregelt wird, die mit üblicherweise in der Verpackungsmaschine vorhandenen Mitteln die Abmessungen der verschiedenen, in den Verpackungszyklus eingeführten Produkte kennt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der oberen Kontaktfläche auf der Verpackungsfolie die Wärmebehandlung dieser Fläche durch zwei oder mehr Rollen (3) bewirkt wird, die hintereinander und parallel zueinander derart angeordnet sind, dass sie eine Rollenanordnung bilden, mit der ein Kontakt durch Konvektion an der Oberseite der Verpackung mit der äußeren Umgebung begrenzt wird und die deshalb diesen Bereich im Wesentlichen durch Wärmeleitung wärmebehandelt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungs-Rolleneinheit (3) an der Seite eines Parallelogramm-Auslegers angeschlossen ist, die sich gegenüber dessen fixierter Seite befindet, so dass die Rollenanordnung schwenken kann, während sie immer parallel zum darunterliegenden Förderer (1) bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass beispielsweise bei einer Verpackung (2) mit einer Dehnfolie mit Sperreffekt und einer Dicke von etwa 40 μm die Temperatur bei der die Folie durch die Rolle oder die Rollen (3) erwärmt wird, proportional zwischen etwa 40° und 80° Celsius beträgt, während der Förderer (1) darunter die Verpackung (2) mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 und 0,5 m/s bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rolle (3) an einer Auf- und Ab-Vorrichtung angeordnet ist, die sie parallel zu dem Förderer, auf dem die zu behandelnde Verpackung gefördert wird, hält und die sie geregelt bzw. gesteuert unter Wirkung eines Betätigungsorgans anheben oder absenken kann, das zu Beginn eines jeden Arbeitszyklus die Rolle in eine höchste, vorbestimmte Position, die mit der Maximalhöhe der zu behandelnden Verpackungen korreliert, anhebt, so dass es in dieser Stellung zu keiner Interferenz zwischen den Verpackungen und den angehobenen Rollen kommt, wobei weiter Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass immer dann, wenn eine Verpackung unter die Rolle gelangt, diese in korrektem Phasenverhältnis abgesenkt wird, bis sie die Verpackung mit ausreichend Druck und mit ausreichend Spiel in Vertikalrichtung berührt, und dass Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass am Ende der Behandlung der Verpackung, bevor diese die Wärmebehandlungsrollen vollständig hinter sich lässt, die Rollen mittels der Betätigungseinrichtung (28) in ihre höchste Position zum Start eines Zyklus angehoben werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen in einer Reihe, aufeinanderfolgend, koplanar und parallel sowohl zueinander als auch relativ zum Förderer (1), auf dem sich die zu bearbeitenden Verpackungen bewegen, angeordnet sind, wobei die Rollenreihe oder -batterie (3) an einer angelenkten Parallelogrammanordnung befestigt ist, die mittels einer Betätigungseinrichtung (28) angehoben oder abgesenkt werden kann mit zutreffender Spielfreiheit in Vertikalrichtung, derart, dass in ihrer unteren Lage die Rollen aufgrund ihrer Gewichtskraft die vorbeigehende Verpackung beaufschlagen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (3) drehbar am Horizontalteil von Seitenelementen (19, 119) angeordnet sind, die beispielsweise die Form eines rechtwinkligen Dreiecks oder eines Rechtecks aufweisen und die gelenkig an parallelen Lenkern (21, 121) angeschlossen sind, von denen die oberen (21) an ihren anderen Enden drehbar an einer Stange (22) gelagert sind, die parallel zu den Anlenkpunkten (20, 120) verläuft und die an ihren Enden an Flanschen (23, 123) gesichert ist, die wiederum an den Seitenteilen des Rahmens des Förderers (1) befestigt sind, während die unteren Lenker (121) an ihren anderen Enden beispielsweise mittels eines Haltezapfens (24) an einer Achse (25) angeschlossen sind, die parallel zu der Stange (22) verläuft, die an ihren Enden in den Lagerflanschen (23, 123) drehbar gelagert ist, wobei die Verbindungslenker (121) an ihren Enden, mit denen sie an die Achse (25) angeschlossen sind, nach oben gerichtete Fortsätze (221) versehen sind, in denen kreissegmentförmige Schlitze vorgesehen sind, deren Krümmungsachse mit der Achse (25) zusammenfallen und die von der Stange (22) durchsetzt sind, wobei im Bereich der Fortsätze (221) einer der Verbindungslenker (121) einen nach unten gerichteten Hebel (321) aufweist, der an einen am Betätigungsorgan eines Linearbetätigungsgliedes (28) angeordneten Gabelkopf (27) angelenkt ist, wobei das Linearbetätigungsglied beispielsweise eine einfache Kolben-Zylinder-Einheit ist, deren Zylinderkörper mittels einer Schelle (29) am nahegelegen Flansch (23) festgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (28) an ihrem Körper und mittels einer Klammer (29) an dem nächstgelegenen Flansch (23) befestigt ist und an ihrer Betätigungsstange einen Gabelkopf (27) trägt, der mit dem Hebel (321) der gelenkig gelagerten Parallelogrammanordnung zusammenwirkt, die die Rollengruppe (3) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur korrekten Betätigung des Zylinders (28) in Durchlaufrichtung vor der Rolleneinheit (3) seitlich vom Förderer (1) eine Fotozelle (30) angeordnet ist, die bei Vorbeigang der Verpackung (2) beaufschlagt wird, wobei die Fotozelle (30) an einen Prozessor (31) angeschlossen ist, der an den Motor (32) angebunden ist, der den Förderer (1) steuert bzw. regelt, wobei an demselben Prozessor auch das Elektroventil (33) zur Kontrolle des Zylinders (28) angeschlossen ist, so dass der Prozessor in korrektem zeitlichen Ablauf die Betätigung des Ventils (33) steuert bzw. regelt und das Anheben und Absenken der Rolleneinheit (3) bei Durchgang einer jeden zu bearbeitenden Verpackung korrekt bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsrollen (3) eigene Heizmittel aufweisen, beispielsweise elektrische Widerstandheizungen, oder von einem sie beaufschlagenden Heißluftstrom erwärmt werden, beispielsweise dem Strom heißer Luft, die durch Öffnungen (51, 52) an den Seiten des die Verpackung (2) fördernden Förderers (1) ausgestoßen wird, wobei diese Öffnungen gegen den Rand der von der Schale geschützten Verpackung gerichtet sind, wobei die Rollen (3) und der Förderer (1) vorzugsweise gegenüber der äußeren Umgebung mittels einer entfernbaren Haube (18) aus geeignetem, transparenten Kunststoffmaterial isoliert sind, die an beiden Enden offen ist, womit erreicht wird, dass die von den Öffnungen (51, 52) erzeugte Wärme in angemessener Weise auf die geförderten Verpackungen und die Rollen konzentriert wird.