EP3978378A1

EP3978378A1 - Schneideinrichtung und verfahren zur herstellung eines schneidstempels

Info

Publication number: EP3978378A1
Application number: EP21199898.4A
Authority: EP
Inventors: Konrad Mößnang; Dominik Jacobi
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2020-10-01
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2022-04-06
Also published as: US20220105655A1; DE102020125688A1; CN216468958U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schneideinrichtung (15), die zum Zuschneiden von im Wesentlichen runden Verpackungsecken aus einer Folienbahn (F) ausgebildet ist, wobei die Schneideinrichtung (15) mindestens ein Schneidwerkzeug (16) aufweist, dass einen Schneidstempel (18, 18') umfasst, der an seiner Außenseite mindestens eine Konkavität (30) aufweist, die zum Ausbilden einer Schneidkante (25) des Schneidstempels (18, 18') vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist die Schneidkante (25) eine sich sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels (18, 18') verlaufende Schneidkontur (26, 26') auf. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidstempels (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneideinrichtung gemäß dem Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidstempels gemäß dem Anspruch 12.
Eine Schneideinrichtung zum Stanzen runder Verpackungsecken ist aus der DE 202 16 772 U1 bekannt. An dieser Schneideinrichtung werden sternförmige Schnittstempel eingesetzt, die zusammen mit dementsprechend sternförmig ausgebildeten Aussparungen als Stanzwerkzeug vorliegen. Beim Stanzvorgang wird die Kontur der auszustanzenden Form gleichzeitig von oben und von unten von den Schneidkanten der Aussparungen und der Schnittstempel eingekerbt und schließlich abgeschert. Der Schnittstempel weist eine zweidimensionale Schneidkontur auf, die der auszustanzenden Form entspricht.
EP 3 109 017 B1 offenbart eine Tiefziehverpackungsmaschine, deren Querschneideeinrichtung als Folienstanze ausgebildet ist, um eine Folienbahn in einer Richtung quer zur Transportrichtung zwischen benachbarten Mulden zu durchtrennen.
Gemäß den vorangehenden Veröffentlichungen werden Verpackungen, insbesondere runde Verpackungsecken, bislang gestanzt oder mittels Quetschschnitts hergestellt. Problematisch ist, dass bei der Herstellung von Stanzwerkzeugen aufgrund deren hoher Fertigungsgenauigkeit hohe Herstellungskosten entstehen. Außerdem ergeben sich durch den Betrieb von Stanzwerkzeugen äußerst hohe Stanzkräfte, die mittels einer aufwändigen Konstruktion aufgenommen werden müssen. Damit einher geht ebenfalls ein erhöhter Energieverbrauch an der Verpackungsmaschine. Hinzu kommt, dass beim Stanzvorgang eine erhebliche Menge an Abfallmaterial anfallen kann, das beispielsweise in Form eines Restgitters vorliegt, welches am Ausgang einer Tiefziehverpackungsmaschine mit einem relativ großen Volumen aufgewickelt und anschließend kostenintensiv entsorgt werden muss. Ferner kann beim Ausstanzen von kompletten Folienausschnitten aufgrund des komplexen Aufbaus sowie der Geometrie von Stanzwerkzeugen ein erhöhter Folienverbrauch entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneideinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidstempels zur Verfügung zu stellen, wodurch sich voranstehende, in Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebene Nachteile zumindest reduzieren lassen.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Schneideinrichtung gemäß dem Anspruch 1 sowie anhand eines Verfahrens zur Herstellung eines Schneidstempels gemäß dem Anspruch 12.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Gegenstände der Unteransprüche gegeben.
Die Erfindung betrifft eine Schneideinrichtung, die zum Zuschneiden von im Wesentlichen runden Verpackungsecken aus einer Folienbahn ausgebildet ist, wobei die Schneideinrichtung mindestens ein Schneidwerkzeug aufweist, das einen Schneidstempel umfasst, der an seiner Außenseite mindestens eine Konkavität aufweist, die zum Ausbilden einer Schneidkante des Schneidstempels vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß weist die Schneidkante eine sich sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels verlaufende Schneidkontur auf. Damit verläuft die Schneidkontur dreidimensional am Körper des Schneidstempels, d.h. nicht nur wie bei bekannten Stanzstempeln zweidimensional parallel zur Schnittebene. Die erfindungsgemäße Schneidkante durchtrennt die Folienbahn mit zunehmender Eindringtiefe immer weiter (d.h. in der Schnitt- oder Folienebene voranschreitend), bis der Folienschnitt vollständig hergestellt ist. Die Schneidkante kann dabei mittels vergleichsweise geringer Schneidkräfte durch die Folienbahn gezogen werden.
Insbesondere weist die Schneidkante im befestigten Zustand des Schneidstempels an der Schneideinrichtung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Projektionsebene betrachtet eine kurvenförmige Schneidkontur auf. Demzufolge unterscheidet sich die bei der Erfindung eingesetzte Schneidkante von Schneidkanten, wie sie typischerweise an Schneidstempeln von Stanzwerkzeugen ausgebildet sind, durch eine Schneidkontur, deren Verlauf von der auszuschneidenden Folienform abweicht. Dies gestattet es der erfindungsgemäßen Schneidkante, dass sie beim Schneidvorgang nicht mit der gesamten Schneidkante auf einmal die Folienbahn durchstößt, sondern z.B. zunächst gewissermaßen punktförmig, und mit zunehmender Eindringtiefe entlang deren Schneidkontur die Folienbahn zieht und diese durchtrennt.
Die erfindungsgemäße Schneidkante begünstigt in anderen Worten einen entlang ihrer dreidimensionalen Schneidkontur zunehmend in der Schnitt- oder Folienebene voranschreitenden Schnittverlauf, der einerseits zum Steigern der Produktivität problemlos mit einer hohen Schneidgeschwindigkeit durchgeführt werden kann sowie andererseits im Vergleich zu bekannten abrupten Stanzverfahren mit geringeren Schneidkräften auskommt. Insgesamt kann dadurch auch die Energiebilanz der Schneideinrichtung deutlich verbessert werden. Mittels des durch die Erfindung ermöglichten, sich allmählich entlang der Schneidkante fortsetzenden Schnittverlaufs lassen sich auch Folienausschnitte jeglicher Form besser komplett freischneiden, weil dabei ein Wegklappen der Folienausschnitte um eine Restverbindung verhindert werden kann.
Vorteilhaft bei der Erfindung ist auch, dass im Gegensatz zum herkömmlichen Stanzen bzw. Scherschneiden keine eng tolerierte Aussparung und auch kein eng tolerierter Niederhalter notwendig sind. Dies verringert die Herstellungskosten. Dadurch ergibt sich für die Schneideinrichtung auch die Möglichkeit einer kompakten Bauweise. Dies hat ferner zur Folge, dass mittels der erfindungsgemäßen Schneideinrichtung komplette Folienausschnitte mit einem reduzierten Materialeinsatz aus der Folienbahn herstellbar sind. Infolgedessen werden sowohl ein gewichtreduziertes Restfoliengitter als auch eine bessere Handhabung desselben ermöglicht.
Vorzugsweise weist die Schneidkante in einer Schneidebene projiziert zumindest teilweise eine sternförmig ausgebildete Schneidkontur auf. Diese Geometrie begünstigt ein komplettes Freischneiden eines Folienausschnitts, weil sie zusammen mit der erfindungsgemäßen Schneidkante jeweilige Restverbindungen zuverlässig an den daran im Wesentlichen spitz aufeinander zulaufenden Schnittlinien, d.h. an Sternspitzen oder in dazwischenliegenden Kerben, vollständig durchtrennt. Dies ist bei bekannten Stanzstempeln, an welchen lediglich eine zweidimensionale Schneidkante mit einer sternförmigen Schneidkontur vorliegt, nicht immer einwandfrei möglich, da eine Folienrestverbindung manchmal nicht vollständig durchtrennt werden kann, weil der Folienausschnitt zur Folienbahn hin ausweicht, anstatt fertig ausgeschnitten zu werden. Dies passiert vor allem dann bei bekannten Stanzstempeln, wenn für sie die Schneidgeschwindigkeit zu gering eingestellt oder deren zweidimensionale Schneidkante abgestumpft ist. Die bei der vorliegenden Erfindungsvariante am Schneidstempel sowohl dreidimensional als auch sternförmig ausgebildete Schneidkantenkontur kann dagegen die Fähigkeit eines vollständigen Freischneidens des Folienmaterials positiv beeinflussen, sogar dann, wenn eine geringe Schneidkantenschärfe vorliegt.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Schneidstempel mehrere Spitzen aufweist, die sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels ausgebildet sind. Der Schneidstempel weist damit einen domartigen Schneidkopf auf, dessen Spitzen sich sowohl in Quererstreckung als auch in Längserstreckung des Schneidstempels verjüngen. Damit kann der Schneidstempel unter geringem Kraftaufwand mit den Spitzen voraus, zunehmend in die Folienbahn einstechen, um mittels des vorangehend beschriebenen, zunehmend durch die Folienbahn ziehenden Schneidverlaufs einen vollständigen Folienausschnitt freizuschneiden. Aufgrund der Spitzen kann der Schneidstempel mit zunehmendem Querschnitt in die Folienbahn eintauchen. Dies hat zur Folge, dass unter reduziertem Kraftaufwand jeweilige Flanken der Spitzen bis in die dazwischenliegenden Kerben in die Folienbahn eintauchen, wodurch innerhalb der Folienbahn geringe Spannungen entstehen, was einen präzisen Folienausschnitt begünstigt.
Eine Variante sieht vor, dass entlang der Schneidkontur der Schneidkante die in Längserstreckung des Schneidstempels ausgebildeten Spitzen den in Quererstreckung des Schneidstempels ausgebildeten Spitzen entsprechen. Dabei laufen die Längs- mit den Querspitzen zusammen, sodass ein einfach herstellbarer Formkörper vorliegt. In horizontaler Projektionsebene ergäbe sich hiermit eine sternförmige Schneidkontur.
Die jeweiligen Spitzen können gemäß einer Ausführungsform eine vergleichbare Ausschliffstärke bzw. Innenwölbung haben. Eine an den Spitzen erzeugte Innenkontur könnte beispielsweise zur Schneidkante hin einen Winkel von ungefähr 20° bis 40° einschließen. Selbst stumpfer geformte Schneidkanten können aufgrund des variierenden Höhenverlaufs der Schneidkontur immer noch zu hervorragenden Schneidresultaten führen.
Eine zweckmäßige Variante sieht vor, dass entlang der Schneidkontur der Schneidkante die in Längserstreckung des Schneidstempels ausgebildeten Spitzen zwischen den in Quererstreckung des Schneidstempels ausgebildeten Spitzen ausgebildet sind. Der Schneidstempel würde damit in einer horizontalen Projektionsebene betrachtet immer noch einen sternförmigen Schnittlinienverlauf aufweisen, wie er bei den oben beschriebenen zusammenlaufenden Längs- und Querspitzen zustande käme. Allerdings liegen jetzt im Gegensatz zur obigen Variante außenliegende Querspitzen und innenliegende Längsspitzen vor. Dies kann vorteilhaft sein, weil dadurch der Schneidverlauf von den innenliegenden Längsspitzen aus nach außen zu den außenliegenden Querspitzen hin erzeugt werden kann, sodass ein außen an der Schneidkontur angrenzendes, benachbartes Schneidmesser direkt daran anschließend, fließend weiterschneiden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn der Schneidstempel mindestens eine Vertiefung aufweist, die mit der ersten Konkavität überlagert die Schneidkante ausbildet. Somit kann die am Schneidstempel ausgebildete erste Konkavität zusammen mit der Vertiefung am Schneidstempel eine dreidimensionale Schneidkontur für die Schneidkante erzeugen, die einen aus der Schnittebene herausgehenden Schneidkonturverlauf vorsieht.
Insbesondere kann die Vertiefung in Längsrichtung des Schneidstempels konusförmig ausgebildet sein. Eine solche Geometrie ist einfach herstellbar und begünstigt vor allem das Formen der vorangehend beschriebenen Spitzen. Hinzu kommt, dass die konische Vertiefung zusammen mit der am Schneidstempel ausgebildeten Konkavität die Herstellung einer scharfen Schneidkante begünstigt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Vertiefung hinsichtlich einer Längsachse des Schneidstempels zumindest teilweise in Form eines Kegelstumpfs vorliegt. Herstellungstechnisch ist dies einfach zu realisieren, weil hierfür eine einfache CNC-Maschine eingesetzt werden kann, die anhand weniger Schritte und ohne Mehrachsbetrieb den Schneidstempel herstellen kann.
Besonders robust und verschleißarm ist der Schneidstempel dann, wenn er einteilig ausgebildet ist. Der Schneidstempel kann insbesondere mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens aus einem einzigen Werkstückrohling hergestellt sein. Vorstellbar wäre bspw. die Herstellung des Schneidstempels mittels einer CNC-Fräsmaschine.
Vorzugsweise weist der Schneidstempel an dessen Außenseite vier Konkavitäten auf. Diese können am Schneidstempel umfangseitig und gegenüberliegend ausgebildet sein, sodass sie zusammen eine Sternenform ausbilden.
Besonders vorteilhaft kann die Schneideinrichtung an einer Tiefziehverpackungsmaschine zum Einsatz kommen, die in einer Transportrichtung eine Formstation, eine Siegelstation, eine Querschneidestation und eine Längsschneidestation aufweist. An der Tiefziehverpackungsmaschine kann die Schneideeinrichtung als Werkzeugmodul an der Querschneidestation eingesetzt werden, um im Wesentlichen runde Verpackungsecken aus einer der Querschneidestation zugeführten Folienbahn, bestehend aus versiegelten Verpackungsmulden, auszuschneiden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidstempels, der an einer Schneideinrichtung zum Herstellen runder Verpackungsecken zum Einsatz kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass an einer Außenseite eines Werkstückrohlings mindestens eine Konkavität hergestellt wird, wobei an einer anderen Seite des Werkstückrohlings eine Vertiefung derart hergestellt wird, dass diese mit der Konkavität überlagert eine Schneidkante des Schneidstempels mit einer sich sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels verlaufenden Schneidkontur ausbildet.
Ein derartig hergestellter Schneidstempel besitzt eine Schneidkante mit einer dreidimensionalen Schneidkontur, die zum Zuschneiden eines im Wesentlichen runden Folienausschnitts aus einer Folienbahn diese mit zunehmender Eindringtiefe durchtrennt. Dadurch sind ein reduzierter Krafteinsatz sowie ein vollständiger Folienausschnitt problemlos möglich. Außerdem können damit hervorragend hohe Schneidgeschwindigkeiten gefahren werden, wodurch insgesamt die Produktivität an einer Verpackungsmaschine, an welcher der Schneidstempel eingesetzt wird, erhöht werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich problemlos mittels einer einachsigen CNC-Maschine durchführen. Dabei kann es sich um eine CNC-Fräsmaschine handeln, die ohne Mehrachsbetrieb ausgebildet ist.
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass zur Herstellung der Konkavität ein zylindrisches und zur Herstellung der Vertiefung ein zumindest teilweise konisches, parabelförmiges oder zylindrisches Fräswerkzeug eingesetzt werden. Damit kann eine kostengünstige Herstellung erreicht werden. Vorstellbar wäre es sogar, dass die Konkavität und die Vertiefung mittels desselben Fräswerkzeugs hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform stellen das Schneidwerkzeug für die Konkavität und das Schneidwerkzeug für die Vertiefung mittels einer zumindest temporär zeitgleich gesteuerten Vorschubbewegung die Schneidkante des Schneidstempels her oder kommen in nacheinander folgenden, gesonderten Arbeitsschritten zum Einsatz. Diese Varianten können mittels derselben CNC-Maschine durchgeführt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Schneidstempel zumindest entlang dessen Schneidkante mittels eines thermischen Verfahrens ausgehärtet wird. Ein Verschleißwiderstand kann damit erhöht werden.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer Tiefziehverpackungsmaschine,
Figuren 2a bis 2d: eine erfindungsgemäße Schneideinrichtung während verschiedener Betriebsphasen,
Figuren 3a bis 3g: einen Schneidstempel der erfindungsgemäßen Schneideinrichtung beim Durchtrennen einer Folienbahn, und
Figur 4: einen Schneidstempel mit dreidimensionaler Schneidkontur gemäß einer Variante.

Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine intermittierend arbeitende Tiefziehverpackungsmaschine 1. Diese Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelstation 3, eine Querschneideeinrichtung 4 und eine Längsschneideeinrichtung 5 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Transportrichtung R an einem Maschinengestell 6 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zufuhrrolle 7, von der eine Unterfolie 8 abgezogen wird. Ferner weist die Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Transportkette 11 auf, die die Unterfolie 8 ergreift und diese pro Hauptarbeitstakt in der Transportrichtung R weitertransportiert, insbesondere beidseitig angeordnete Transportketten bzw. Klammerketten 11.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation ausgebildet, bei der in die Unterfolie 8 durch Tiefziehen, bspw. mittels Druckluft und/oder Vakuum, Mulden geformt werden. Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung R mehrere Mulden nebeneinander gebildet werden. In Transportrichtung R hinter der Formstation 2 ist eine Einfüllstrecke 12 vorgesehen, in der die in der Unterfolie 8 geformten Mulden mit Produkten befüllt werden.
Die Siegelstation 3 verfügt über eine hermetisch verschließbare Kammer 3a, in der die Atmosphäre in den Mulden vor dem Versiegeln mit der von einer Oberfolienaufnahme 9 abgegebenen Oberfolie 10, z. B. evakuiert und/oder durch Gasspülen, mit einem Austauschgas oder mit einem Gasgemisch ersetzt werden kann.
Die Querschneideeinrichtung 4 ist dazu ausgebildet, eine in sie hineingeführte Folienbahn F, bestehend aus der Unterfolie 8 und damit versiegelten Oberfolie 10, in einer Richtung quer zur Transportrichtung R zwischen benachbarten Mulden zu durchtrennen. Dabei arbeitet die Querschneideeinrichtung 4 derart, dass die Unterfolie 8 nicht über die gesamte Breite aufgetrennt wird, sondern zumindest in einem Randbereich nicht durchtrennt wird. Dies ermöglicht einen kontrollierten Weitertransport durch die Transportkette 11.
Die Längsschneideeinrichtung 5 kann als eine Messeranordnung ausgebildet sein, mit der die Folienbahn F, d.h. die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10, zwischen benachbarten Mulden und am seitlichen Rand der Unterfolie 8 in der Transportrichtung R durchtrennt werden, sodass hinter der Längsschneideeinrichtung 5 vereinzelte Verpackungen vorliegen.
Die rechten und linken Transportketten 11 der Tiefziehverpackungsmaschine 1, die die Unterfolie 8 beidseitig ergreifen, werden jeweils in einer Kettenführung 13 geführt. Diese Kettenführungen 13 sind nach außen hin jeweils von einer Seitenverkleidung 14 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 geschützt und ggf. an der Seitenverkleidung 14 befestigt. Die Seitenverkleidung 14 kann ein Blechteil sein.
Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 verfügt ferner über eine Steuerung 19. Sie hat die Aufgabe, die in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen. Eine Anzeigevorrichtung 20 mit Bedienelementen 21 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen der Prozessabläufe in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 für bzw. durch einen Bediener.
Die Figuren 2a bis 2d zeigen eine Schneideinrichtung 15, die zur Querschneideeinrichtung 4 aus Figur 1 gehört.
Die Schneideinrichtung 15 umfasst ein Schneidwerkzeug 16 sowie einen darüber positionierten Niederhalter 17. In Figur 2a ist die Schneideinrichtung 15 in einer geöffneten Stellung dargestellt. Das Schneidwerkzeug 16 und/oder der Niederhalter 17 sind höhenverstellbar gelagert. Gemäß Figur 2a weist das Schneidwerkzeug 16 mehrere zueinander beabstandete Schneidstempel 18 auf. Die jeweiligen Schneidstempel 18 sind zum Zuschneiden runder Verpackungsecken aus der Folienbahn F ausgebildet.
In Figur 2a sind zwischen den jeweiligen Schneidstempeln 18 Schneidmesser 22 befestigt. Die Schneidmesser 22 können die Folienbahn F in einer Richtung quer zur Transportrichtung R zwischen benachbarten Mulden durchtrennen.
Entsprechend einer horizontal projizierten Geometrie der Schneidstempel 18 und der dazwischen positionierten Schneidmesser 22 weist der Niederhalter 17 eine dementsprechende Matrize 23 auf. Gemäß Figur 2a ist die Matrize 23 mit sternförmig ausgebildeten Öffnungen 24 als Durchstoßöffnungen für die Schneidstempel 18 ausgestattet, in welche, das zeigen die Figuren 2b bis 2d, die Schneidstempel 18 eintauchen können, um in der Folienbahn F runde Verpackungsecken herzustellen.
Die in Figur 2a am Schneidwerkzeug 16 gelagerten Schneidstempel 18 weisen jeweils eine Schneidkante 25 auf, die eine sich sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels 18 verlaufende Schneidkontur 26 bildet. Die Schneidkontur 26 ist somit hinsichtlich einer Schneidebene E (siehe Figur 3a), in welcher die Folienbahn F geführt ist, dreidimensional ausgebildet.
Wie die Schneidstempel 18 und die dazwischen positionierten Schneidmesser 22 mit der innerhalb des Niederhalters 17 ausgebildeten Matrize 23 zusammenarbeiten, wird anhand der Figuren 2b bis 2d dargestellt.
Figur 2b zeigt, dass an den jeweiligen Schneidstempeln 18 ausgebildete Spitzen 27 zunächst in die am Niederhalter 17 ausgebildete Matrize 23 eintauchen, wenn sich die Schneideinrichtung 15 schließt. Damit wird erreicht, dass beim Schneidvorgang nicht mit der gesamten Schneidkante 25 auf einmal die Folienbahn F (siehe Fig. 3a) durchstoßen wird, sondern zunächst gewissermaßen punktuell die Spitzen 27 in die Folienbahn F hineingestochen werden. Dabei durchtrennen die Spitzen 27 mit zunehmender Eindringtiefe die Folienbahn F immer weiter, bis ein kompletter sternförmiger Ausschnitt (siehe Fig. 3g) hergestellt ist. Dadurch, dass die Spitzen 27 der jeweiligen Schneidstempel 18 mit zunehmender Eindringtiefe, d.h. mit größer werdendem Querschnitt, in die Folienbahn F hineinstechen, kann die jeweilige Schneidkante 25 der Schneidstempel 18 mit einer reduzierten Schneidkraft die Folienbahn F durchtrennen.
Figur 2b zeigt auch, dass beim Schließen der Schneideinrichtung 15 zunächst die Spitzen 27 der Schneidstempel 18 die runden Verpackungsecken aus der Folienbahn F ausschneiden. Im Anschluss daran, dass zeigt die Figur 2c, tauchen die zwischen den Schneidstempeln 18 positionierten Schneidmesser 22 durch die im Niederhalter 17 ausgebildete Matrize 23 hindurch, wodurch zwischen den runden, bereits ausgeschnittenen Verpackungsecken Querschnitte erzeugt werden.
In der Figur 2d sind die Schneidstempel 18 sowie die dazwischen positionierten Schneidmesser 22 maximal in die Matrize 23 im Niederhalter 17 eingetaucht, sodass ein vollständiger Ausschnitt in der Folienbahn F zustande kommt.
Die in den Figuren 2a bis 2d am Schneidwerkzeug 16 gezeigten äußeren Schneidstempel 18 weisen eine Klinge 28 auf, anhand welcher die Folienbahn F an ihren Außenseiten durchtrennt werden kann.
Die Figuren 2a bis 2d zeigen, dass die jeweiligen Schneidstempel 18 einen domartigen Schneidkopf aufweisen. Damit kann der Schneidstempel 18 unter geringem Kraftaufwand mit den Spitzen 27 voraus in die Folienbahn F einstechen, sodass sich ein in die Folienbahn F einziehender Schneidverlauf ergibt. Daraus resultiert, dass sich innerhalb der Folienbahn F während des Schneidvorgangs geringe Spannungen bilden, was einen präziseren Folienausschnitt ermöglicht.
Die Figuren 3a bis 3g zeigen, wie der Schneidstempel 18 mit zunehmender Eindringtiefe immer weiter mit seiner Schneidkante 25 in die Folienbahn F eindringt. Die Folienbahn F ist in Figur 3a innerhalb der Schneidebene E positioniert. In dieser Schneidebene E wird die Folienbahn F zwischen dem Schneidwerkzeug 16 und dem darüber positionierten Niederhalter 17für den Schneidvorgang vorgehalten.
Figur 3a zeigt, dass der Schneidstempel 18 bereits mit seinen Spitzen 27 punktförmig die Folienbahn F durchstößt. Die Spitzen 27 können dabei unter vergleichsweise geringem Kraftaufwand in die Folienbahn F eindringen. Die Figur 3a zeigt, dass die Schneidkante 25 des Schneidstempels 18 zwischen den Spitzen 27 größtenteils noch unterhalb der Folienbahn F positioniert ist. Mit zunehmendem Eindringen des Schneidstempels 18 in die Folienbahn F durchtrennt die Schneidkante 25 die Folienbahn F immer mehr, wodurch ein vollständiger Ausschnitt entsteht. Dies zeigen die Figuren 3b bis 3g.
Im Schneidstempel 18 aus Figur 3a ist eine Vertiefung 29 ausgebildet. Die Vertiefung 29 bildet zusammen mit einer umfangseitig am Schneidstempel 18 ausgebildeten Konkavität 30 die kurvenförmige Schneidkante 25 aus.
Gemäß Figur 3a ist die Vertiefung 29 konusförmig ausgebildet. Zur Herstellung der Vertiefung 29 könnte ein konisches Fräswerkzeug eingesetzt werden, sodass die Vertiefung 29 hinsichtlich einer Längsachse des Schneidstempels 18 zumindest teilweise in Form eines Kegelstumpfs vorliegt.
Die in Figur 3a an der Außenseite des Schneidstempels 18 ausgebildeten Konkavitäten 30 bilden zusammen mit der Vertiefung 29 einen domartigen Schneidkopf aus dessen Spitzen 27 beim Schneidvorgang wie Messerspitzen die Folienbahn F durchstoßen. Die Konkavitäten 30 können anhand eines zylindrischen Fräswerkzeugs hergestellt werden.
Figur 3b zeigt die Spitzen 27 im Vergleich zur Fig. 3a mit zunehmender Eindringtiefe. In Anbetracht der Figuren 3a bis 3g wird gezeigt, dass die Schneidkante 25 beim Einfahren des Schneidstempels 18 in die Matrize 23 (siehe Figuren 2a bis 2d) immer weiter die Folienbahn F durchtrennt. Die zunehmend durch die Folienbahn F hindurch gezogene Schneidkante 25 zieht sich damit wie ein Messer durch die Folienbahn F hindurch bis gemäß Figur 3g die Spitzen 27 vollständig oberhalb der Folienbahn F positioniert sind, womit die runden Verpackungsecken komplett ausgeschnitten sind.
Figur 4 zeigt einen ausführungsgemäßen Schneidstempel 18' in verschiedenen Ansichten. Der Schneidstempel 18' aus Figur 4 weist eine Schneidkante 25' auf, die in Längserstreckung des Schneidstempels 18' ausgebildete Spitzen 27' vorsieht, die zwischen in Quererstreckung des Schneidstempels 18' ausgebildeten Spitzen 27" liegen. Der Schneidstempel 18' hat damit in einer horizontalen Projektionsebene betrachtet die in Figur 4 gezeigte Sternenform, d.h. einen sternförmigen Schnittlinienverlauf, wie er auch mittels des in den Figuren 3a bis 3g gezeigten Schneidstempels 18 herstellbar ist.
Der bei der Erfindung eingesetzte Schneidstempel 18, 18' verfügt über eine Schneidkante 25, 25' mit einer dreidimensionalen Schneidkontur 26, 26', anhand welcher ein mit zunehmender Eindringtiefe allmählich mitwandernder Schnittverlauf herstellbar ist, sodass die Querschneideeinrichtung 4 unter vergleichsweise geringen Schneidkräften arbeiten kann, um runde Verpackungsecken herzustellen. Anhand der dreidimensionalen, kurvenförmigen Schneidkontur 26, 26' lässt sich ein Wegklappen der hergestellten Folienausschnitte verhindern, sodass insgesamt ein präziser Ausschnitt ermöglicht wird. Die Herstellung eines erfindungsgemäß an der Schneideinrichtung 15 eingesetzten Schneidstempels 18, 18' ist kostengünstig anhand einer Fräsmaschine mit Einachsbetrieb möglich. Die erfindungsgemäßen Schneidstempel 18, 18' verbessern begünstigen ein präzises Vereinzeln von Verpackungen aus der Folienbahn F, lassen sich als solche wirtschaftlich herstellen und ermöglichen einen effizienten Betrieb der Querschneideeinrichtung 4.

Claims

Schneideinrichtung (15), die zum Zuschneiden von im Wesentlichen runden Verpackungsecken aus einer Folienbahn (F) ausgebildet ist, wobei die Schneideinrichtung (15) mindestens ein Schneidwerkzeug (16) aufweist, das einen Schneidstempel (18, 18') umfasst, der an seiner Außenseite mindestens eine Konkavität (30) aufweist, die zum Ausbilden einer Schneidkante (25, 25') des Schneidstempels (18, 18') vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (25, 25') eine sich sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels (18, 18') verlaufende Schneidkontur (26, 26') aufweist.
Schneideinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (25, 25') in einer Schneidebene (E) projiziert zumindest teilweise eine sternförmig ausgebildete Schneidkontur (26, 26') aufweist.
Schneideinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (18, 18') mehrere Spitzen (27, 27', 27") aufweist, die sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels (18, 18') ausgebildet sind.
Schneideinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Schneidkontur (26) der Schneidkante (25) die in Längserstreckung des Schneidstempels (18) ausgebildeten Spitzen (27) den in Quererstreckung des Schneidstempels (18) ausgebildeten Spitzen (27) entsprechen.
Schneideinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Schneidkontur (26') der Schneidkante (25') die in Längserstreckung des Schneidstempels (18') ausgebildeten Spitzen (27') zwischen den in Quererstreckung des Schneidstempels (18') ausgebildeten Spitzen (27") ausgebildet sind.
Schneideinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (18, 18') mindestens eine Vertiefung (29) aufweist, die mit der ersten Konkavität (30) überlagert die Schneidkante (25) ausbildet.
Schneideinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) konusförmig ausgebildet ist.
Schneideinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) hinsichtlich einer Längsachse des Schneidstempels (18) zumindest teilweise in Form eines Kegelstumpfs vorliegt.
Schneideinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (18, 18') einteilig ausgebildet ist.
Schneideinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (18, 18') an dessen Außenseite vier Konkavitäten (30) aufweist.
Tiefziehverpackungsmaschine (1), die in einer Transportrichtung (R) eine Formstation (2), eine Siegelstation (3), eine Querschneidestation (4) und eine Längsschneidestation (5) aufweist, wobei die Querschneidestation (4) mindestens eine Schneideinrichtung (15) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidstempels (18, 18'), wobei an einer Außenseite eines Werkstückrohlings mindestens eine Konkavität (30) hergestellt wird und wobei an einer anderen Seite des Werkstückrohlings eine Vertiefung (29) derart hergestellt wird, dass diese mit der Konkavität (30) überlagert eine Schneidkante (25) des Schneidstempels (18) mit einer sich sowohl in Quer- als auch in Längserstreckung des Schneidstempels (18) verlaufenden Schneidkontur (26) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Konkavität (30) ein zylindrisches und zur Herstellung der Vertiefung (29) ein zumindest teilweise konisches, parabelförmiges oder zylindrisches Fräswerkzeug eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräswerkzeug zur Herstellung der Konkavität (30) und das Fräswerkzeug zur Herstellung der Vertiefung (29) mittels einer zumindest temporär zeitgleich gesteuerten Vorschubbewegung die Schneidkante (25) herstellen oder in nacheinander folgenden gesonderten Arbeitsschritten zum Einsatz kommen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (18) zumindest entlang dessen Schneidkante (25) mittels eines thermischen Verfahrens ausgehärtet wird.