EP4717618A1

EP4717618A1 - Werkstückträger, handhabungsvorrichtung und verpackungsmaschine

Info

Publication number: EP4717618A1
Application number: EP25192050.0A
Authority: EP
Inventors: Chris Daniel LUICK; Wolfgang Braun; Dominik Bührle; Michael Schmidtke
Original assignee: Koch Pac Systeme GmbH
Current assignee: Koch Pac Systeme GmbH
Priority date: 2024-09-19
Filing date: 2024-09-19
Publication date: 2026-04-01
Also published as: US20260015118A1; EP4714845A1; CN121697947A

Abstract

Der Werkstückträger (5) zum Bewegen mindestens einer haubenförmigen Produktverpackung (6) und deren Abdeckelement (7) umfasst einen Grundträger (22), der in einem zentralen Bereich eine Durchtrittsöffnung (26) für die haubenförmige Produktverpackung (6) aufweist. Auf dem Grundträger (22) ist ein Einlegeelement (24) lösbar aufgelegt, das mindestens eine Ausnehmung (28) zur hängenden Aufnahme der haubenförmigen Produktverpackung (6) aufweist. Die Ausnehmung (28) des aufgelegten Einlegeelements (24) ist über der Durchtrittsöffnung (26) des Grundträgers (22) angeordnet. Ein umlaufender Steg (23) des Grundträgers (22) steht um das aufgelegte Einlegeelement (24) herum vor. Der Grundträger (22) weist auf dem umlaufenden Steg (23) Fixierelemente (30) zur umlaufenden Fixierung des Abdeckelements (7) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstückträger zum Bewegen mindestens einer haubenförmigen Produktverpackung und deren Abdeckelement, eine Handhabungsvorrichtung mit mehreren solchen Werkstückträgern und eine Verpackungsmaschine mit einer solchen Handhabungsvorrichtung.
In vielen Industrien werden Werkstückträger verwendet, um Werkstücke zwischen Bearbeitungsstationen zu bewegen. Marktgängige Lösungen für Werkstückträger sind im Bereich haubenförmigen Produktverpackungen zum Beispiel Siegelpaletten, Becherketten oder Werkstückträger auf flexibleren Anlagenkonzepten, in denen einzelne Schlitten unabhängig voneinander bewegt werden können. Diese weisen im Stand der Technik alle den Nachteil auf, dass für jedes Format ein separater Werkstückträger verwendet werden muss. Formatabhängige Werkstückträger sind aber sehr kostenintensiv in der Herstellung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückträger zu schaffen, der mit geringem Aufwand an verschiedene Formate von haubenförmigen Verpackungskonzepten angepasst werden kann. Außerdem soll eine Handhabungsvorrichtung und eine Verpackungsmaschine mit solchen Werkstückträgern kostengünstig gestaltet werden.
Erfindungsgemäß umfasst der Werkstückträger zum Bewegen mindestens einer haubenförmigen Produktverpackung und deren Abdeckelement einen Grundträger, der in einem zentralen Bereich eine Durchtrittsöffnung für die haubenförmige Produktverpackung aufweist. Auf dem Grundträger ist ein Einlegeelement lösbar aufgelegt, das mindestens eine Ausnehmung zur hängenden Aufnahme der haubenförmigen Produktverpackung aufweist. Die Ausnehmung des aufgelegten Einlegeelements ist über der Durchtrittsöffnung des Grundträgers angeordnet.
Auf diese Weise kann bei vielen Arten der Formatänderung der Grundträger unverändert bleiben und lediglich das Einlegeteil formatabhängig gestaltet werden.
Weil die Haube der Produktverpackung auch in die Durchtrittsöffnung des Grundträgers hinein oder durch diese hindurchragen soll, wird in der Regel die Durchtrittsöffnung im Grundträger im Querschnitt betrachtet mindestens gleich groß oder bevorzugt größer sein als die Ausnehmung im Einlegeelement. Bei einer Projektion der Außenkontur der Ausnehmung und der Außenkontur der Durchtrittsöffnung in dieselbe Ebene ist somit die Außenkontur der Ausnehmung bevorzugt vollständig innerhalb der Außenkontur der Durchtrittsöffnung angeordnet.
Die Ausnehmung hat bevorzugt im Wesentlichen die Größe der Außenmaße der Haube der Produktverpackung an ihrem oberen Randbereich, also im Bereich ihrer Öffnung. Zumindest der obere Abschnitt der Haube ist somit in der Ausnehmung gegen seitliches Verrutschen gesichert.
Die Ausnehmung kann nahezu jede beliebige Form und Anordnung im Einlegeelement aufweisen, es muss aber in jedem Fall ein umlaufender Steg des Einlegeelements verbleiben.
In einem Einlegeelement können auch mehrere Ausnehmungen vorgesehen sein.
Der Begriff "zentraler Bereich" ist nicht auf einen geometrischen Mittenbereich beschränkt, sondern kann auch von der Mitte versetzte, aber dennoch im Inneren des Grundrisses des Grundträgers befindliche Bereiche bezeichnen, solange jeweils noch ein Steg des Grundträgers um die Durchtrittsöffnung verbleibt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das Einlegeelement ein plattenförmiges Einlegeelement, bevorzugt mit einer Dicke von 0,5 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 15 mm, noch mehr bevorzugt von 2 mm bis 10 mm. Das Formatteil ist somit sehr einfach und kostengünstig herstellbar.
Vorzugsweise steht ein umlaufender Steg des Grundträgers um das aufgelegte Einlegeelement herum vor. Der Grundriss des Grundträgers ist also bevorzugt größer als der Grundriss des Einlegeelements.
In bevorzugter Ausgestaltung weist der Grundträger auf dem umlaufenden Steg Fixierelemente zur umlaufenden Fixierung des Abdeckelements auf. Insbesondere können dies Fixierstifte sein, die ein seitliches Verrutschen des aufgelegten Abdeckelements verhindern.
Um ein Verrutschen des Einlegeelements auf dem Grundträger zu verhindern ist das aufgelegte Einlegeelement vorzugsweise in eine Aussparung des Grundträgers eingelegt.
Alternativ oder zusätzlich kann das aufgelegte Einlegeelement magnetisch am Grundträger gehalten sein. Denkbar wäre hier auch ein formschlüssiger mechanischer Schnellverschluss oder eine Schraubverbindung.
Eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung zum Bewegen von haubenförmigen Produktverpackungen und deren Abdeckelementen umfasst eine Führungsschiene und mehrere Schlitten, die entlang der Führungsschiene bewegbar sind. Mit jedem Schlitten ist jeweils ein Grundträger eines Werkstückträgers wie oben beschrieben verbunden.
Die Führungsschiene kann eine lineare Führungsschiene sein oder eine endlose Führungsschiene, die beispielsweise zwei parallele Längsabschnitte und zwei diese Längsabschnitte verbindende Kurvenabschnitte aufweist.
Bevorzugt ist der Grundträger lösbar mit dem Schlitten verbunden, besonders bevorzugt auf den Schlitten aufgesteckt. Hierdurch ergibt sich eine weitere Flexibilität hinsichtlich Formatanpassungen, da auch der Grundträger des Werkstückträgers einfach ausgetauscht werden kann.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Schlitten magnetisch angetrieben. Somit können alle Schlitten unabhängig voneinander angesteuert und bewegt werden.
Vorzugsweise umfasst die Handhabungsvorrichtung weiterhin eine Aushebevorrichtung, die darauf ausgelegt ist, das Einlegeelement vom Grundträger abzuheben, und deren oberer Randbereich tritt hierzu durch die Durchtrittsöffnung im Grundträger hindurch.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Aushebevorrichtung eine Öffnung oder Aussparung zum Durchtritt der Haube der haubenförmigen Produktverpackung aufweist, die ein umlaufender Steg umgibt, welcher bei Projektion in eine Schnittebene der Ausnehmung im Einlegeelement die Außenkontur der Ausnehmung umgibt. Auf diese Weise kann zum Beispiel bei Form- oder Siegelvorgängen eine Unterstützung des Randes der zu formenden Kontur bzw. der Siegelnaht stattfinden, ohne dass der Grundträger selbst Kräfte aufnehmen muss.
Für eine solche Ausgestaltung muss natürlich die Durchtrittsöffnung im Grundträger im Querschnitt mindestens so groß sein wie die Außenkontur des umlaufenden Stegs der Aushebevorrichtung.
Die Aushebevorrichtung kann auch an weiteren Stellen des Einlegeelements angreifen. Der Grundträger muss dann entsprechende Öffnungen an diesen Stellen aufweisen.
Bevorzugt ist es auch, wenn die Aushebevorrichtung zusammen mit einer Siegelvorrichtung zum Siegeln des Abdeckelements auf die haubenförmige Produktverpackung in einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine verwendet wird.
Die Siegelvorrichtung wirkt dann vorzugsweise mit der Aushebevorrichtung in Pressverbindung zusammen, um eine Siegelung des Abdeckelements an die haubenförmige Produktverpackung entlang des umlaufenden Stegs im ausgehobenen Zustand des Einlegeelements zu bewirken.
Zusätzlich können weitere Bearbeitungsstationen in der Verpackungsmaschine vorliegen, beispielsweise eine Übergabevorrichtung für Kartonzuschnitte, mindestens eine Zuführvorrichtung für Produkte und/oder Inlays, sowie eine Transfereinheit für Abdeckelemente.
Die Verpackungsmaschine kann außerdem eine Formvorrichtung zum Ausformen der haubenförmigen Produktverpackungen aus den flachen Zuschnitten aufweisen. Diese Formvorrichtung kann unter Umständen die Formung der haubenförmigen Produktverpackung im Einlegeteil als Matrize durchführen.
Allgemein im Rahmen der Erfindung können die Werkstückträger auch mittels jeder anderen Transportvorrichtung bewegt werden, beispielsweise einer Becherkette.
Das Einlegeelement ist allgemein bevorzugt derart auf dem Grundträger abgelegt, dass seine vom Grundträger abgewandte Oberfläche horizontal ausgerichtet ist.
Das Einlegeelement kann allgemein eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen umfassen.
Es ist auch denkbar, dass mehrere Einlegeelemente pro Grundträger auf verschiedenen Abschnitten des Grundträgers abgelegt werden.
Die haubenförmige Produktverpackung ist bevorzugt aus Karton gebildet. Ebenso kann sie auch aus Kunststoff geformt sein.
Das Abdeckelement ist üblicherweise eine Deckkarte. Die Deckkarte ist bevorzugt aus Zellstoff, Holzschliff oder Altpapier gebildet. Alternativ kann auch eine Deckfolienabschnitt als Abdeckelement verwendet werden, beispielsweise aus Aluminium.
Grundsätzlich sind alle Kombinationen von Kunststoff und Kartonagen denkbar.
Die zu verpackenden Produkte können alle beliebigen Produkte sein, die in haubenförmigen Verpackungen verpackt werden können. Beispiele sind Batterien, Zahnbürsten, Lufterfrischer, WC-Erfrischer, Reinigungsmittel, DIY Produkte, Spiralbohrer, Stifte (Büroartikel), Kosmetikartikel, Elektronik (USB Sticks, Speicherkarten etc.), Rasierer, Druckerpatronen und viele mehr. Die Produkte können auch medizinische Produkte oder Hygieneartikel sein.
Die Haube der haubenförmigen Produktverpackung hat in der Regel eine Länge von 5 mm bis 400 mm, bevorzugt von 10 mm bis 300 mm.
Die Haube der haubenförmigen Produktverpackung hat in der Regel eine Breite von 5 mm bis 400 mm, bevorzugt von 10 mm bis 300 mm.
Die Haube der haubenförmigen Produktverpackung hat in der Regel eine Tiefe von 2 mm bis 100 mm, bevorzugt von 4 mm bis 80 mm.
In besonderen Ausführungsformen weist das Einlegeelement Löcher auf, die beim Ablegen auf dem Grundträger zur Zentrierung und Halterung des Einlegeelements über Stifte am Grundträger geführt werden.
Der vom Einlegeelement beim Anhebevorgang mittels der Aushebevorrichtung zurückgelegte Weg beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 mm, bevorzugt 1 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 2 mm bis 10 mm. Insbesondere soll der zurückgelegte Weg kleiner sein als die Höhe der Fixierelemente.
Eine übliche Reihenfolge der Verfahrensschritte zur Herstellung einer haubenförmigen Produktverpackung mit Abdeckelement umfasst folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge:

Einlegen eines Zuschnitts aus Karton in den Werkstückträger;
Formen der haubenförmigen Produktverpackung aus dem Zuschnitt im Werkstückträger unter Verwendung einer Formvorrichtung;
Zuführen eines Inlays in die Haube der haubenförmigen Produktverpackung;
Zuführen eines oder mehrerer Produkte in das Inlay in der Haube der haubenförmigen Produktverpackung;
Ablegen eines Abdeckelements auf die gefüllte Produktverpackung im Werkstückträger;
Siegeln des Abdeckelements an die gefüllte Produktverpackung zumindest im Bereich eines umlaufenden Stegs um die Ausnehmung im Einlegeelement;
Entnahme der versiegelten Produktverpackung aus dem Werkstückträger.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Abweichung von diesem Verfahren.
Beispielsweise kann das Einlegen eines Zuschnitts und die Formung komplett entfallen, wenn es sich um eine andere Art von Haube aus einem nicht faltbaren Material handelt.
Selbst wenn der Schritt des Formens stattfindet, kann die haubenförmige Produktverpackung auch außerhalb des Werkstückträgers geformt werden und erst nach ihrer Ausformung in ihn eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass die Formung ausschließlich im separierten Einlegeelement stattfindet und das Einlegeelement zusammen mit der ausgeformten haubenförmigen Verpackung anschließend in den Grundträger eingeführt wird.
Wenn der Schritt des Formens im Werkzeugträger stattfindet, so ist es bevorzugt, dass die Aushebevorrichtung das Einlegeelement während des Formvorgangs unterstützt oder sogar leicht abhebt. Es sind aber auch andere Stützelemente beim Formen denkbar.
Das Zuführen eines Inlays kann bei bestimmten Produktverpackungen bzw. Produktformen auch entfallen. Dann würde das Produkt oder die Produkte direkt in die Haube der Produktverpackung eingelegt.
Es ist auch denkbar, dass das Inlay mit den Produkten im Vorgang befüllt wird und anschließend als befülltes Inlay in die Haube der Produktverpackung eingelegt wird.
Als "Handhabungsvorrichtung" ist im Rahmen dieser Anmeldung entweder nur die Transportvorrichtung mit den Werkstückträgern zu verstehen oder alternativ auch die Transportvorrichtung mit den Werkstückträgern in Kombination mit der Aushebevorrichtung.
In den nachfolgenden Figuren sind grundlegende Aspekte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben.

Fig. 1: ist eine schematische Draufsicht auf eine Verpackungsmaschine mit umlaufenden Werkstückträgern;
Fig. 2: ist eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Verpackungsmaschine aus Fig. 1;
Fig. 3: ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkstückträgers, wobei das Einlegeelement kurz vor dem Einsetzen in den Grundträger gezeigt ist;
Fig. 4: ist eine perspektivische Ansicht des Werkstückträgers aus Fig. 3 mit aufgesetztem Einlegeelement;
Fig. 5: ist eine Seitenansicht des Werkstückträgers aus Fig. 4;
Fig. 6: ist eine perspektivische Ansicht des Werkstückträgers aus Fig. 4 mit eingesetzten Produktverpackungen;
Fig. 7: ist eine perspektivische Ansicht des Werkstückträgers aus Fig. 6, wobei die Produktverpackungen aus den Ausnehmungen ausgehoben dargestellt sind;
Fig. 8: ist eine schematische Seitenansicht eines Siegelvorgangs mit einem erfindungsgemäßen Werkstückträger.

Die in Fig. 1 dargestellte Verpackungsmaschine 2 umfasst eine Führungsschiene 4, an der Werkstückträger 5 umlaufen, hier gegen den Uhrzeigersinn. Die Werkstückträger 5 sind zur Aufnahme von haubenförmigen Produktverpackungen 6 (Fig. 6 und 7) und deren Abdeckelementen 7 (Fig. 6) vorgesehen und durchlaufen nacheinander verschiedene Bearbeitungsstationen, eine Übergabevorrichtung 10 für Zuschnitte der haubenförmigen Produktverpackungen, eine Formvorrichtung 11 zum Ausformen der haubenförmigen Produktverpackungen 6 aus den Zuschnitten, eine Zuführvorrichtung 12 für Inlays, eine Zuführvorrichtung 14 für Produkte, eine Transfereinheit 16 für Abdeckelemente und eine Siegelvorrichtung 18. Anschließend werden die fertigen Produktverpackungen 6 aus dem Werkstückträger 5 entnommen.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Führungsschiene 4 mit einem daran befestigten Schlitten 20 und einem mit dem Schlitten 20 verbundenen Werkstückträger 5 dargestellt. Der Werkstückträger 5 umfasst einen Grundträger 22, der auf den Schlitten 20 aufgesteckt ist. Auf den Grundträger 22 wiederum ist ein Einlegeelement 24 in Form einer dünnen Platte aufgelegt. Um das Einlegeelement 24 herum steht ein umlaufender Steg 23 des Grundträgers 22 vor. Die beiden Ausnehmungen 28 im Einlegeelement 24 sind über zwei etwas größer dimensionierten Durchtrittsöffnungen 26 im Grundträger 22 angeordnet. Die Ausnehmungen 28 dienen der Aufnahme der haubenförmigen Produktverpackungen 6, siehe Fig. 6 und 7. Bevorzugt sind die Schlitten 20 einzeln ansteuerbar.
In Fig. 3 ist der Werkstückträger 5 mit angehobenem Einlegeelement 24 dargestellt, wie beispielsweise kurz vor dem Ausstatten des Grundträgers 22 mit dem Einlegeelement 24.
In Fig. 4 hingegen ist das Einlegeelement 24 bereits auf dem Grundträger 22 abgelegt Zwei zentrale Stifte des Grundträgers 22 sind außerdem durch entsprechende Löcher im Einlegeelement 24 hindurchgetreten. Sie dienen der besseren Führung beim Ablegen und der Stabilisierung im abgelegten Zustand.
Zur besseren Lagefixierung des Einlegeelements 24 kann, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Aussparung 32 im Grundträger 22 in Form des Einlegeelements 24 vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich können Magnete 34 im Grundträger 22 vorgesehen sein, die das Einlegeelement 24 magnetisch halten, siehe Fig 3 und 5.
Fixierelemente 30 in Form von Fixierstiften dienen zur seitlichen Halterung des aufgelegten Abdeckelements 7 vor und während des Siegelvorgangs.
In Fig. 6 ist eine fertige Produktverpackung 6 mit darauf gesiegeltem Abdeckelement 7 gezeigt. Fig. 7 zeigt dieselbe Darstellung mit aus dem Werkstückträger 5 herausgenommenen Verpackungen 6 (hier ohne Abdeckelement).
In Fig. 8a bis 8c ist ein beispielhafter Siegelvorgang zur Fertigstellung der Produktverpackungen 6 mit daran gesiegeltem Abdeckelement 7 dargestellt. Eine Aushebevorrichtung 36 dient während des Siegelvorgangs als Gegenelement zur Siegelvorrichtung 18. Hierzu wird die Aushebevorrichtung 36 nach oben bewegt und hebt das Einlegeelement 24, auf dem der umgeschlagene Rand der Produktverpackung 6 und das Abdeckelement 7 aufliegen, geringfügig vom Grundträger 22 ab. Die Siegelvorrichtung 18 wird abgesenkt und siegelt das Abdeckelement 7 an den Steg der Produktverpackung 6, während die Aushebevorrichtung 36 gegenhält. Das Anheben der Aushebevorrichtung 36 und das Absenken der Siegelvorrichtung 18 können auch gleichzeitig erfolgen.

Claims

Werkstückträger (5) zum Bewegen mindestens einer haubenförmigen Produktverpackung (6) und deren Abdeckelement (7),
mit einem Grundträger (22), der in einem zentralen Bereich eine Durchtrittsöffnung (26) für die haubenförmige Produktverpackung (6) aufweist,

wobei auf dem Grundträger (22) ein Einlegeelement (24) lösbar aufgelegt ist, das mindestens eine Ausnehmung (28) zur hängenden Aufnahme der haubenförmigen Produktverpackung (6) aufweist, wobei die Ausnehmung (28) des aufgelegten Einlegeelements (24) über der Durchtrittsöffnung (26) des Grundträgers (22) angeordnet ist, und wobei ein umlaufender Steg (23) des Grundträgers (22) um das aufgelegte Einlegeelement (24) herum vorsteht,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Grundträger (22) auf dem umlaufenden Steg (23) Fixierelemente (30) zur umlaufenden Fixierung des Abdeckelements (7) aufweist.
Werkstückträger (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (24) ein plattenförmiges Einlegeelement ist.
Werkstückträger (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgelegte Einlegeelement (24) in eine Aussparung (32) des Grundträgers (22) eingelegt ist.
Werkstückträger (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgelegte Einlegeelement (24) magnetisch am Grundträger (22) gehalten ist.
Handhabungsvorrichtung zum Bewegen von haubenförmigen Produktverpackungen (6) und deren Abdeckelementen (7),
umfassend eine Führungsschiene (4) und mehrere Schlitten (20), die entlang der Führungsschiene (4) bewegbar sind,

wobei mit jedem Schlitten (20) jeweils ein Grundträger (22) eines Werkstückträgers (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche verbunden ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundträger (22) lösbar mit dem Schlitten (20) verbunden ist, bevorzugt auf den Schlitten (20) aufgesteckt ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten (20) magnetisch angetrieben sind.
Verpackungsmaschine (2) mit einer Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 und einer Siegelvorrichtung (18) zum Siegeln des Abdeckelements (7) auf die haubenförmige Produktverpackung (6).
Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Übergabevorrichtung (10) für Zuschnitte, mindestens eine Zuführvorrichtung (12, 14) für Produkte und/oder Inlays, sowie eine Transfereinheit (16) für Abdeckelemente aufweist.
Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Formvorrichtung (11) zum Ausformen der haubenförmigen Produktverpackungen (6) aus flachen Zuschnitten aufweist.