EP3793908A1 - Abrollen einer folienrolle in einer verpackungsmaschine - Google Patents

Abrollen einer folienrolle in einer verpackungsmaschine

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EP3793908A1
EP3793908A1 EP19728327.8A EP19728327A EP3793908A1 EP 3793908 A1 EP3793908 A1 EP 3793908A1 EP 19728327 A EP19728327 A EP 19728327A EP 3793908 A1 EP3793908 A1 EP 3793908A1
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EP
European Patent Office
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film web
supply roll
packaging machine
film
motor
Prior art date
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Pending
Application number
EP19728327.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen REHN
Frank SABATO
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GEA Food Solutions Germany GmbH
Original Assignee
GEA Food Solutions Germany GmbH
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, die eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn formt, die dann mit einem Verpackungsgut befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation eine Oberfolienbahn an die Unterfolienbahn gesiegelt wird, wobei die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils von einer Vorratsrolle abgerollt werden und die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils mittels eines Tänzers gespannt sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung.

Description

Abrollen einer Folienrolle in einer Verpackungsmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, die eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der
Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn formt, die dann mit einem Verpackungsgut befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation eine Oberfolienbahn an die Unterfolienbahn gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn jeweils von einer Vorratsrolle abgerollt werden und die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils mittels eines Tänzers gespannt sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
Verpackung.
Derartige Verpackungsmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Verpackungsmaschinen wird eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abgerollt und vorzugsweise intermittierend entlang der Verpackungsmaschine transportiert. In einer Formstation wird zunächst eine Verpackungsmulde in die Unterfolienbahn geformt, die anschließend mit einem Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, befüllt wird. Anschließend wird die Verpackungsmulde in einer Siegelstation mit einer Oberfolie, die an die Unterfolie gesiegelt wird, verschlossen. Die Folienbahn wird dabei ebenfalls von einer Vorratsrolle abgerollt. Zwischen der Vorratsrolle und der Siegelstation ist dabei ein Tänzer vorgesehen, der an den Vorzug, den die Unterfolienbahn bei einem Vorschub macht, angepasst sein muss.
Beispielsweise offenbart die WO 2012/116823 solche Verpackungsmaschinen, bei denen eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abgerollt und vorzugsweise intermittierend entlang der Verpackungsmaschine transportiert wird. In einer Formstation wird zunächst eine Verpackungsmulde in die Unterfolienbahn geformt, die anschließend mit einem
Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, befüllt wird. Anschließend wird die Verpackungsmulde in einer Siegelstation mit einer Oberfolie, die an die Unterfolie gesiegelt wird, verschlossen. Die Folienbahn wird dabei ebenfalls von einer Vorratsrolle abgerollt. Zwischen der Vorratsrolle und der Siegelstation ist dabei ein Tänzer vorgesehen, der an den Vorzug, den die Unterfolienbahn bei einem Vorschub macht, angepasst sein muss. Dafür musste in der Vergangenheit jeweils ein für die Verpackungsmaschine individuell ausgelegter Tänzer zur Verfügung gestellt werden, was sich als sehr aufwändig
herausgestellt hat. Zudem war die Warenbahnspannung Prinzip-bedingten Schwankungen unterworfen, was nachteilig sein konnte. Die Abrollbewegung der Folien wurde vorzugsweise durch den Vorschub der Verpackungsmaschine und die vom Tänzer erzeugte Spannkraft in der Folie erzeugt.
Die WO 2016087169 A1 lehrt eine verbesserte Ausführung mit Rotationstänzer, wobei die Oberfolienbahn von einer Vorratsrolle abgerollt wird und stromabwärts von der Vorratsrolle ein Tänzer vorgesehen ist, der vorzugsweise zwei Rollen aufweist, die an einem Gestänge vorgesehen sind, das sich von einem Drehantrieb angetrieben um eine Drehachse dreht und dadurch eine gewisse Länge an Folienbahn speichert und/oder eine gewünschte Spannung in der Folienbahn erzeugt.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine mit einem Tänzer und ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung zur Verfügung zu stellen, deren/dessen Anwendungsbereich deutlich erweitert ist und/oder Spannungen in der jeweiligen Folienbahn deutlich reduziert sind.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Verpackungsmaschine, die eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn formt, die dann mit einem Verpackungsgut befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation eine Oberfolienbahn an die Unterfolienbahn gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn jeweils von einer Vorratsrolle abgerollt werden und die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils mittels eines Tänzers gespannt sind, wobei die Vorratsrolle mittels eines Motors angetrieben ist, dessen Parameter, insbesondere Drehzahl und/oder Drehmoment, anhand der Parameter der jeweiligen Vorratsrolle einstellbar sind.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für den anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Merkmale, die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind, können in die anderen Gegenstände aufgenommen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, bei der eine Unterfolienbahn, insbesondere eine Kunststofffolienbahn, die vorzugsweise eine Breite zwischen 200 mm und 1 m und mehr aufweist, von einer Vorratsrolle abgerollt und vorzugsweise
intermittierend/taktweise entlang der Verpackungsmaschine transportiert wird. In einer Formstation wird diese Unterfolienbahn dann zunächst erwärmt und mittels eines
Tiefziehwerkzeugs werden Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn geformt. In der Regel werden mehrere Verpackungsmulden, die in einem sogenannten Format angeordnet sind, gleichzeitig geformt und im Folgenden gleichzeitig entlang der Verpackungsmaschine transportiert. Nachfolgend wird jede Verpackungsmulde mit einem Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, wie beispielsweise Wurst, Schinken oder Käse, befüllt und in einem nächsten Schritt in einer Siegelstation mit einer Oberfolie verschlossen, wobei die Oberfolie in der Regel an die Unterfolienbahn gesiegelt wird. Der Fachmann versteht, dass das Verpackungsgut auch in ungeformte Folien gefüllt/gelegt werden kann.
Anschließend wird die so fertiggestellte Verpackung vereinzelt. Die Oberfolienbahn wird ebenfalls von einer Vorratsrolle abgerollt. Bezogen auf die Transportrichtung der jeweiligen Folienbahn befindet sich stromabwärts von wenigstens einer Vorratsrolle ein Tänzer, der die Spannung in der Folienbahn zumindest im Wesentlichen konstant hält. Bei dem Tänzer kann es sich beispielsweise um einen Linear- oder einen Rotationstänzer oder einen
Schwenkarmtänzer handeln.
Die Anzahl der gleichzeitig hergestellten Verpackungen und deren Länge oder Breite bestimmen die Länge des Vorschubs bei einem Takt, wobei bis 3 Meter durchaus üblich sind.
Erfindungsgemäß ist mindestens eine, vorzugsweise beide Vorratsrolle(n) mittels eines Motors angetrieben, dessen Parameter, insbesondere Drehzahl und/oder Drehmoment, anhand der Parameter der jeweiligen Vorratsrolle einstellbar sind.
Beispielsweise werden der Kerndurchmesser der Rolle, die Folienbreite, die Foliendicke, die Folienlänge, das ursprünglich und/oder aktuelle Gewicht der Vorratsrolle, der ursprüngliche und/oder aktuelle Durchmesser der Vorratsrolle und/oder das spezifische Foliengewicht berücksichtigt. Anhand eines oder mehrerer dieser Parameter der jeweiligen Vorratsrolle wird das, aktuell benötigte Drehmoment bzw. die benötigte Drehgeschwindigkeit errechnet und der Motor entsprechend gesteuert/geregelt, insbesondere um die für einen
Takt/Vorschub benötigte Folienlänge zur Verfügung zu stellen.
Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine hat den Vorteil, dass sehr geringe aber auch sehr große Vorschublängen realisiert werden können, ohne dass die Folie mechanisch stark beansprucht, beispielsweise gereckt wird. Vorschublängen von wenigen mm bis zu 3 Metern oder mehr sind problemlos realisierbar. Der Antrieb der jeweiligen Vorratsrolle wird vorzugsweise bereits ab einem Vorschub von 0,1 mm aktiviert. Im Bereich der Oberfolie und/oder Unterfolie kann auf eine Folienbremse beispielsweise zur Ausrichtung von
Druckmarken verzichtet werden. Auch kann auf eine Rollenbremse verzichtet werden, da der Motor selbst auch die Bremswirkung erzeugt, wonach durch eine bisherige Rollenbremse üblicher und ungewollter Abrieb entfällt. Mit der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine lassen sich sehr dünne Folien verarbeiten.
Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine ein Mittel auf, das die Geschwindigkeit der jeweiligen Folienbahn, insbesondere der Unterfolienbahn, vorzugsweise den
Geschwindigkeitsverlauf während eines Vorzugs/Vorschubs erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann die Geschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeitsverlauf als Daten und/oder Datensatz in einer Steuerung der Verpackungsmaschine hinterlegt sein. Die Geschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeitsverlauf werden vorzugsweise bei der Steuerung/Regelung des Antriebsmotors der jeweiligen Vorratsrolle berücksichtigt.
Vorzugsweise ist der Motor ein Servomotor oder ein Torque-Motor. Vorzugsweise weist der Motor ein Mittel, beispielsweise einen Inkrementalgeber auf, mit dem die Drehstellung der Abtriebswelle des Motors erfassbar ist. Vorzugsweise ist der Motor ein Direktmotor, d.h. ein Motor, der drehfest bzw. torsionssteif mit der Welle, auf der die jeweilige Vorratsrolle gelagert ist, verbunden ist. Alternativ ist zwischen dem Motor und der Welle, auf der die Vorratsrolle gelagert ist, eine steif ausgelegte Verbindung, beispielsweise ein Zahnriemen vorgesehen.
Ein Torque-Motor ist ein auf hohe Drehmomente optimierter Servomotor. Torque-Motoren werden üblicherweise als bürstenlose Gleichstrommotoren gebaut. Teilweise werden aber auch geschaltete Reluktanz-Motoren als Torque-Motor bezeichnet.
Torque-Motoren sind Außenläufer (Stator innen, Rotor ("Läufer") außen) oder Innenläufer (Rotor innen, Stator außen). Außenläufer sind bei Torque-Motoren bevorzugt, da bei ihnen aufgrund der unten dargestellten Zusammenhänge bei gleicher Baugröße ein größeres Drehmoment zur Verfügung steht. Das große Antriebsmoment von Torque-Motoren ermöglicht große Beschleunigungen und führt zu einer hohen Dynamik des Systems.
Torque-Motoren haben eine höhere Antriebssteifigkeit als klassische Motor-Getriebe- Einheiten und vorzugsweiser kein Verdrehspiel. Damit ergeben sich bessere
Regeleigenschaften durch verringerte Störgrößen und eine erhöhte Wiederholgenauigkeit.
Bei großen Vorratsrollendurchmessers werden hohe Drehmomente sowie bei kleinen Vorratsrollendurchmesser hohe Drehzahlen benötigt, um die Folienrolle entsprechend der Vorzugsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine anzutreiben. Beides kann mit einem Servo- und/oder Torque-Motor realisiert werden.
Vorzugsweise weist der Tänzer, der stromabwärts von der jeweiligen Vorratsrolle
vorgesehen ist, einen Bewegungsgeber, insbesondere Drehgeber, auf. Das Signal dieses Bewegungsgebers wird vorzugsweise zur Regelung/Steuerung des Motors verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird das Signal dieses Bewegungsgebers, im Zusammenspiel mit dem Inkrementalgeber des Antriebsmotors der jeweiligen Vorratsrolle dazu eingesetzt, um den Durchmesser der Vorratsrolle, insbesondere den Anfangsdurchmesser nach einem Vorratsrollenwechsel zu bestimmen. Dadurch kann bei einem Vorratsrollenwechsel automatisch der Durchmesser ermittelt werden, ohne dass von einem Werker gemessen werden muss. Dieser Wert wird dann bei der Einstellung der Parameter des Antriebsmotors der Antriebswelle der Vorratsrolle berücksichtigt. Vorzugsweise wird auch im Betrieb, bei, vor oder nach jedem Takt oder nach einer bestimmten Anzahl von Takten der aktuelle
Durchmesser der Folienrolle ermittelt und bei der Einstellung der Parameter des Antriebs der Vorratsrolle, insbesondere bei der Einstellung des Drehmoments, der Geschwindigkeit und/oder bei der Anzahl der Inkremente, die sich die Antriebswelle der Vorratsrolle drehen soll, berücksichtigt. Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung des Rollendurchmessers bei jedem Vorzug/Vorschub, wobei die Regelung/Steuerung aber nicht bei jedem Takt einen
aktualisierten Wert berücksichtigt, sondern seltener, beispielsweise nur jeden 3 - 7 Takt und dann ganz besonders bevorzugt einen Mittelwert aus den Messungen bildet, beispielsweise um eine Fehlberechnung zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Welle an beiden Enden gelagert, wobei eine Lagerung vorzugsweise schwenkbar, beispielsweise um eine vertikale Achse schwenkbar, vorgesehen ist, um einen Vorratsrollenwechsel einfach durchführen zu können.
Noch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verpackungsmaschine, die eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn vorzugsweise formt, die dann mit einem Verpackungsgut befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation eine Oberfolienbahn an die
Unterfolienbahn gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn jeweils von einer Vorratsrolle abgerollt werden und die Vorratsrolle auf einer Welle drehbar gelagert ist, wobei durch die Drehung eine Folienbahn in eine Laufrichtung abgerollt wird, und wobei die Welle entlang ihrer Längsmittelachse verschieblich vorgesehen ist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für den anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Merkmale, die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind, können in die anderen Gegenstände aufgenommen werden. Vorzugsweise wird die Welle während der Produktion längsverschoben, insbesondere um eine Kante der Folienbahn beispielsweise relativ zu dem Rahmen der Verpackungsmaschine und/oder zu dem Folientransport auszurichten.
Die Welle kann relativ zu ihrer Lagerung und/oder die Lagerung relativ zu dem Rahmen der Verpackungsmaschine verschoben werden.
Vorzugsweise erfolgt die Verstellung der Welle durch einen Stellantrieb.
Vorzugsweise wird die Welle von einem Motor, insbesondere einem Torquemotor angetrieben. Dieser Motor kann ortsfest vorgesehen sein oder gemeinsam mit der Welle mitverschoben werden. Für den Fall, dass der Motor ortsfest vorgesehen ist, ist zwischen der Welle und dem Motor vorzugsweise eine Kupplung, insbesondere eine Schiebekupplung vorgesehen.
Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine einen Sensor auf, der die Lage der
Folienbahn, beispielsweise relativ zu dem Rahmen der Verpackungsmaschine oder dem Transportmittel der Folienbahn erkennt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sensor um ein Bahnkantenerkennungsmittel.
Vorzugsweise steuert/regelt der Sensor den Stellantrieb, der die Welle längsverschiebt.
Weiterhin gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung einer Verpackung mit einer Verpackungsmaschine, die eine Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn vorzugsweise formt, die dann mit einem Verpackungsgut befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation eine Oberfolienbahn an die Unterfolienbahn gesiegelt wird und die Unter - und die
Oberfolienbahn jeweils von einer Vorratsrolle abgerollt werden und die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils mittels eines Tänzers gespannt sind, wobei die Vorratsrolle mittels eines Motors angetrieben abgerollt wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für den anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Merkmale, die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind, können in die anderen Gegenstände aufgenommen werden.
Bei diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung erfolgt das Abrollen der Folienbahn zumindest im Wesentlichen mittels eines Motors, der die jeweilige Vorratsrolle rotativ antreibt und nicht wie beim Stand der Technik durch eine Bewegung von Transportketten, die die Unterfolienbahn entlang der Verpackungsmaschine transportieren oder mittels der Unterfolienbahn, an die die Oberfolie gesiegelt ist. Auch eine Unterstützung der Abrollbewegung ist gemäß der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend. Der Motor wirkt vorzugsweise auch als Bremse, um ein ungewolltes Abrollen der Folienbahn von der Vorratsrolle zu vermeiden.
Vorzugsweise wird die Vorratsrolle, zumindest im Wesentlichen, entsprechend einer
Vorschubgeschwindigkeit der Unterfolienbahn abgerollt. Dafür liegen einer Steuerung beispielsweise Daten über die Vorzugslänge und/oder das Geschwindigkeitsprofil des Vorschubs vor. Dementsprechend wird die Rotationsgeschwindigkeit der Vorratsrolle eingestellt. Da der Antrieb der Vorratsrolle vorzugsweise ein Torque-Motor mit einem sehr großen Drehmoment ist, kann der Antrieb entsprechend dynamisch auch auf einen indexierten Antrieb reagieren.
Vorzugsweise werden die Parameter des Motors, der die jeweilige Vorratsrolle antreibt, insbesondere die Drehzahl, die Anzahl der Inkremente, die sich die Abtriebswelle des Motors drehen soll und/oder das Drehmoment, anhand der Parameter der Vorratsrolle,
insbesondere deren Gewicht und/oder deren Durchmesser eingestellt, wobei vorzugsweise das jeweils aktuelle Gewicht bzw. der jeweils aktuelle Durchmesser der Vorratsrolle berücksichtigt wird, der sich bei jedem Vorzug verändert. Besonders bevorzugt wird zumindest bei einem Folienwechsel der Durchmesser und/oder das Gewicht der Vorratsrolle automatisch ermittelt oder in die Steuerung/Regelung der Verpackungsmaschine
eingegeben.
Vorzugsweise weist der Tänzer einen Bewegungsgeber, insbesondere einen Drehgeber, auf. Anhand des Signals des Bewegungsgebers und anhand des Inkrementalgebers des Motors, der die Vorratsrolle antreibt, kann der ursprüngliche bzw. Anfangs- oder aktuelle
Durchmesser der Folienrolle ermittelt werden. Vorzugsweise wird das Signal des
Bewegungsgebers zur Regelung/Steuerung des Motors verwendet, beispielsweise indem das Drehmoment, die Drehgeschwindigkeit und/oder die Drehlänge der Abtriebswelle des Motors, der die Vorratsrolle antreibt berechnet und der Motor entsprechend
gesteuert/geregelt wird.
Vorzugsweise wird zumindest während des automatischen Abwickelns der Vorratsrolle eine Abweichung der Ist-Position zur Sollposition des Tänzersystems erfasst und daraus ein Korrekturwert auf die zuvor berechnete Abrollgeschwindigkeit /-drehmoment ermittelt und berücksichtig. Dadurch kann, beispielsweise bei einer ungewollt hohen Abweichung der Position des Tänzers von der gewünschten Position der Antrieb der Vorratsrolle beschleunigt oder vermindert werden, damit der Tänzer wieder in die gewünschte Sollposition gelangt.
Vorzugsweise wird die Nennbreite der Folien eingeben oder automatisch ausgelesen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die ursprünglichen Vorratsrollenparameter einer Datenbank und/oder einem Datenträger entnommen. Beispielsweise können in der Datenbank die Folienbreite, das
Vorratsrollengewicht, der Vorratsrollendurchmesser, die Länge der Folienbahn und/oder der Innen- und/oder Außendurchmesser des Kerns enthalten sein. Die Daten können beispielsweise auf einem an der Vorratsrolle angeordneten Datenträger, beispielsweise einem Transponder angeordnet sein. Die Vorratsrolle kann aber auch ein
Identifikationsmittel, beispielsweise einen Bar- oder QR-Code aufweisen, anhand dessen die Daten von einer Datenbank abrufbar sind.
Vorzugsweise wird anhand der Parameter der Vorratsrolle und/oder einer erfassten
Abrollhistorie die Restlänge der Folienbahn ermittelt. Anhand dieser bekannten Restlänge kann beispielsweise das nahende Folienende dem Bediener angezeigt werden und/oder einen automatisierten Folienwechsel einleiten.
Noch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem eine
Unterfolienbahn von einer Vorratsrolle abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei gegebenenfalls in einer Formstation Verpackungsmulden in die Unterfolienbahn formt, die dann mit einem Verpackungsgut befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation eine Oberfolienbahn an die Unterfolienbahn gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn jeweils von einer Vorratsrolle abgerollt werden und die Vorratsrolle auf einer Welle drehbar gelagert ist, wobei durch die Drehung eine Folienbahn in eine Laufrichtung abgerollt wird und bei dem die Welle entlang ihrer Längsmittelachse verschoben wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für den anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale, die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind, können in die anderen Gegenstände aufgenommen werden.
Im Folgenden werden die Erfindungen anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert. Diese
Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen
Erfindungsgedanken nicht ein. Die Erläuterungen gelten für alle Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.
Figur 2 zeigt einen Vorratsrollenantrieb mit einem Zahnriemen. Figur 3 zeigt einen Torque-Motor
Figur 4 zeigt die Folienabrollung einer Verpackungsmaschine.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 , die eine Tiefziehstation 2, eine Füllstation 7 sowie eine Siegelstation 15 aufweist. Eine Unterfolienbahn 8, hier eine Kunststofffolienbahn 8, wird von einer Vorratsrolle 22 abgezogen und taktweise entlang der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine von rechts nach links transportiert. Bei einem Takt wird die Unterfolienbahn 8 um eine Formatlänge/Vorschublänge weitertransportiert. Dafür weist die Verpackungsmaschine zwei Transportmittel (nicht dargestellt), in dem vorliegenden Fall jeweils zwei Endlosketten, auf, die rechts und links von der
Unterfolienbahn 8 angeordnet sind. Sowohl am Anfang als auch am Ende der
Verpackungsmaschine ist für jede Kette jeweils mindestens ein Zahnrad vorgesehen, um das die jeweilige Kette umgelenkt wird. Mindestens eines dieser Zahnräder ist angetrieben. Die Zahnräder im Eingangsbereich und/oder im Ausgangsbereich können miteinander, vorzugsweise durch eine starre Welle, verbunden sein. Jedes Transportmittel weist eine Vielzahl von Klemmmitteln auf, die die Unterfolienbahn 8 im Einlaufbereich 19 klemmend ergreifen und die Bewegung des Transportmittels auf die Unterfolienbahn 8 übertragen. Im Auslaufbereich der Verpackungsmaschine wird die klemmende Verbindung zwischen dem Transportmittel und der Unterfolienbahn 8 wieder gelöst. Stromabwärts von dem
Einlaufbereich 19 ist ein Heizmittel 13 vorgesehen, das die Folienbahn 8 erwärmt, insbesondere wenn diese stillsteht. In der Tiefziehstation 2, die über ein Oberwerkzeug 3 und ein Unterwerkzeug 4 verfügt, das die Form der herzustellenden Verpackungsmulde aufweist, werden die Verpackungsmulden 6 in die angewärmte Folienbahn 8 geformt. Das Unterwerkzeug 4 ist auf einem Hubtisch 5 angeordnet, der, wie durch den Doppelpfeil symbolisiert wird, vertikal verstellbar ist. Vor jedem Folienvorschub wird das Unterwerkzeug 4 abgesenkt und danach wieder angehoben. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die Verpackungsmulden dann in der Füllstation 7 mit dem Verpackungsgut 16 befüllt. In der sich daran anschließenden Siegelstation 15, die ebenfalls aus einem Oberwerkzeug 12 und einem vertikal verstellbaren Unterwerkzeug 11 besteht, wird eine Oberfolie 14 stoffschlüssig durch Siegeln an der Unterfolienbahn 8 befestigt. Dadurch wird die Bewegung der Unterfolienbahn 8 auf die Oberfolienbahn 14 übertragen. Auch in der Siegelstation werden das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug vor und nach jedem Folientransport abgesenkt bzw. angehoben. Auch die Oberfolie 14 kann in Transportmitteln geführt sein bzw. von Transportketten transportiert werden, wobei sich diese Transportmittel dann nur vor der Siegelstation und ggf. stromabwärts erstrecken. Ansonsten gelten die Ausführungen, die zu den Transportmitteln der Unterfolie gemacht wurden. Auch die Oberfolie kann mit einem Heizmittel angewärmt und tiefgezogen werden. Für das Siegeln ist als Unterwerkzeug 11 beispielweise ein heizbarer Siegelrahmen vorgesehen, der pro Verpackungsmulde eine Öffnung aufweist, in die die Verpackungsmulde beim Siegeln, d.h. bei der
Aufwärtsbewegung des Untersiegelwerkzeugs, eintaucht. Zum Siegeln werden die Ober- und die Unterfolienbahn zwischen dem Ober- und dem Unterwerkzeug 12, 1 1
zusammengepresst und verbinden sich unter dem Einfluss von Wärme und Druck. Nach dem Siegeln werden die Werkzeuge 1 1 , 12 wieder vertikal auseinanderbewegt. Zwischen der Vorratsrolle 21 und dem Siegelwerkzeug ist ein Tänzer 20, hier ein Rotationstänzer vorgesehen, die Folienbahn 14 möglichst auf einer konstanten Spannung hält. Der
Fachmann versteht, dass mehrere Oberfolien vorhanden sein können, beispielsweise bei einer mehrlagigen Packung oder einer Packung mit mehreren Oberfolien. Vorzugsweise ist dann im Verlauf jeder Oberfolie ein Tänzer vorgesehen. Der Fachmann versteht des Weiteren, dass auch im Bereich der Unterfolie vorzugsweise ein Tänzer vorgesehen ist, vorzugsweise stromabwärts von der Vorratsrolle 22. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Tänzer um einen Lineartänzer. Vor und/oder beim Siegeln der Oberfolie an die Unterfolie erfolgt in jeder Verpackungsmulde vorzugsweise ein Gasaustausch. Dafür wird die in der Verpackungsmulde vorhandene Luft zunächst teilweise abgesaugt und dann durch ein Austauschgas ersetzt. Dafür werden im Bereich jedes Formats in die Unterfolie im Bereich der Transportketten Löcher in die Unterfolienbahn eingebracht, durch die die Luft zwischen den Folienbahnen 8, 14 abgesaugt und das Austauschgas dann eingeblasen wird. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die fertiggestellten Verpackungen vereinzelt, was in dem vorliegenden Fall mit dem Querschneider 18 und dem
Längsschneider 17 erfolgt. Der Querschneider 18 ist in dem vorliegenden Fall ebenfalls mit einer Hubeinrichtung 9 anhebbar bzw. absenkbar.
Erfindungsgemäß wird mindestens eine Vorratsrolle 21 , 22 durch einen Motor, insbesondere einen Torque-Motor so angetrieben, dass die Länge des jeweils benötigten Vorschubs der jeweiligen Folienbahn von der Rolle abgerollt wird, ohne dass die Zugkraft der beiden Transportmittel, der Transportketten und/oder die Zugkraft der Unterfolienbahn auf die Oberfolienbahn nennenswert übertragen wird. Dadurch wird die jeweilige Folienbahn nur einer vergleichsweise geringen Spannung ausgesetzt und wird so nicht vorgereckt und wirft keine Falten. Mit der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine bzw. mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren können auch vergleichsweise dünne Folienbahnen verarbeitet werden. Es wird keine Folienbremse für die Oberfolienbahn benötigt, um die Lage der Druckmarken auf der Oberfolie an die Lage der Mulden in der Unterfolienbahn anzupassen. Der Tänzer muss nur für sehr geringe Bewegungen bzw. eine sehr geringes oder gar kein Folienbahnspeichervolumen ausgelegt werden.
Vorzugsweise wird die Drehung des Motors, der die Vorratsrolle 21 , 22 antreibt von einem Computermittel, das Teil der Verpackungsmaschine oder Teil einer Liniensteuerung sein kann, gesteuert/geregelt. Insbesondere wird die Drehgeschwindigkeit der Vorratsrolle so gesteuert, dass die abgerollte Folienbahnlänge dem Vorschub entspricht und/oder dass die Geschwindigkeitsprofile der Abrollung der Folienbahn und/oder des Vorschubs der
Transportmittel, insbesondere der Transportketten zumindest im Wesentlichen identisch ist. Dabei wird der jeweils aktuelle Durchmesser bzw. das jeweils aktuelle Gewicht der
Vorratsrolle berücksichtigt.
Vorzugsweise ist der Tänzer mit einem Bewegungsgeber, beispielsweise einem Drehgeber oder einem Linear versehen, mit dem ermittelt werden kann, welcher gespeicherten
Folienlänge die Bewegung des Tänzers entspricht. Diese Information kann beispielsweise zur Bestimmung des Durchmessers der Vorratsrolle verwendet werden.
Vorzugsweise ist ein Tänzer im Bereich der Unter- und der Oberfolienbahn vorgesehen. Vorzugsweise ist die Vorratsrolle der Unterfolien- und/oder der Oberfolienbahn mit einem Motor so angetrieben, dass das Abrollen der jeweiligen Folienbahn mit einem motorischen Antrieb so erfolgt, dass die jeweilige Folienbahn allenfalls unwesentlich gespannt wird.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Antriebs der Abwicklung der Vorratsrolle 21 ,
22. In dem vorliegenden ist zwischen den Motor 25, hier vorzugsweise ein Torque-Motor, mittels eines Zahnriemens mit der Antriebswelle 23 der Vorratsrolle verbunden. Die
Vorratsrolle ist wiederum drehfest mit der Antriebswelle 23 verbunden. Durch diesen
Drehantrieb wird die Drehbewegung des Motors ohne Schlupf auf die Welle, auf der die Vorratsrolle gelagert ist, übertragen.
Figur 3 zeigt einen sogenannten Direktantrieb, bei dem die Abtriebswelle des Motors unmittelbar mit der Drehwelle der Vorratswelle verbunden ist. Bei dem Motor handelt es sich um einen Torque-Motor.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine, wobei im Wesentlichen auf die Ausführungen gemäß Figur 1 Bezug genommen werden kann. Die Vorratsrolle 21 , 22 ist auf einer Welle 23, vorzugsweise drehfest und/oder nicht axial verschieblich, gelagert. Die Welle 23 dreht sich beim Abrollen der Unter- und/oder Oberfolienbahn 8, 14 in die durch den Pfeil 40 angedeuteten Richtung. Die Welle 23 ist vorzugsweise im Bereich ihrer beiden Enden mittels eines Lagers 31 drehbar und gegebenenfalls auch längsverschieblich gelagert. Ein Lager 31 kann beispielsweise an dem Gehäuse der Folienabwicklung oder der Verpackungsmaschine vorgesehen sein. Für eine Längsverschiebung können die Lager 31 als Gleitlager ausgeführt sein. Die Welle 23 wird vorzugsweise mittels eines Motors 25 drehend angetrieben. Zwischen dem Motor 25 und der Welle 23 kann eine Kupplung 26, beispielsweise eine Schiebekupplung oder ein Getriebe, vorzugsweise ein Schiebegetriebe, vorgesehen sein. Erfindungsgemäß ist nun die Welle 23 alleine und/oder der Rahmen 29, an dem die Welle 23 der Folienabwicklung gelagert ist, längsverschieblich, wie durch den Pfeil 37 symbolisiert und/oder quer zur Transportrichtung 40 der Folienbahn, vorgesehen. Dafür ist beispielsweise der Rahmen 29, an dem die Welle 23 und der Motor 25 vorgesehen ist, längs verschieblich, beispielsweise entlang einer Führung 32, vorgesehen. Die Bewegung 37 wird beispielsweise durch einen Verstellantrieb 35 bewirkt, der zumindest die Welle 23 entlang ihrer Mittelachse, vorzugsweise jedoch zusätzlich auch den Rahmen 29, bewegt. Der Fachmann versteht, dass auch noch der Antriebsmotor 25 bei der Längsverschiebung mitbewegt werden kann, aber nicht muss. Die Lagerung 32 - 34 ist vorzugsweise an einem, insbesondere ortsfesten, Grundrahmen 28 angeordnet.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine einen Sensor 39 auf, bei dem es sich vorzugsweise um ein Bahnkantenerkennungsmittel handelt. Dieses Bahnkantenerkennungsmittel 39 erkennt die Lage der Bahnkante, beispielsweise relativ zu dem Rahmen der Verpackungsmaschine oder einem sonstigen vorzugsweise ortsfesten Ort. Sollte sich die Bahnkante jenseits eines gewünschten Limits befindet, wird vorzugsweise der Verstellantrieb 35 aktiviert, der dann die Welle 23 oder den Rahmen 29 in der durch die Pfeile 37 symbolisierten Richtung so lange bewegt, bis sich die Folienbahn wieder innerhalb des gewünschten Limits befindet.
Bezugszeichenliste:
1 Verpackungsmaschine
2 Formstation, Tiefziehstation
3 Oberwerkzeug der Tiefziehstation
4 Unterwerkzeug der Tiefziehstation
5 Hubtisch, Träger eines Werkzeugs der Siegel-, Tiefziehstation und/oder der Schneideinrichtung
6 Verpackungsmulde
7 erste Füllstation
8 Folienbahn, Unterfolienbahn, Warenbahn
9 Hubeinrichtung
10 Antrieb
1 1 Unterwerkzeug der Siegelstation
12 Oberwerkzeug der Siegelstation
13 Heizmittel
14 Oberfolienbahn, Deckelfolie, Warenbahn
15 Siegelstation
16 Verpackungsgut
17 Längsschneider
18 Querschneider
19 Einlaufbereich
20 Tänzer
21 Vorratsrolle der Oberfolienbahn
22 Vorratsrolle der Unterfolienbahn
23 Welle der Vorratsrolle
24 Antriebsmittel, Zahnriemen
25 Motor, Torque-Motor
26 Kupplung, Schiebekupplung
27 Motorwelle
28 Grundrahmen, Verpackungsmaschine
29 Support, verschieblicher Rahmen
30 Tür, Lagergehäuse, Rahmen
31 Lager, Gleitlager
32 Führung, Führungsstange
33 Lager, Gleitlager
34 Lagerbock, Lagergehäuse Verstellantrieb, Motor, Getriebemotor, Spindelmotor, Servomotor Spindel, Welle, Verstellmittel, Schiebemittel
Verstellrichtung, Schieberichtung
Bahnkante, Folienkante, Warenbahnkante
Sensor, Bahnkantenerkennungsmittel
Transportrichtung, Folienlaufrichtung, Bahnlaufrichtung

Claims

Patentansprüche:
1. Verpackungsmaschine (1 ), die eine Unterfolienbahn (8) von einer Vorratsrolle (22) abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation (2) Verpackungsmulden (6) in die Unterfolienbahn (8) vorzugsweise formt (es kann auch ungeformte Folie zur
Anwendung kommen), die dann mit einem Verpackungsgut (16) befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation (15) eine Oberfolienbahn (14) an die Unterfolienbahn (8) gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn (8, 14) jeweils von einer Vorratsrolle (21 , 22) abgerollt werden und die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils mittels eines Tänzers (20) gespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsrolle (21 , 22) mittels eines Motors angetrieben ist, dessen Parameter, insbesondere Drehzahl und/oder Drehmoment, anhand der Parameter der jeweiligen Vorratsrolle einstellbar sind.
2. Verpackungsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Torque-Motor ist.
3. Verpackungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tänzer einen Bewegungsgeber, insbesondere Drehgeber, aufweist und dass das Signal des Bewegungsgebers zur Motor Regelung/Steuerung verwendet wird.
4. Verpackungsmaschine (1 ), die eine Unterfolienbahn (8) von einer Vorratsrolle (22) abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation (2) Verpackungsmulden (6) in die Unterfolienbahn (8) vorzugsweise formt, die dann mit einem Verpackungsgut (16) befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation (15) eine Oberfolienbahn (14) an die Unterfolienbahn (8) gesiegelt wird, wobei die Unter - und die
Oberfolienbahn (8, 14) jeweils von einer Vorratsrolle (21 , 22) abgerollt werden und die Vorratsrolle (21 , 22) auf einer Welle (23) drehbar gelagert ist, wobei durch die Drehung eine Folienbahn (8, 14) in eine Laufrichtung (40) abgerollt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (23) entlang ihrer Längsmittelachse verschieblich vorgesehen ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Verpackung mit einer Verpackungsmaschine (1 ), die eine Unterfolienbahn (8) von einer Vorratsrolle (52) abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation (2) Verpackungsmulden (6) in die Unterfolienbahn (8) vorzugsweise formt, die dann mit einem Verpackungsgut (16) befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation (15) eine Oberfolienbahn (14) an die Unterfolienbahn (8) gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn (8, 14) jeweils von einer Vorratsrolle (21 , 22) abgerollt werden und die Unter- und die Oberfolienbahn jeweils mittels eines Tänzers (20) gespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsrolle mittels eines Motors angetrieben abgerollt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsrolle,
zumindest im Wesentlichen, entsprechend einer Vorschubgeschwindigkeit der Unterfolienbahn (8) abgerollt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter des Motors, insbesondere die Drehzahl und das Drehmoment, anhand der Parameter der Vorratsrolle (21 ), insbesondere des Durchmessers und des Gewichts der Vorratsrolle (21 ) eingestellt werden.
8. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 5 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Folienwechsel der Durchmesser und/oder das Gewicht der Vorratsrolle (21 ) ermittelt werden.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5- 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während des automatischen Abwickelns der Vorratsrolle eine Abweichung der Ist-Position zur Sollposition des Tänzersystems erfasst wird und daraus ein Korrekturwert auf die zuvor berechnete Abrollgeschwindigkeit /- drehmoment ermittelt und berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 5 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tänzer einen Bewegungsgeber, insbesondere einen Drehgeber, aufweist und dass das Signal des Bewegungsgebers zur Motor Regelung/Steuerung verwendet wird.
1 1. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 5 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennbreite der Folien eingeben oder automatisch ausgelesen wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 5 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsrollenparameter einer Datenbank und/oder einem Datenträger entnommen werden.
13. Verfahren nach mindestens einem der einem der Ansprüche 5 - 12, dadurch
gekennzeichnet, dass anhand der Parameter der Vorratsrolle und/oder einer erfassten Abrollhistorie die Restlänge der Folienbahn (8, 14) ermittelt wird.
4. Verfahren, bei dem eine Unterfolienbahn (8) von einer Vorratsrolle (22) abrollt und intermittierend oder kontinuierlich entlang der Verpackungsmaschine transportiert und dabei in einer Formstation (2) Verpackungsmulden (6) in die Unterfolienbahn (8) vorzugsweise formt, die dann mit einem Verpackungsgut (16) befüllt werden, wobei anschließend in einer Siegelstation (15) eine Oberfolienbahn (14) an die
Unterfolienbahn (8) gesiegelt wird, wobei die Unter - und die Oberfolienbahn (8, 14) jeweils von einer Vorratsrolle (21 , 22) abgerollt werden und die Vorratsrolle (21 , 22) auf einer Welle (23) drehbar gelagert ist, wobei durch die Drehung eine Folienbahn (8, 14) in eine Laufrichtung (40) abgerollt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (23) entlang ihrer Längsmittelachse verschoben wird.
EP19728327.8A 2018-05-18 2019-05-20 Abrollen einer folienrolle in einer verpackungsmaschine Pending EP3793908A1 (de)

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