EP1648774B1 - Wendeeinrichtung - Google Patents

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EP1648774B1
EP1648774B1 EP04741109.5A EP04741109A EP1648774B1 EP 1648774 B1 EP1648774 B1 EP 1648774B1 EP 04741109 A EP04741109 A EP 04741109A EP 1648774 B1 EP1648774 B1 EP 1648774B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cap
carton
mandrel
air
heating
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04741109.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1648774A2 (de
Inventor
Robert Morgan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Induflex Robert Morgan
Original Assignee
Induflex Robert Morgan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE20311046U external-priority patent/DE20311046U1/de
Application filed by Induflex Robert Morgan filed Critical Induflex Robert Morgan
Publication of EP1648774A2 publication Critical patent/EP1648774A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1648774B1 publication Critical patent/EP1648774B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B7/00Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/28Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers
    • B65B7/2835Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers applying and rotating preformed threaded caps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/02Machines characterised by the incorporation of means for making the containers or receptacles
    • B65B3/025Making parallelepipedal containers from a single carton blank
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31BMAKING CONTAINERS OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B50/00Making rigid or semi-rigid containers, e.g. boxes or cartons
    • B31B50/02Feeding or positioning sheets, blanks or webs
    • B31B50/04Feeding sheets or blanks
    • B31B50/046Feeding sheets or blanks involving changing orientation or changing direction of transport
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B31B50/106Feeding or positioning webs involving changing orientation or changing direction of transport
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B43/00Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/42Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation
    • B65B43/50Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation using rotary tables or turrets

Definitions

  • the invention relates (a turning device) a mandrel with a receptacle for cartons, in particular packaging cartons of A-style or B-style type.
  • a receptacle for cartons, in particular packaging cartons of A-style or B-style type.
  • a packaging cardboard or a corresponding semi-finished product can be received therefrom, in order then to pass this cardboard on to various further processing units.
  • the further processing may be that in a certain processing step, the bottom of the package is folded in a predetermined manner or the bottom of the package is passed to a heater, thus sealing and sealing the bottom.
  • the folding of the bottom can be carried out by means of a corresponding folding device, the heating of the package on the ground by a corresponding sealing press, so that the cartons transported by the Wendestern invention already in the production line the correct orientation for the have more line processing and no longer need to be specially filmed.
  • DE 3315 487 describes a method and apparatus for making a carton pack.
  • DE 2720907 relates to a method for filling and producing a tube-like container.
  • US 6,256,964 bescheibt a method for applying a cap from the outside on a beverage account.
  • the object of the invention is to improve the known from the prior art method for applying a cap and mandrel for producing a package.
  • the receptacle for the carton is essentially formed by a drawing mandrel receptacle, which is rotatable at a specific position by, for example, 90 ° / 45 ° (or more or less), so that the carton is still rotated in the longitudinal axis in the turning star itself can be.
  • the rotation of the carton on the picking mandrel takes place in that the mandrel holder either has its own rotary drive or is guided along a slot, with which the desired rotation of the mandrel holder is accomplished automatically when the mandrel holder is guided past the backdrop.
  • the turning star 1 consists of a rotatable device with star-shaped arranged draw-cam 5, by means of which each packaging material can be received in passing a corresponding feed device for packaging material.
  • the packaging material thus received is carried past processing stations, such as a folding device, a sealing press and the like, so that the initially open packaging carton is folded at its rear end and then sealed and sealed and thus the bottom can form.
  • processing stations such as a folding device, a sealing press and the like
  • the tool facing the turning points tool for beverage modeling is essentially the same for both packages.
  • the turning device it is possible to use the same for the roofing of the beverage cartons device, wherein in advance the turn of the carton, for example, by 90 °, in the B style packaging, however, takes place so that the desired positionally correct feed to the tools is given for beverage replication.
  • each individual picking mandrel holder is provided with a stop which moves on rotation of the reversing starter on a cam disk.
  • This cam has in the direction of the turning star at a certain point an increase, so that the stop is guided by this increase so that at the same time the corresponding mandrel rotates about the predetermined by the height of the cam at this point angle.
  • the cam itself is interchangeable. If the cam is omitted and replaced by a disc with no angle of attack, so there is no rotation of a single mandrel holder upon rotation of the turning device.
  • the inventive design is technically very simple, but very effective and allows the first time a picking mandrel holder 5 with the rotation of a single drawing dome at a desired location.
  • the mandrel shots 5 - so the mandrel 5 - use to put on a box - before filling the box - from the outside a cap or a closure, wherein the mandrel 6 then forms a solid counter surface itself.
  • the cap is carried out in the manner of a terxo or spiked cap or other known cap in which by rotation of the cap first of the cardboard is broken from the outside to the inside / cut and then preferably the broken out (pushed out) piece of cardboard on the Firmly adheres to the inside of the cap and is removed after detaching the cap.
  • the particular advantage of this variant described above is that the cap can be placed with a very high positioning accuracy.
  • the cap is preferably welded to the carton by means of hot air.
  • the cap is preferably made of plastic.
  • the individual caps are initially presorted and then picked up by a tool and placed within a predetermined position of the mandrel 5 on the cardboard, but previously they were heated by hot air so that a safe and firm application is possible.
  • the cap is welded in the entire filling area, so that a sufficiently large aseptic closure for the cap is possible, especially since the cap does not touch the interior of the carton before opening the entire carton. Only by turning the cap a knife-like device is pressed into the box so that so that the box is opened.
  • the cap is applied during the turning station on the mandrel 5, which allows a very accurate positioning. Because the mandrel itself essentially - as shown in the drawings - allows a secure surface, the cap can also with sufficient Pressure on the cardboard to be applied without damaging the carton itself.
  • this described variant is feasible for both A-style packaging and B-style packaging with the described cap application.
  • the cardboard is pre-cut in a so-called "half-cut", so that the detachment of a part of this carton is facilitated.
  • the inventive method allows the cap application before filling the box and this can be a relatively high pressure force (corresponding to about 7 to 20 kilograms, preferably more than 10 kilograms) are applied, so that a secure cap application is possible.
  • both the cardboard, as well as the cap is heated prior to application in a continuous process by carton and cap are guided past a flow heating.
  • the cap as well as the cardboard, are heated before the cap application by means of hot compressed air or a pulsed heater.
  • a heating loop which is hollow on the inside, so that they can accommodate a certain volume of air. If then the heating of the cap and / or the carton take place, the heated air in the heating loop is brought by means of compressed air on the underside of the cap or the carton, so that dje desired parts of the cap are heated sufficiently to an application on the carton to allow. The same applies to the carton itself or to the region of the carton in which the cap is to be placed.
  • the described application of the cap on the cardboard in the mandrel 5 is particularly applicable for cardboard, in which an aseptic or ultra-clean or in some other way highly pure filling is required.
  • FIG. 5 shows a heating block 1, 2, 3, 4 for the carton heating and / or cap heating. It can be seen that a plurality of holes are arranged on a first outer ring and further small holes on a second inner ring. This heating block is brought exactly to the place of the carton, which is provided with the "half-cut" and on which the cap is then to be applied.
  • heating loops are formed and the heating itself can be effected in previously known ways, for example by a current resistance heater or the like. Similar to the illustrated heater (1, 2, 3, 4) for the carton, the heater for the cap is also formed, so that only the part of the cap which should come into direct contact with the carton is sufficiently heated.
  • the heat supply itself can be adjusted by a corresponding control mechanism in time in the desired manner, so that not only the time, but also the heating time and the amount of heating is optimal and thus a sufficient, safe application of the cap on the cardboard is possible without any impairment to accomplish the cap function.
  • the heating power for the cap in the desired case is different than the cardiac output for the cardboard.
  • caps in particular screw caps of various shapes, can be applied by means of hot air to the beverage cartons from the outside. If this happens in the mandrel, for example 2,500 to 4,000 caps per hour can be safely applied.
  • a particular advantage of the invention is that the execution of the entire filling station is not changed by the invention, because the cap is securely applied to the beverage carton before filling. This allows a simple implementation of the invention in an existing filling station.
  • the caps to be applied themselves are first aligned in the correct position from a loose bed by means of a sorting unit. Thereafter, the caps are separated and sufficiently heated in the manner described at the desired location, so that the secure connection of the cap with the beverage cartonage is possible.
  • a "finger device” For singling a "finger device" is preferably used, by means of which the cap is passed in the desired position for heating. The cap is then heated in the manner described and then conveyed by the finger in the next cycle in the application position. In the application, the cap is detected and pressed against the cardboard at the predetermined position. Following the application, the cap can be cooled by means of an ice water jet, and - if desired - and cooling liquid, such as ice water, can be introduced into the interior of the carton.
  • cooling with air is also possible instead of cooling with ice water.
  • a similar heater is also advantageous to use the bottom portion of the To heat cardboard for a short time, thus gluing this floor area to allow.
  • a heater and by means of pulsed air that is, a pulse having a certain amount of air and a certain heat content within the air, worked, so that not constantly warm air is blown in a particular area of the packaging machine, but only if one Amount of heat is used at a predetermined location, so as to heat a desired packaging portion of the entire package.
  • such a heater, such. B. for heating the bottom of the packaging unit consists of a heater having one or more heating elements and an air duct whose internal volume is preferably designed so that with a single air pulse, the desired amount of heated air and thus the desired amount of heat to the desired Part of the packaging can be blown.
  • Such heating is in FIG. 6 and such heating is either to be attached to one arm of the mandrel applicator, if desired, or such heating is placed at a particular location opposite an arm of the mandrel applicator at a particular location.
  • FIG. 7 shows an alternative version of the heater as they are already in FIG. 5 is shown or on FIG. 6 is shown, wherein the air outlet is angled from the air supply, so that such a heater can be used in an area of the machine that is otherwise difficult to achieve.
  • FIG. 8 shows an inner part of the heater with the meandering laid air pipe, so that through the inner volume of the air tube, which is heated by the heating elements, a predetermined heated air volume can be formed.
  • FIG. 9 Further details of such a heater are in FIG. 9 shown. Details of FIGS. 6 to 9 will not be further described here because they are self-explanatory to those skilled in the art from the drawings.
  • FIG. 10 shows an overview of a packaging machine according to the invention with a corresponding mandrel applicator and the operation of the cap heater.
  • the respective plastic caps to be heated are provided for the application by a sorting system (as shown) and are preferably fed to an applicator via a JetStream conveying path.
  • the applicator heats the caps by means of hot air and by means of the above-described heating, the cap and the packaging fuse under mechanical pressure.
  • the entire mandrel cap applicator is connected to the filling machine by means of screw connections.
  • the applicator is integrated into the cooling circuit of the filling machine.
  • a certain amount of air is to be pumped through the heater, this can also be done by picking up a prescribed amount of air (not yet heated) within a particular cylinder, similar to a normal bicycle air pump, and then using a cylinder pushed out within the piston and pressed into the heater and in their windpipes, and the piston movement itself, ie their speed and other movement parameters such as the entire Kolbenhubweg, can be determined how fast the heated air leaves the heater and how much air leaves the heater Thus, to bring the desired amount of heated air, as well as a desired amount of heat to the corresponding parts of the cap and / or the packaging unit and its parts.
  • the temperature of the heater can be preset and changed in the desired case, so as to be able to take in this way, if necessary, an influence on the sufficient amount of heat contained in the air, and at the same time be able to avoid unnecessary waste of energy.
  • the entire device described may be housed in a packaging machine in the part where already under aseptic conditions, ie under very sterile conditions, the filling can take place, ie z. B. the filling of juice or other drinks in the prefabricated packaging.
  • the invention now makes it possible for the first time, even in the sterile field of a packaging and filling machine, to further process appropriately sterilized materials such as prefabricated packages, as well as their associated caps, and to apply them to one another. This dramatically reduces both the cost of the entire package and the filling, without requiring more space than previously required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Closing Of Containers (AREA)
  • Making Paper Articles (AREA)
  • Container Filling Or Packaging Operations (AREA)
  • Attitude Control For Articles On Conveyors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft (eine Wendeeinrichtung) einen Mandrel mit einer Aufnahme für Kartons, insbesondere Verpackungskartons vom A-Style- oder vom B-Style-Typ. Mittels einer solchen Aufnahme kann ein Verpackungskarton oder entsprechendes Halbzeug hiervon aufgenommen werden, um dann diesen Karton an verschiedenen Weiterverarbeitungseinheiten vorbeizuführen.
  • Die Weiterverarbeitung kann darin bestehen, dass in einem bestimmten Verarbeitungsschritt der Boden der Verpackung in einer vorbestimmten Art und Weise gefaltet wird oder der Boden der Verpackung an einer Heizung vorbeigeführt wird, um somit den Boden zu dichten und zu versiegeln. Die Faltung des Bodens kann mittels einer entsprechenden Falzeinrichtung durchgeführt werden, die Aufheizung der Verpackung am Boden durch eine entsprechende Siegelpresse, so dass die von dem erfindungsgemäßen Wendestern transportierten Kartons in der Produktionslinie schon die richtige Ausrichtung für die weitere Linienverarbeitung haben und nicht mehr eigens gedreht werden müssen.
  • DE 3315 487 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eine Kartonenpackung. DE 2720907 betrifft ein Verfahren zum Füllen und zum Herstellen eines tubenartigen Behälters. US 6,256,964 bescheibt ein Verfahren zur Applikation einer Verschlußkappe von außen auf einen getränkekonton.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Applikation einer Verschlusskappe und Mandrels zur Herstellung einer Verpackung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Wendestern wird die Aufnahme für den Karton im Wesentlichen durch eine Ziehdornaufnahme gebildet, welche an einer bestimmten Stelle um beispielsweise 90°/45° (oder mehr oder weniger) drehbar ist, so dass der Karton noch im Wendestern selbst in der Längsachse gedreht werden kann.
  • Die Drehung des Kartons an der Ziehdornaufnahme erfolgt dadurch, dass die Ziehdornaufnahme entweder über einen eigenen Drehantrieb verfügt oder entlang einer Kulisse geführt wird, mit welcher die gewünschte Drehung der Ziehdornaufnahme automatisch bewerkstelligt wird, wenn die Ziehdornaufnahme an der Kulisse vorbeigeführt wird.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels zeichnerisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt:
  • Fig. 1
    die Einzelheit B aus Fg. 4f);
    Fig. 2
    eine detailliertere Teilansicht der Fig. 4e);
    Fig. 3
    die Einzelheit A der Fig. 4a);
    Fig. 4a) - f)
    verschiedene Ansichten des dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wendesterns;
    Fig. 5
    eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizblocks für die Kartonanfheizung.
  • Wie in Fig. 1-4 dargestellt, besteht der Wendestern 1 aus einer drehbaren Einrichtung mit sternförmig angeordneten Ziehdomaufnahmen 5, mittels denen jeweils Verpackungsmaterial bei Vorbeilaufen einer entsprechenden Zuführvorrichtung für Verpackungsmaterial aufnehmbar ist. Bei der weiteren Drehung des Wendestems 1 wird das so aufgenommene Verpackungsmaterial an Verarbeitungsstationen vorbeigeführt, beispielsweise an einer Falzeinrichtung, an einer Siegelpresse und dergl., so dass der zunächst noch offene Verpackungskarton an seinem hinteren Ende gefaltet und dann gedichtet und versiegelt wird und somit den Boden bilden kann. beispielsweise den Boden eines Kartons zur Aufnahme von Flüssigkeiten (z. B. Milch). Bei der weiteren Drehung des Wendestems 1 erfolgt auch eine Drehung des Ziehdoms 6, so dass das Verpackungsmaterial in einer Richtung vom Ziehdorn 6 dann mit der Wendeeinrichtung abgenommen werden kann, der gleichzeitig der richtigen Ausrichtung entspricht, wie die für den weiteren Transport der Verpackungsmateriale in der Produktionslinie notwendig ist.
  • Die Drehung der Ziehdornaufnahme 5, beispielsweise um exakt 90°/45°, erfolgt über eine Kurvenscheibe (Kulisse) K (siehe Fig. 4d). Es ist zwar durchaus möglich, dass die Ziehdornaufnahme 5 auch einen eigenen Antrieb aufweisen könnte, allerdings ist die beschriebene Lösung mit der Kulisse einfacher und billiger, zumal bei Entfernung der Kurvenscheibe die Einrichtung auch für die Verarbeitung von A-Style-Verpackungen eingesetzt werden kann, bei welchen eine Drehung um den vorbeschriebenen Winkel nicht notwendig ist.
  • Soweit in der vorliegenden Anmeldung A-Style- bzw. B-Style-Verpackungen erwähnt sind, handelt es sich hierbei um bekannte Verpackungen von Getränkekartons, die sich im Wesentlichen dadurch unterscheiden, dass die übereinanderlappenden Falzkanten zur Dachbildung des Kartons einmal in einem Winkel ungleich der Falzkantenausbildung geknickt werden müssen (A-Style) und somit nicht der Dachschräge folgen und ein anderes Mal innerhalb der Dachschräge des Kartondachs liegen (B-Style).
  • Das den Wendestellen gegenüberstehende Werkzeug zur Getränkedachbildung ist bei beiden Verpackungen im Wesentlichen gleich. Durch die Wendeeinrichtung ist es aber möglich, die für die Dachbildung der Getränkekartons gleiche Einrichtung zu verwenden, wobei vorab die Wendung des Kartons, beispielsweise um 90°, bei der B-Style-Verpackung jedoch so erfolgt, dass die gewünschte lagerichtige Zuführung an die Werkzeuge zur Getränkedachbildung gegeben ist.
  • In den beigefügten Zeichnungen sind einzelne Elemente der Wendeeinrichtung in für den Fachmann verständlicher Weise gezeigt.
  • Zu sehen ist insbesondere, wie jede einzelne Ziehdornaufnahme mit einem Anschlag versehen ist, welcher sich bei Drehung des Wendestems auf einer Kurvenscheibe bewegt. Diese Kurvenscheibe weist in Richtung des Wendesterns an einer bestimmten Stelle eine Erhöhung auf, so dass der Anschlag durch diese Erhöhung so geführt wird, dass sich dabei gleichzeitig der entsprechende Ziehdorn um den durch die Höhe der Kurvenscheibe an dieser Stelle vorbestimmten Winkel dreht.
  • Die Kurvenscheibe selbst ist auswechselbar. Wird die Kurvenscheibe weggelassen und durch eine Scheibe ohne Anstellwinkel ersetzt, so gibt es keine Drehung einer einzelnen Ziehdornaufnahme bei Drehung der Wendeeinrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Ausführung ist technisch sehr einfach, jedoch sehr wirkungsvoll und ermöglicht erstmals eine Ziehdornaufnahme 5 mit der Drehung eines einzelnen Ziehdoms an einer gewünschten Stelle.
  • Wie beschrieben, wird die Wendung eines einzelnen Ziehdoms durch die beschriebene Kurvenscheibe bewirkt. Im Nachfolgenden wird nunmehr dargestellt, wie ohne die Wendeeinrichtung des Mandrels auch eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht, diesen Mandrel einzusetzen.
  • Diese weitere alternative Möglichkeit besteht darin (natürlich kann diese auch zusammen mit der Wendeeinrichtung eingesetzt werden), die Ziehdornaufnahmen 5 - also den Mandrel 5 - dazu einzusetzen, auf einen Karton - vor Befüllung des Kartons - von außen eine Kappe bzw. einen Verschluss aufzusetzen, wobei der Ziehdorn 6 dann selbst eine feste Gegenfläche bildet. Bevorzugt ist die Kappe nach Art einer Terxo- oder Spike-Kappe oder einer sonstigen bekannten Kappe ausgeführt, bei welcher durch Drehung der Kappe zunächst der Karton von außen nach innen durchbrochen/durchschnitten wird und dann bevorzugt das herausgebrochene (herausgedrückte) Stück des Kartons an der Kappeninnenseite fest haftet und nach Ablösung des Kappenverschlusses weggenommen wird. Der besondere Vorteil dieser vorbeschriebenen Variante besteht darin, dass mit einer sehr hohen Positioniergenauigkeit die Kappe aufgesetzt werden kann. Die Kappe wird bevorzugt mittels Heißluft mit dem Karton verschweißt. Die Kappe ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Die einzelnen Kappen werden zunächst vorsortiert und dann von einem Werkzeug aufgegriffen und innerhalb einer vorbestimmten Position des Mandrels 5 auf den Karton aufgesetzt, zuvor wurden sie jedoch mittels Heißluft so erwärmt, dass eine sichere und feste Applikation möglich ist.
  • Mithin ist es möglich, dass die Kappe im ganzen Füllbereich aufgeschweißt wird, so dass ein hinreichend großer aseptischer Abschluss für die Kappe möglich ist, zumal die Kappe nicht vor dem Öffnen des gesamten Kartons den Innenraum des Kartons berührt. Erst durch das Verdrehen der Kappe wird eine messerartige Vorrichtung in den Karton eingedrückt, so dass damit der Karton geöffnet wird.
  • Der besondere Vorteil besteht darin, dass die Kappe während der Wendestation auf dem Mandrel 5 appliziert wird, was eine sehr genaue Positionierung erlaubt. Weil der Mandrel selbst im Wesentlichen - wie in den Zeichnungen dargestellt - eine sichere Unterlage ermöglicht, kann die Kappe auch mit hinreichendem Druck auf dem Karton aufgebracht werden, ohne den Karton selbst zu beschädigen.
  • Grundsätzlich ist diese beschriebene Variante sowohl für eine Verpackung nach A-Style, wie auch nach B-Style mit der beschriebenen Kappenapplikation durchführbar. In dem Bereich, in dem die Kappe aufgesetzt wird, ist der Karton in einem sogenannten "Half-Cut" vorgestanzt, so dass die Loslösung eines Teils dieses Kartons erleichtert wird.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass es zwar grundsätzlich bekannt ist, Kappen von außen auf den Karton aufzusetzen, dies geschieht bislang aber auf einen gefüllten Karton und dann direkt an der schrägen Dachebene. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt jedoch die Kappenapplikation vor der Befüllung des Kartons und hierbei kann eine relativ hohe Andruckkraft (entsprechend etwa 7 bis 20 Kilogramm, bevorzugt mehr als 10 Kilogramm) aufgebracht werden, so dass eine sichere Kappenapplikation möglich ist.
  • Bei der bisherigen Kappenapplikation im Stand der Technik wird sowohl der Karton, wie auch die Kappe vor der Applikation im Durchlaufverfahren beheizt, indem Karton und Kappe an einer Durchströmheizung vorbeigeführt werden.
  • Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die Kappe, wie aber auch der Karton vor der Kappenapplikation mittels heißer Pressluft bzw. einer gepulsten Heizung aufgeheizt werden.
  • Hierzu ist in einem Metallblock oder einem Block eines anderen Materials, z, B. in einem Stahlblock (Fig. 5; 1, 2, 3, 4), eine Heizschleife eingebracht, welche innenseitig hohl ist, so dass sie ein bestimmtes Luftvolumen aufnehmen kann. Soll dann die Aufheizung der Kappe und/oder des Kartons erfolgen, so wird die in der Heizschleife erwärmte Luft mittels Pressluft auf die Unterseite der Kappe bzw. des Kartons gebracht, so dass dje gewünschten Partien der Kappe hinreichend erwärmt werden, um eine Applikation auf dem Karton zu erlauben. Gleiches gilt auch für den Karton selbst bzw. für die Region des Kartons, in dem die Kappe aufgesetzt werden soll.
  • Mit dieser beschriebenen, "gepulsten" Heizung wird also Wärme auf die Kappe und/oder den Karton nur dann aufgebracht, wenn dies notwendig ist und darüber hinaus kann auf diese Art und Weise verhindert werden, dass unnötig Wärme entweicht und ein unkontrolliertes Erwärmen von Kappe und/oder Karton erfolgt, was letztlich zu Lasten des Kartons oder der Applikation gehen könnte, insbesondere dann, wenn durch die Applikation aufgrund zu starker Wärmeeinwirkung der Bereich, in dem der "Half-Cut" aufgebracht ist, ein Durchschmelzen des Kartons (also eine unerwünschte Öffnung des Kartons) verhindert wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei wiederum die Tatsache, dass die Kappenapplikation und damit die Kartonbeheizung auf dem Mandrel 5 stattfindet, was ein Durchstoßen bzw. eine ungewünschte Öffnung des "Half-Cut-Bereichs" vermeidet.
  • Die beschriebene Applikation der Kappe auf dem Karton im Mandrel 5 ist besonders für Kartonagen anwendbar, bei denen eine aseptische bzw. ultra-cleane oder auf eine andere Art und Weise hochreine Abfüllung erforderlich ist.
  • Die weitere Figur 5 zeigt einen Heizblock 1, 2, 3, 4 für die Kartonaufheizung und/oder Kappenheizung. Hierbei ist zu sehen, dass mehrere Löcher auf einem ersten äußeren Ring und weitere kleine Löcher auf einem zweiten inneren Ring angeordnet sind. Dieser Heizblock wird genau auf die Stelle des Kartons gebracht, der mit dem "Half-Cut" versehen ist und auf dem dann die Kappe appliziert werden soll.
  • Durch einen Innenring des "Half-Cut" ist auch zu erkennen, dass die Kappe nicht nur in ihrem äußeren umlaufenden Rand auf der Kartonage appliziert wird, sondern auch mit dem inneren "Auswerfer", also dem Teil, welches dann den inneren "Half-Cut-Bereich" bei Öffnung der Kappe nach innen wegdrückt (oder durchschneidet) und diesen Teil bei Ablösung der Kappe mitnimmt.
  • Innerhalb des Blocks 1, 2, 3, 4 sind Heizschleifen ausgebildet und die Aufheizung selbst kann auf bisher bekanntem Wege, beispielsweise durch eine Stromwiderstandsheizung oder dergleichen, bewirkt werden. Ähnlich wie die dargestellte Heizung (1, 2, 3, 4) für den Karton ist auch die Heizeinrichtung für die Kappe ausgebildet, so dass nur der Teil der Kappe hinreichend erwärmt wird, der in direkten Kontakt mit der Kartonage kommen soll.
  • Die Wärmezuführung selbst kann durch einen entsprechenden Steuermechanismus zeitlich in der gewünschten Weise eingestellt werden, so dass nicht nur der Zeitpunkt, sondern auch die Heizdauer und die Heizmenge optimal ist und mithin eine hinreichende, sichere Applikation der Kappe auf der Kartonage möglich ist, ohne eine Beeinträchtigung der Kappenfunktion zu bewerkstelligen.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Heizleistung für die Kappe im gewünschtten Fall eine andere ist als die Herzleistung für die Kartonage.
  • Wie beschrieben, können also Kappen, insbesondere Schraubkappen der verschiedensten Form, mittels Heißluft auf die Getränkekartons von außen appliziert werden. Geschieht dies im Mandrel, so können beispielsweise 2.500 bis 4000 Kappen pro Stunde sicher appliziert werden. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist dabei, dass die Ausführung der gesamten Füllstation durch die Erfindung nicht verändert wird, weil die Kappe schon vor der Befüllung sicher auf dem Getränkekarton appliziert wird. Dies erlaubt eine einfache Implementierung der Erfindung in einer bestehenden Abfüllstation.
  • Die zu applizierenden Kappen selbst werden zunächst aus einer losen Schüttung heraus mittels einer Sortiereinheit lagerichtig ausgerichtet. Hiernach werden die Kappen vereinzelt und in der beschriebenen Weise an der gewünschten Stelle hinreichend erwärmt, so dass die sichere Verbindung der Kappe mit der Getränkekartonage möglich ist.
  • Für die Vereinzelung wird bevorzugt eine "Fingereinrichtung" eingesetzt, mittels der die Kappe in der gewünschten Position zur Heizung geleitet wird. Die Kappe wird dann in der beschriebenen Weise erhitzt und dann im nächsten Zyklus mittels des Fingers in die Applikationsposition befördert. Bei der Applikation wird die Kappe erfasst und gegen die Kartonage an der vorbestimmten Position gedrückt. Im Anschluss an die Applikation kann auch die Kappe mittels einem Eiswasserstrahl gekühlt werden, wobei - falls es gewünscht ist - auch Kühlflüssigkeit, wie Eiswasser, in das Innere des Kartons eingebracht werden kann.
  • Statt der Kühlung mit Eiswasser ist selbstverständlich auch die Kühlung mit Luft möglich.
  • Soweit zuvor beschrieben wurde wie eine Wärmezuführung erfolgen kann, mittels der die Kappe und/oder die Kartonage, dort wo die Kappe aufgesetzt wird, erwärmt wird, ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass eine ähnliche Heizvorrichtung auch vorteilhaft einzusetzen ist, um den Bodenbereich der Kartonage kurzzeitig zu erwärmen, um somit ein Verkleben dieses Bodenbereichs zu erlauben. Auch hierbei wird mittels einer Heizeinrichtung und mittels gepulster Luft, also eines Pulses, der eine bestimmte Luftmenge und einen bestimmten Wärmeinhalt innerhalb der Luftmenge aufweist, gearbeitet, so dass nicht ständig Warmluft in einem bestimmten Bereich der Verpackungsmaschine geblasen wird, sondern nur dann, wenn eine Wärmemenge an einem vorbestimmten Ort gebraucht wird, um somit einen gewünschten Verpackungsabschnitt der gesamten Verpackung zu erwärmen.
  • Auch eine solche Heizung, wie z. B. zum Aufheizen des Bodens der Verpackungseinheit besteht aus einer Heizung, die ein oder mehrere Heizstäbe aufweist sowie einen Luftkanal, dessen Innenvolumen bevorzugt so ausgelegt ist, dass mit einem einzigen Luftpuls die gewünschte Menge an erwärmter Luft und damit auch die gewünschte Wärmemenge auf den gewünschten Teil der Verpackung geblasen werden kann.
  • Eine solche Heizung ist in Figur 6 gezeigt und eine solche Heizung ist entweder an einem Arm des Mandrel-Applikators anzubringen, falls dies gewünscht ist oder eine solche Heizung wird an einer bestimmten Stelle, der einem Arm des Mandrel-Applikators an einer bestimmten Stelle gegenüberliegt, angeordnet.
  • Figur 7 zeigt eine alternative Ausführung der Heizung wie sie bereits in Figur 5 dargestellt ist bzw. auf Figur 6 gezeigt ist, wobei der Luftaustritt abgewinkelt von der Luftzuführung ist, so dass eine solche Heizung auch in einem Bereich der Maschine eingesetzt werden kann, der sonst schlecht zu erreichen ist.
  • Figur 8 zeigt einen Innenteil der Heizung mit dem mäanderförmig verlegten Luftrohr, so dass durch das Innenvolumen des Luftrohrs, welches sich durch die Heizstäbe erwärmt, ein vorbestimmtes erwärmtes Luftvolumen ausgebildet werden kann.
  • Weitere Details einer solchen Heizung sind in Figur 9 gezeigt. Einzelheiten der Figuren 6 bis 9 werden hier nicht weiter beschrieben, weil sie für den Fachmann aus den Zeichnungen selbsterklärend sind.
  • Figur 10 zeigt eine Übersichtsdarstellung über eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine mit einem entsprechenden Mandrel-Applikator und die Funktionsweise der Kappenheizung. Die jeweils zu erwärmenden Kunststoffkappen werden für die Applikation von einem Sortiersystem (wie dargestellt) bereitgestellt und bevorzugt über eine JetStream-Förderstrecke einem Applikator zugeführt. Der Applikator erhitzt die Kappen mittels heißer Luft und mittels der vorbeschriebenen Heizung verschmelzen die Kappe und die Verpackung unter mechanischem Druck.
  • Mittels einer Bedienung, im vorliegenden Fall eines Touch Panels, können einzelne Werte der Kappen-Applikation eingestellt und gesteuert werden.
  • Der gesamte Mandrel-Kappen-Applikator ist mittels Schraubverbindungen mit der Füllmaschine verbunden. Der Applikator ist dabei in den Kühlkreislauf der Füllmaschine eingebunden.
  • Wenn eine bestimmte Menge Luft durch die Heizung gepumpt werden soll, so kann dies auch dadurch geschehen, indem ähnlich wie bei einer normalen Fahrradluftpumpe innerhalb eines bestimmten Zylinders eine vorbeschriebene Menge an Luft (noch nicht erwärmt) aufgenommen wird und diese Luft wird dann mittels eines Zylinders innerhalb des Kolbens herausgedrückt und in die Heizung und in deren Luftröhren hineingedrückt, und über die Kolbenbewegung selbst, also deren Schnelligkeit und sonstigen Bewegungsparameter wie den gesamten Kolbenhubweg, kann vorbestimmt werden, wie schnell die erwärmte Luft die Heizung verlässt und wie viel Luft die Heizung verlässt, um somit die gewünschte Menge an erwärmter Luft, wie auch eine gewünschte Menge an Wärme auf die entsprechenden Teile der Kappe und/oder der Verpackungseinheit und deren Teile zu bringen.
  • Gleichzeitig ist selbstverständlich auch die Temperatur der Heizung voreinstellbar und im gewünschten Fall veränderbar, um somit auf diese Weise im Bedarfsfall einen Einfluss auf die ausreichende Wärmemenge, die in der Luft enthalten ist, nehmen zu können und gleichzeitig eine überflüssige Verschwendung von Energie vermeiden zu können.
  • Die gesamte beschriebene Einrichtung kann bei einer Verpackungsmaschine auch in dem Teil untergebracht sein, wo bereits unter aseptischen Bedingungen, also unter sehr sterilen Bedingungen, die Abfüllung erfolgen kann, also z. B. die Abfüllung von Saft oder sonstigen Getränken in die vorgefertigte Verpackung.
  • Von besonderem Vorteil dabei ist, dass die Verpackungen im sterilen Bereich gefertigt werden und nicht mehr wie bisher nach ihrer Fertigstellung, also Knicken und Verbinden, vor Abfüllung nochmals separat aufwendig sterilisiert werden müssen. Letzteres geschieht regelmäßig mit Wasserstoffperoxid oder anderen Ingredienzien, die ein Bakterienwachstum sofort beenden.
  • Die Erfindung erlaubt es nunmehr erstmals, auch im sterilen Bereich einer Verpackungs- und Abfüllmaschine, entsprechend sterilisierte Materialien wie vorgefertigte Verpackungen, wie auch deren zugehörige Kappen weiterzuverarbeiten und miteinander zu applizieren. Dies verringert dramatisch sowohl die Kosten der gesamten Verpackung als auch die der Abfüllung, ohne dass hierzu mehr Platz als bisher benötigt wird.

Claims (6)

  1. Mandrel (5) zur Herstellung einer einen Karton aufweisenden Verpackung, mit einer Einrichtung zum Erfassen einer Kappe und einer weiteren Einrichtung zur Applikation der Kappe von außen auf den Karton in dem Mandrel (5),
    wobei eine erste Heizeinrichtung zum Aufheizen der Unterseite der Kappe und bevorzugt eine zweite Heizeinrichtung zum Aufheizen des Kartons im Bereich der Applikationsfläche ausgebildet ist,
    wobei die Heizeinrichtungen aus einem Metallblock bestehen, innerhalb dessen eine Heizschleife eingebracht ist, welche innenseitig hohl ist, so dass sie ein bestimmtes Luftvolumen aufnehmen kann und dass die in der Heizschleife erwärmte Luft mittels Pressluft durch Öffnungen der Heizeinrichtung auf die Unterseite der Kappe bzw. des Kartons im Bereich der Applikationsfläche transportiert wird.
  2. Verfahren zur Applikation einer Verschlusskappe von außen auf einen Karton mittels eines Mandrels zur Herstellung einer Verpackung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe vor Befüllung des Kartons mit einem Getränkeinhalt in dem Mandrel (5) auf den Getränkekarton appliziert wird.
  3. Mandrel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Mandrel Teil eines Wendesterns ist.
  4. Mandrel nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Mandrel um 90° drehbar im Wendestern gelagert ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach der Applikation der Kappe auf dem Karton die Kappe mittels eines Eiswasserstrahls oder mit Luft gekühlt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Applikation der Kappe auf dem Karton sowohl die Kappe als auch der Karton, dort, wo die Kappe aufgesetzt wird, erwärmt wird und dass mittels Heizeinrichtungen gepulste Luft, also ein Puls, der eine bestimmte Luftmenge und einen bestimmten Wärmeinhalt innerhalb der Luftmenge aufweist, auf Kappe und Karton gebracht wird.
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