WO2016207059A1 - Verpackungsmaschine mit einer motorischen drossel - Google Patents

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WO2016207059A1
WO2016207059A1 PCT/EP2016/063923 EP2016063923W WO2016207059A1 WO 2016207059 A1 WO2016207059 A1 WO 2016207059A1 EP 2016063923 W EP2016063923 W EP 2016063923W WO 2016207059 A1 WO2016207059 A1 WO 2016207059A1
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packaging machine
packaging
valve
chamber
throttle
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PCT/EP2016/063923
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Alexander Fries
Thomas Wetter
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Gea Food Solutions Germany Gmbh
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    • G05D16/202—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means actuated by an electric motor

Definitions

  • the present invention relates to a packaging machine with a thermoforming station, and / or a sealing station and / or a cutting device, are manufactured with the packaging for packaging goods, wherein a pressure source of at least one of these stations provides a pressure with which the gas exchange in the package and / or the molding of the packaging and / or the drive of a tool takes place and / or a tool is driven.
  • Such packaging machines are known from the prior art and are usually referred to as so-called “form-fill-seal packaging machines” (FFS packaging machines) or are tray sealers or flow-wrap machines
  • FFS packaging machines are tray sealers or flow-wrap machines
  • a typical FFS packaging machine is a so-called deep drawing machine
  • different negative pressures are required, which are used, for example, for exchanging gas, for shaping and / or driving tool parts, and the negative pressures are required at different heights and / or at different time intervals, so that in the machines according to the state of the art Technology was difficult to get along with a pressure source.
  • a packaging machine with a thermoforming station, and / or a sealing station and / or a cutting device, are made with the packaging for packaging goods, with a pressure source at least one of these stations provides a medium under pressure, with the gas exchange in the packaging and / or the forming of the packaging takes place and / or a tool is driven, wherein between the pressure source and the station and / or the tool, a throttle is provided, which has a driven valve disc or slider within a housing and a sensor which determines the position of the valve disc or slider within the housing and its signal controls the position of the valve disc.
  • the present invention relates to a packaging machine for packaging a packaged product, in particular a food, in a plastic film.
  • the packaging generally has a deep-drawn packaging tray, which is filled with the packaged goods and then sealed with a lid, in particular a cover film.
  • the lid is usually sealed to the packaging tray.
  • a gas exchange can be carried out in the packaging recess.
  • the lidding film can also be deep-drawn.
  • the present in the unopened packaging air is partially sucked and thereby generates a negative pressure in the package, which is then or simultaneously replaced by another gas, such as oxygen, nitrogen and / or carbon dioxide, wherein the gas exchange in the Usually takes place in and / or before the sealing station and after filling the packaging tray with packaged goods.
  • a negative pressure for forming the packaging film and / or for driving, in particular lifting, lowering and / or pressing of tools is also often required.
  • the packaging machine has a pressure source.
  • This pressure source may be based on the ambient pressure, a source of underpressure and / or overpressure.
  • Each pressure source provides a medium under pressure, which is needed, for example, for molding the packaging, for gas exchange and / or for operating a tool on the packaging machine.
  • the pressure source is a chamber in which a certain positive or negative pressure prevails.
  • a throttle is now provided between the pressure source and one or more station (s) and / or the tool of the packaging machine.
  • This throttle regulates the volume flow which flows from the pressure source to the respective station and / or the respective tool or vice versa.
  • at least one further valve is provided in the pipeline connecting the pressure source and the respective station or tool.
  • This valve is preferably not regulated but can only, preferably completely, open and, preferably completely, close.
  • the throttle has a driven valve disk or slide within a housing.
  • the housing has a first and a second flow channel / nozzle for the pressurized media.
  • the two flow channels are provided spaced from each other.
  • valve plate or slide cooperates with a valve seat which is preferably provided in the region of a flow channel and optionally closes it.
  • the valve disk is driven and can from a flow passage closing in a completely open position to be transferred.
  • the valve disc moves linearly.
  • the slide can also move in rotation, for example in the sense of a ball valve.
  • the free, the respective medium available free flow area changed by the movement of the valve disk, at least in sections.
  • the throttle also acts as a valve, which opens the flow width completely to and / or according to a desired flow, for example wholly or partially.
  • the position of the valve disk / slider is preferably changed before, during and / or after each cycle in a cyclically operating packaging machine.
  • a sensor which determines the position of the valve disk within the housing and whose signal regulates the position of the valve disk.
  • the plate can be brought into a specific position, for example. Consequently, a control / controller connected to the sensor always knows in which position the valve disk is located and / or knows the free flow area available to the medium.
  • the packaging machine according to the invention also has at least one further sensor which, for example, measures a pressure within a tool and / or the gas composition within a packaging and particularly preferably regulates the position of the valve disk.
  • the packaging machine according to the invention preferably has a CPU with a storage unit which stores at least part of the history of the positions of the valve disk and / or the free flow area. This history is particularly preferably used to control the position of the valve disk.
  • valve disk is provided with an electric, pneumatic and / or hydraulic drive.
  • electric, pneumatic and / or hydraulic drive for example, electromechanical, electropneumatic and / or piezoelectric drives are used.
  • the senor is part of a drive.
  • the sensor is part of a sensor which determines the revolutions and / or the linear feed of the drive and forwards them to a controller of the packaging machine.
  • a driven element is positioned against a stop, in particular a hard stop. This can be done by a path specification, pulse specification, torque specification and / or rotation angle specification. The contact of the driven element with the stop is the reference point / zero point for the subsequent movement of a motor.
  • the driven element may, for example, be a shaft of an engine and / or the valve disk.
  • a possible drive is preferably a stepper motor or servomotor, which can also be combined with a transmission, with which, for example, a rotary is converted into a linear movement.
  • a sensor is not necessarily needed in this embodiment.
  • the target or actual position of the driven element can be calculated by the applied number of pulses and the defined distance covered by the driven element per pulse.
  • a combination of multiple throttles or valves in series or parallel, or combinations thereof, for example, of two throttles or two valves in series to form a redundant array, which may be used for example for O 2 fumigation, is a preferred embodiment of the present invention.
  • the throttle is part of the sealing station of the packaging machine.
  • the throttle is part of the forming station of the packaging machine.
  • Another object of the present invention is a method for operating the packaging machine according to the invention, in which the change in the position of the valve disk during process pauses, in particular during the feed of the lower film web.
  • the adjustment of the valve disk during process pauses, in which, for example, no gas exchange in the package and / or no deformation of the film web done.
  • the position of the valve disk is then changed if, in the case of a cyclically operating packaging machine, the preference is given to the film web, in particular the lower film web.
  • the tools of the packaging machine in particular the sealing and / or molding tools are in a spaced position from the respective film web and there is usually no pressurized medium needed.
  • the adjustment of the valve disk preferably the adjustment of the valve disk.
  • the adjustment of the valve disk takes place outside of process pauses, while, for example, gas exchange takes place in the packaging and / or deformation of the film web.
  • the volume flow of the medium can be increased with decreasing pressure differences and / or other pressure profiles can be set.
  • the adjustment of the valve disk takes place outside and during a process break.
  • the history of the positions of the valve disk is preferably taken into account. Due to stored positions of the valve disk, in particular in connection with other parameters, such as the packaging size and / or shape of the film used and / or the temperature and / or temperature distribution of the respective film web, preferably the desired position of the valve disk is determined.
  • FIGS. 1-7 These explanations are merely exemplary and do not limit the general inventive concept. The explanations apply equally to all articles of the present invention.
  • FIG. 1 shows the packaging machine according to the invention
  • FIGS. 4-7 each show an application of the throttle within the
  • FIG. 1 shows the packaging machine 1 according to the invention, which has a thermoforming station 2, a filling station 7 and a sealing station 19.
  • a plastic film web 8 the so-called lower film web
  • the packaging machine has two transport means (not shown), in the present case in each case two endless chains, which are arranged to the right and left of the film web.
  • Each endless chain has holding means, which cooperate with one edge of the film web.
  • Both at the beginning and at the end of the packaging machine at least one gear is provided for each chain in each case, around which the respective chain is deflected.
  • each means of transport has a multiplicity of clamping means which grasp the lower film web 8 in the inlet region in a clamping manner and transmit the movement of the transport means to the lower film web 8.
  • the clamping connection between the transport and the lower film web is released again.
  • the thermoforming station 2 which has an upper tool 3 and a lower tool 4, which has the shape of the packaging tray to be produced, the packaging trays 6 are formed in the lower film web 8.
  • the lower tool 4 is arranged on a lifting table 5, which, as symbolized by the double arrow, is vertically adjustable.
  • the lower tool 4 is lowered and then raised again.
  • the packaging trays are then filled in the filling station 7 with the packaged goods 16.
  • the subsequent sealing station 19 which also consists of an upper tool 12 and a vertically adjustable lower tool 1 1, an upper film web is sealed to the packaging tray.
  • the upper tool and / or the lower tool are lowered or raised before and after each film transport.
  • the upper film web 14 may be deep-drawn and / or guided in means of transport or transported by transport chains, these means of transport then extending only from the sealing station and possibly downstream. Otherwise, the statements that have been made to the means of transport of the sub-web.
  • the cutting tool 27 can also be raised or lowered in the present case with a lifting device 9.
  • a gas exchange in the not yet sealed packaging can be made.
  • a negative pressure is preferably applied first and then a replacement gas flows into the package before it is hermetically sealed.
  • the packaging machine according to the invention has a pressure source 26 and a throttle, which will be explained with reference to the following figures.
  • FIG. 2 shows the throttle of the packaging machine.
  • This has a housing 23 which has two floors and a wall portion, which is preferably provided as a cylinder.
  • a tubular connecting piece 15, 20 is connected on the housing, here on a floor or the wall area.
  • One nozzle is connected to the pressure source and the other nozzle is connected to the consumer.
  • the two connecting pieces communicate fluidically with each other via the interior of the housing.
  • a valve plate 21 slidably provided here linearly displaceable.
  • the displacement of the valve disk is effected by a drive 10, here a linear drive, which is connected in the present case via a piston rod 13 to the valve disk.
  • the valve plate 21 sealingly cooperates with a valve seat 25, so that no gas flow 17,18 is possible. If the valve disk 21 is now moved in the direction of its other extreme position, the space between the two ports 15, 20 is increasingly released, so that the free flow area increases at least in sections and thus the gas flow 17, 18 increases. Due to the position of the valve disk 21 between the two extreme positions, the height of the gas flow between the two ports 15, 20 can be set at a certain differential pressure.
  • the throttle has a sensor which is preferably part of the drive 10 of the valve disk. Through the sensor, a control unit of the packaging machine knows the respective position of the valve disk and thus the available free cross-section, or can change the position of the valve disk until a new desired position is reached.
  • FIG. 3 shows a simplified representation of the throttle according to FIG.
  • FIG. 4 shows a first application of the throttle within the packaging machine according to the invention.
  • This has a pressure source 26, in the present case a chamber, in which a medium is enclosed under negative or positive pressure.
  • the medium may, for example, be air under positive or negative pressure or a replacement gas under overpressure.
  • the chamber 26 is connected via the pipes 28, 31 with a chamber and / or tool 32 of the packaging machine, for example, the chamber of a sealing tool.
  • the throttle shown in Figures 2, 3 and here optionally a further valve 30 is provided, which, however, preferably can only be opened or closed.
  • a sensor 33 is optionally provided with the particular in the Chamber prevailing pressure can be measured.
  • the valve 30 is opened, preferably so that it does not reduce the cross section of the conduits 28, 31.
  • the throttle 29 By means of the throttle 29, the mass flow between the two chambers is controlled.
  • This regulation can be effected by providing the valve disk 21 of the throttle in a specific preselected position and / or by changing this position during the mass flow between the chamber 26 and the chamber 32.
  • the change may for example be due to the signal of the sensor 33 and / or the position of the valve is changed due to a predetermined path.
  • the person skilled in the art understands that in the pressure source 26 as well as overpressure and underpressure can prevail, so that the mass flow can take place both from the chamber 32 in the direction of the chamber 26 or vice versa.
  • FIG. 5 shows a further application of the packaging machine according to the invention with the throttle according to FIGS. 2 and 3.
  • the packaging machine has a tool, for example an evacuation or sealing tool, which has three chambers 38, 46 and 49 here.
  • Each chamber is provided in the present case with a sensor 47, 48, 50 to measure the negative pressure in the respective chamber.
  • Each chamber is connected via an individual line 36, 37, 52 and via an individual valve 34, 35, 39 with a channel 44 to which the throttle is connected to a nozzle 15.
  • the other nozzle 20 is connected to a pump 51, preferably a vacuum pump.
  • the mass flow between the line 44 and the pump 51 can be controlled by the position of the valve disk 21, which is symbolized by the double arrow.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the packaging machine according to the invention.
  • a tool having two chambers 57, 64 is fluidly connected to a differential pressure source 59, in the present case for example a vacuum pump.
  • a differential pressure source 59 in the present case for example a vacuum pump.
  • the pipes 56, 63 which is provided between the source 59 and the chambers 57, 64 respectively, there is in each case a throttle valve 55, 62 (see Figures 2, 3), with which the mass flow between the pump and the respective chamber can be adjusted.
  • valves 53, 54 and 60, 61 in each pipeline, with which the pipe can be completely closed and / or a connection to the environment can be opened.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the packaging machine according to the invention. Essentially, reference may be made to the embodiment in FIG In the present case, in the connection to the environment, a throttle valve 69, 76 is arranged.
  • Differential pressure source e.g., vacuum pump
  • Differential pressure source e.g., vacuum pump
  • valve to chamber 1 e.g., vacuum pump
  • Differential pressure source e.g., vacuum pump
  • Differential pressure source e.g., vacuum pump
  • valve to chamber 2 e.g., vacuum pump

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine mit einer Tiefziehstation, einer Siegelstation und/oder einer Schneideinrichtung, mit der Verpackungen für Verpackungsgüter hergestellt werden, wobei eine Druckquelle mindestens einer dieser Stationen einen Druck zur Verfügung stellt, mit dem der Gasaustausch in der Verpackung und/oder das Formen der Verpackung und/oder der Antrieb eines Werkzeugs erfolgt und/oder ein Werkzeug angetrieben wird.

Description

Verpackungsmaschine mit einer motorischen Drossel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine mit einer Tiefziehstation, und/oder einer Siegelstation und/oder einer Schneideeinrichtung, mit der Verpackungen für Verpackungsgüter hergestellt werden, wobei eine Druckquelle mindestens einer dieser Stationen einen Druck zur Verfügung stellt, mit dem der Gasaustausch in der Verpackung und/oder das Formen der Verpackung und/oder der Antrieb eines Werkzeugs erfolgt und/oder ein Werkzeug angetrieben wird.
Derartige Verpackungsmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden meist als sogenannte „Form-Fill-Seal-Verpackungsmaschinen" (FFS-Verpackungs- maschinen) bezeichnet oder sind Traysealer oder Schlauchbeutelmaschinen. Eine typische FFS-Verpackungsmaschine ist ein sogenannter Tiefziehautomat. Bei derartigen Verpackungsmaschinen werden in der Regel unterschiedliche Unterdrücke benötigt, die beispielsweise zum Gasaustausch, zum Formen und/oder zum Antrieb von Werkzeugteilen eingesetzt werden. Die Unterdrücke werden dabei in unterschiedlicher Höhe und/oder in unterschiedlichen Zeitintervallen benötigt, so dass es bei den Maschinen gemäß dem Stand der Technik schwierig war, mit einer Druckquelle auszukommen.
Es besteht seit langem deshalb ein Bedarf, eine Verpackungsmaschine zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Verpackungsmaschine mit einer Tiefziehstation, und/oder einer Siegelstation und/oder einer Schneideeinrichtung, mit der Verpackungen für Verpackungsgüter hergestellt werden, wobei eine Druckquelle mindestens einer dieser Stationen ein Medium unter Druck zur Verfügung stellt, mit dem der Gasaustausch in der Verpackung und/oder das Formen der Verpackung erfolgt und/oder ein Werkzeug angetrieben wird, wobei zwischen der Druckquelle und der Station und/oder dem Werkzeug eine Drossel vorgesehen ist, die einen angetriebenen Ventilteller oder Schieber innerhalb eines Gehäuses und einen Sensor aufweist, der die Position des Ventiltellers oder Schiebers innerhalb des Gehäuses ermittelt und dessen Signal die Position des Ventiltellers regelt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zum Verpacken von einem Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, in einer Kunststofffolie. Die Verpackung weist in der Regel eine tiefgezogene Verpackungsmulde auf, die mit dem Verpackungsgut befüllt und dann mit einem Deckel, insbesondere einer Deckelfolie verschlossen wird. Der Deckel wird in der Regel an die Verpackungsmulde gesiegelt. Vor dem Siegeln kann in der Verpackungsmulde ein Gasaustausch vorgenommen werden. Die Deckelfolie kann ebenfalls tiefgezogen sein. Für den Gasaustausch wird die in der noch nicht verschlossenen Verpackung vorhandene Luft teilweise abgesaugt und dadurch ein Unterdruck in der Verpackung erzeugt, der dann oder gleichzeitig durch ein anderes Gas, beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff und/oder Kohlendioxid, ersetzt wird, wobei der Gasaustausch in der Regel in und/oder vor der Siegelstation und nach dem Befüllen der Verpackungsmulde mit Verpackungsgut stattfindet. Ferner wird oftmals auch ein Unterdruck zum Formen der Verpackungsfolie und/oder zum Antrieb, insbesondere Heben, Senken und/oder Andrücken von Werkzeugen benötigt.
Dafür weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine eine Druckquelle auf. Bei dieser Druckquelle kann es sich, bezogen auf den Umgebungsdruck, um eine Unter- und/oder Überdruckquelle handeln. Es können mehrere Druckquellen vorhanden sein, die insbesondere unterschiedliche Druckniveaus und/oder unterschiedliche Medien zur Verfügung stellen. Durch jede Druckquelle wird ein Medium unter Druck zur Verfügung gestellt, das beispielsweise zum Formen der Verpackung, zum Gasaustausch und/oder zum Betrieb eines Werkzeugs an der Verpackungsmaschine benötigt wird. Vorzugsweise ist die Druckquelle eine Kammer in der ein bestimmter Über- oder Unterdruck herrscht.
Erfindungsgemäß ist nun zwischen der Druckquelle und einer oder mehreren Station(en) und/oder dem Werkzeug der Verpackungsmaschine eine Drossel vorgesehen. Diese Drossel regelt den Volumenstrom der von der Druckquelle zu der jeweiligen Station und/oder dem jeweiligen Werkzeug strömt oder umgekehrt. Vorzugsweise ist in der Rohrleitung, die die Druckquelle und die jeweilige Station bzw. das Werkzeug verbindet mindestens ein weiteres Ventil vorgesehen. Dieses Ventil ist aber vorzugsweise nicht geregelt sondern kann sich nur, vorzugsweise vollständig, öffnen und, vorzugsweise vollständig, schließen. Die Drossel weist erfindungsgemäß einen angetriebenen Ventilteller oder Schieber innerhalb eines Gehäuses auf. Das Gehäuse hat einen ersten und einen zweiten Strömungskanal/Stutzen für die unter Druck stehenden Medien. Vorzugsweise sind die beiden Strömungskanäle beabstandet voneinander vorgesehen. Besonders bevorzugt befindet sich ein Strömungskanal in dem Boden oder Deckel des Gehäuses und noch mehr bevorzugt der andere Strömungskanal in der Seitenwand des Gehäuses. Vorzugsweise sind die beiden Strömungskanäle in einem Winkel, insbesondere einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Der Ventilteller oder Schieber wirkt mit einem Ventilsitz zusammen, der vorzugsweise im Bereich eines Strömungskanals vorgesehen ist und diesen wahlweise verschließt. Erfindungsgemäß ist der Ventilteller angetrieben und kann von einer einen Strömungskanal schließenden in eine vollständig geöffnete Stellung überführt werden. Vorzugsweise bewegt sich der Ventilteller dabei linear. Der Fachmann versteht, dass der Schieber sich auch rotativ bewegen kann, beispielsweise im Sinne eines Kugelhahns. Vorzugsweise verändert sich die freie, dem jeweiligen Medium zur Verfügung stehende freie Strömungsfläche durch die Bewegung des Ventiltellers, zumindest abschnittsweise.
Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die Drossel auch als Ventil fungiert, das die Strömungsweite ganz zu und/oder entsprechend einem gewünschten Durchfluss, beispielsweise ganz oder teilweise öffnet. Die Stellung des Ventiltellers/Schiebers wird vorzugsweise vor, während und/oder nach jedem Takt bei einer taktweise operierenden Verpackungsmaschine verändert.
Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Sensor vorgesehen, der die Position des Ventiltellers innerhalb des Gehäuses ermittelt und dessen Signal die Position des Ventiltellers regelt. Mittels des Signals des Sensors kann der Teller beispielsweise in eine ganz bestimmte Position gebracht werden. Eine an den Sensor angeschlossene Regelung/Steuerung weiß folglich immer in welcher Stellung sich der Ventilteller befindet und/oder kennt die dem Medium zur Verfügung stehende freie Strömungsfläche.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine noch mindestens einen weiteren Sensor auf, der beispielsweise einen Druck innerhalb eines Werkzeuges und/oder die Gaszusammensetzung innerhalb einer Verpackung misst und besonders bevorzugt die Stellung des Ventiltellers regelt.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine eine CPU mit einer Speichereinheit auf, die zumindest einen Teil der Historie der Positionen des Ventiltellers und/oder der freien Strömungsfläche speichert. Diese Historie wird besonders bevorzugt zur Regelung der Position des Ventiltellers herangezogen.
Vorzugsweise ist der Ventilteller mit einem elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Antrieb versehen. Beispielsweise werden elektromechanische, elektropneumatische und/oder piezoelektrische Antriebe verwendet.
Vorzugsweise ist der Sensor Teil eines Antriebs. Beispielsweise ist der Sensor Teil eines Gebers, der die Umdrehungen und/oder den linearen Vorschub des Antriebs ermittelt und an eine Steuerung der Verpackungsmaschine weiterleitet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein angetriebenes Element gegen einen Anschlag, insbesondere einen Hartanschlag positioniert. Dies kann durch eine Wegvorgabe, Impulsvorgabe, Drehmomentvorgabe und/oder Drehwinkelvorgabe erfolgen. Der Kontakt des angetriebenen Elements mit dem Anschlag ist der Referenzpunkt/Nullpunkt für die sich daran anschließende Bewegung eines Motors. Bei dem angetriebenen Element kann es sich beispielsweise um eine Welle eines Motors und/oder um den Ventilteller handeln. Ein möglicher Antrieb ist vorzugsweise ein Schrittmotor oder Servomotor, der auch mit einem Getriebe kombiniert werden kann, mit dem beispielsweise eine rotative in eine lineare Bewegung umgesetzt wird. Ein Sensor wird bei dieser Ausführungsform nicht notwendigerweise benötigt. Beispielsweise kann anstelle mittels Sensor die Ziel- oder Ist Position des angetriebenen Elements durch die beaufschlagte Anzahl von Impulsen und die definierte Wegstrecke, die das angetriebene Element pro Impuls zurücklegt, berechnet werden.
Antriebe, die selbsttätig einen Referenzpunkt ermitteln können, von dem aus eine bestimmte Bewegung ausgeführt wird, werden in dem Folgenden als„selbstreferenzierender Antrieb" bezeichnet.
Eine Kombination von mehreren Drosseln oder Ventilen in Reihen- oder Parallelschaltungen oder Kombinationen davon, beispielsweise von zwei Drosseln oder zwei Ventilen in Reihenschaltung zur Bildung einer redundanten Anordnung, die beispielsweise für 02- Begasung verwendet werden kann, ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise ist die Drossel Teil der Siegelstation der Verpackungsmaschine. Alternativ oder zusätzlich ist die Drossel Teil der Formstation der Verpackungsmaschine.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine, bei dem die Veränderung der Position des Ventiltellers während Prozesspausen, insbesondere während des Vorschubs der Unterfolienbahn erfolgt.
Die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren gemachten Ausführungen gelten für die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine gleichermaßen und umgekehrt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, erfolgt die Verstellung des Ventiltellers während Prozesspausen, in denen beispielsweise kein Gasaustausch in der Verpackung und/oder keine Verformung der Folienbahn erfolgen. Insbesondere wird die Stellung des Ventiltellers dann verändert, wenn bei einer taktweise arbeitenden Verpackungsmaschine der Vorzug der Folienbahn, insbesondere der Unterfolienbahn erfolgt. In diesem Zeitraum befinden sich die Werkzeuge der Verpackungsmaschine, insbesondere die Siegel- und/oder Formwerkzeuge in einer von der jeweiligen Folienbahn beabstandeten Stellung und es wird in der Regel kein unter Druck stehendes Medium benötigt. In dieser Phase erfolgt vorzugsweise die Verstellung des Ventiltellers.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Verstellung des Ventiltellers außerhalb von Prozesspausen, während beispielsweise Gasaustausch in der Verpackung und/oder Verformung der Folienbahn erfolgen. Damit kann beispielsweise der Volumenstrom des Mediums bei sinkenden Druckdifferenzen erhöht werden und/oder andere Druckprofile eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Verstellung des Ventiltellers außerhalb und während einer Prozesspause.
Vorzugsweise wird bei der Einstellung des Ventiltellers die Historie der Stellungen des Ventiltellers berücksichtigt. Aufgrund von gespeicherten Stellungen des Ventiltellers, insbesondere im Zusammenhang mit weiteren Parametern, wie beispielsweise der Verpackungsgröße und/oder Form der verwendeten Folie und/oder der Temperatur und/oder Temperaturverteilung der jeweiligen Folienbahn, wird vorzugsweise die Sollstellung des Ventiltellers ermittelt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 - 7 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
Figuren 2 und 3 zeigen die Drossel
Figuren 4 - 7 zeigen jeweils eine Anwendung der Drossel innerhalb der
Siegelstation.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 , die eine Tiefziehstation 2, eine Füllstation 7 sowie eine Siegelstation 19 aufweist. Eine Kunststofffolienbahn 8, die sogenannte Unterfolienbahn, wird von einer Vorratsrolle abgezogen und, vorzugsweise taktweise, entlang der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine von rechts nach links transportiert. Bei einem Takt wird die Folienbahn um eine Formatlänge weitertransportiert. Dafür weist die Verpackungsmaschine zwei Transportmittel (nicht dargestellt), in dem vorliegenden Fall jeweils zwei Endlosketten auf, die rechts und links von der Folienbahn angeordnet sind. Jede Endloskette weist Haltemittel auf, die jeweils mit einer Kante der Folienbahn zusammenwirken. 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 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 wieder gelöst. 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 Unterfolienbahn 8 eingeformt. 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 gefüllt. In der sich daran anschließenden Siegelstation 19, die ebenfalls aus einem Oberwerkzeug 12 und einem vertikal verstellbaren Unterwerkzeug 1 1 besteht, wird eine Oberfolienbahn auf die Verpackungsmulde gesiegelt. Auch in der Siegelstation werden das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug vor und nach jedem Folientransport abgesenkt bzw. angehoben. Auch die Oberfolienbahn 14 kann tiefgezogen und/oder in Transportmitteln geführt sein bzw. von Transportketten transportiert werden, wobei sich diese Transportmittel dann nur von der Siegelstation und ggf. stromabwärts erstrecken. Ansonsten gelten die Ausführungen, die zu dem Transportmitteln der Unterfolienbahn gemacht wurden. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden auch die fertiggestellten Verpackungen vereinzelt, was mit dem Schneidwerkzeug 27 erfolgt. Das Schneidwerkzeug 27 ist in dem vorliegenden Fall ebenfalls mit einer Hubeinrichtung 9 anhebbar bzw. absenkbar. Vor und/oder während des Siegeln kann ein Gasaustausch in der noch nicht verschlossenen Verpackung vorgenommen werden. Dazu wird vorzugsweise zunächst ein Unterdruck angelegt und dann strömt ein Austauschgas in die Verpackung ein, bevor diese hermetisch abgeschlossen wird. Auch für das Formen der Unterfolie und/oder für das Bewegen von Werkzeugen kann bei der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine ein Unterdruck von Nöten sein. Dafür weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine eine Druckquelle 26 und eine Drossel auf, was anhand der folgenden Figuren erläutert wird.
Figur 2 zeigt die Drossel der Verpackungsmaschine. Diese weist ein Gehäuse 23 auf, das über zwei Böden und einen Wandbereich verfügt, der vorzugsweise als Zylinder vorgesehen ist. An dem Gehäuse, hier an einem Boden bzw. dem Wandbereich, ist jeweils ein rohrförmiger Stutzen 15, 20 angeschlossen. Ein Stutzen ist mit der Druckquelle und der andere Stutzen mit dem Abnehmer verbunden. Die beiden Stutzen stehen über den Innenraum des Gehäuses strömungstechnisch miteinander in Verbindung. In dem Gehäuse ist wie durch den Doppelpfeil 22 dargestellt, ein Ventilteller 21 verschieblich, hier linear verschieblich vorgesehen. Die Verschiebung des Ventiltellers erfolgt durch einen Antrieb 10, hier einen Linearantrieb, der in dem vorliegenden Fall über eine Kolbenstange 13 mit dem Ventilteller verbunden ist. In einer Extremstellung, in dem vorliegenden Fall in der untersten Stellung, wirkt der Ventilteller 21 dichtend mit einem Ventilsitz 25 zusammen, so dass kein Gasstrom 17,18 möglich ist. Wird der Ventilteller 21 nun in Richtung seiner anderen Extremstellung bewegt, wird der Raum zwischen den beiden Stutzen 15, 20 zunehmend freigegeben, so dass sich die freie Strömungsfläche zumindest abschnittsweise erhöht und damit der Gasstrom 17, 18 ansteigt. Durch die Stellung des Ventiltellers 21 zwischen den beiden Extremstellungen, kann die Höhe der Gasströmung zwischen den beiden Stutzen 15, 20 bei einem bestimmten Differenzdruck eingestellt werden. Erfindungsgemäß weist die Drossel einen Sensor auf, der vorzugsweise Teil des Antriebs 10 des Ventiltellers ist. Durch den Sensor kennt eine Regelungseinheit der Verpackungsmaschine die jeweilige Stellung des Ventiltellers und damit den zur Verfügung stehenden freien Querschnitt, bzw. kann die Stellung des Ventiltellers verändern bis eine neue gewünschte Stellung erreicht ist.
In Figur 3 ist eine vereinfachte Darstellung der Drossel gemäß Figur 2 dargestellt.
Figur 4 zeigt eine erste Anwendung der Drossel innerhalb der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine. Diese weist eine Druckquelle 26, in dem vorliegenden Fall eine Kammer, auf, in der ein Medium unter Unter- oder Überdruck eingeschlossen ist. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um Luft unter Über- oder Unterdruck oder um ein Austauschgas unter Überdruck handeln. Die Kammer 26 ist über die Rohrleitungen 28, 31 mit einer Kammer und/oder Werkzeug 32 der Verpackungsmaschine, beispielsweise der Kammer eines Siegelwerkzeugs, verbunden. In der Rohrleitung 28, 31 ist die gemäß den Figuren 2, 3 dargestellte Drossel sowie hier wahlweise ein weiteres Ventil 30 vorgesehen, das jedoch vorzugsweise lediglich geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann. An der Kammer 32 ist wahlweise ein Sensor 33 vorgesehen, mit dem insbesondere der in der Kammer herrschende Druck gemessen werden kann. Soll es nun zu einem Gasaustausch zwischen den Kammern 26, 32 kommen, wird das Ventil 30 geöffnet, vorzugsweise so, dass es den Querschnitt der Rohleitungen 28, 31 nicht reduziert. Mittels der Drossel 29 wird der Massenstrom zwischen den beiden Kammern geregelt. Diese Regelung kann dadurch erfolgen, dass der Ventilteller 21 der Drossel in einer bestimmten vorgewählten Stellung vorgesehen wird und/oder dass diese Stellung während des Massestroms zwischen der Kammer 26 und der Kammer 32 verändert wird. Die Veränderung kann beispielsweise aufgrund des Signals des Sensors 33 erfolgen und/oder die Stellung des Ventils wird aufgrund eines vorgegebenen Weges verändert. Der Fachmann versteht, dass in der Druckquelle 26 sowie Über- als auch Unterdruck vorherrschen kann, so dass der Massestrom sowohl von der Kammer 32 in Richtung Kammer 26 oder umgekehrt erfolgen kann.
Figur 5 zeigt eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine mit der Drossel gemäß den Figuren 2 und 3. In dem vorliegenden Fall weist die Verpackungsmaschine ein Werkzeug, beispielsweise ein Evakuierungs- beziehungsweise Siegelwerkzeug auf, das hier über drei Kammern 38, 46 und 49 verfügt. Jede Kammer ist in dem vorliegenden Fall mit einem Sensor 47, 48, 50 versehen, um den Unterdruck in der jeweiligen Kammer zu messen bzw. zu regeln. Jede Kammer ist über eine individuelle Leitung 36, 37, 52 und über ein individuelles Ventil 34, 35, 39 mit einem Kanal 44 verbunden, an denen die Drossel mit einem Stutzen 15 angeschlossen ist. Der andere Stutzen 20 ist mit einer Pumpe 51 , vorzugsweise einer Vakuumpumpe, verbunden. Wie bereits anhand von Figur 2 erläutert, kann der Massestrom zwischen der Leitung 44 und der Pumpe 51 über die Stellung des Ventiltellers 21 geregelt werden, was durch den Doppelpfeil symbolisiert ist.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine. In dem vorliegenden Fall ist ein Werkzeug mit zwei Kammern 57, 64 strömungstechnisch mit einer Differenzdruckquelle 59, in dem vorliegenden Fall beispielsweise eine Vakuumpumpe, verbunden. In den Rohrleitungen 56, 63, die zwischen der Quelle 59 und den Kammern 57, 64 jeweils vorgesehen ist, befindet sich jeweils ein Drosselventil 55, 62 (vgl. Figuren 2, 3), mit dem der Massestrom zwischen der Pumpe und der jeweiligen Kammer eingestellt werden kann. Desweiteren befinden sich in jeder Rohrleitung Ventile 53, 54 beziehungsweise 60, 61 , mit denen die Rohrleitung insgesamt verschlossen und/oder eine Verbindung zur Umgebung geöffnet werden kann.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine. Im Wesentlichen kann auf die Ausführung in Figur 6 Bezug genommen werden, wobei in dem vorliegenden Fall auch in der Verbindung zur Umgebung ein Drosselventil 69, 76 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste:
1 Verpackungsmaschine
2 Tiefziehstation
3 Oberwerkzeug der Tiefziehstation
4 Unterwerkzeug der Tiefziehstation
5 Hubtisch, Träger eines Werkzeugs der Siegel- , Tiefziehstation und/oder der Schneideinrichtung
6 Verpackungsmulde
7 Füllstation
8 Unterfolienbahn
9 Hubeinrichtung
10 Antrieb
1 1 Unterwerkzeug der Siegelstation
12 Oberwerkzeug der Siegelstation
13 Kolbenstange
14 Oberfolie
15 Stutzen
16 Verpackungsgut
17 Strömungsrichtung a
18 Strömungsrichtung b
19 Siegelstation
20 Stutzen
21 Ventilteller,
22 Bewegung
23 Gehäuse
24 Einlaufbereich
25 Ventilsitz
26 Druckquelle, Kammer
27 Schneideinrichtung
28 Verbindung zwischen Differenzdruckkammer und Massenstrom-Steuer-und- Regelungseinrichtung/Drossel
29 Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung; Drossel
30 Ventil
31 Verbindung zwischen Ventil und Kammer
32 Kammer, Werkzeug Sensor (optional)
Ventil zur Kammer 1
Ventil zur Kammer 2
Räumliche Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 2
Räumliche Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 3
Kammer 3
Ventil zur Kammer 3
Verschlussstopfen für Verbindungskanal
Ventilscheibe für Kammer 3
Ventilscheibe für Kammer 2
Ventilscheibe für Kammer 1
Verbindungskanal
Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung; Drossel
Kammer 1
Sensor für Kammer 1
Sensor für Kammer 2
Kammer 2
Sensor für Kammer 3
Pumpe
Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 1
Ventil zwischen Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe) und Kammer 1
Ventil zwischen Atmosphäre (oder weiterer Differenzdruckquelle, z.B. Druckluft) und Kammer 1
Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung/ Drossel zwischen Ventilen und Kammer 1
Räumliche Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 1
Kammer 1
Sensor für Kammer 1
Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe)
Ventil zwischen Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe) und Kammer 2
Ventil zwischen Atmosphäre (oder weiterer Differenzdruckquelle, z.B. Druckluft) und Kammer 2
Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung/ Drossel zwischen Ventilen und Kammer 2
Räumliche Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 2
Kammer 2
Sensor für Kammer 2 Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung/Drossel zwischen
Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe) und Ventil zur Kammer 1
Ventil zwischen Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe) und Kammer 1
Ventil zwischen Atmosphäre (oder weiterer Differenzdruckquelle, z.B. Druckluft) und Kammer 1
Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung/Drossel zwischen Atmosphäre (oder weiterer Differenzdruckquelle, z.B. Druckluft) und Ventil
Räumliche Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 1
Kammer 1
Sensor für Kammer 1
Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe)
Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung/Drossel zwischen
Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe) und Ventil zur Kammer 2
Ventil zwischen Differenzdruckquelle (z.B. Vakuumpumpe) und Kammer 2
Massenstrom-Steuer-und-Regelungseinrichtung/Drossel zwischen Atmosphäre (oder weiterer Differenzdruckquelle, z.B. Druckluft) und Ventil
Ventil zwischen Atmosphäre (oder weiterer Differenzdruckquelle, z.B. Druckluft) und Kammer 2
Räumliche Verbindung zwischen Ventilen und Kammer 2
Kammer 2
Sensor für Kammer 2

Claims

Patentansprüche:
Verpackungsmaschine (1 ) mit einer Tiefziehstation (2), und/oder einer Siegelstation (19) und/oder einer Schneideeinrichtung (27), mit der Verpackungen für Verpackungsgüter hergestellt werden, wobei eine Druckquelle (26) mindestens einer dieser Stationen (2, 19, 27) ein Medium unter Druck zur Verfügung stellt, mit dem der Gasaustausch in der Verpackung und/oder das Formen der Verpackung erfolgt und/oder ein Werkzeug angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckquelle (26) und der Station (2, 19, 27) und/oder dem Werkzeug eine Drossel vorgesehen ist, die einen angetriebenen Ventilteller/Schieber (21 ) innerhalb eines Gehäuses (23) und einen Sensor aufweist, der die Position des Ventiltellers innerhalb des Gehäuses ermittelt und dessen Signal die Position des Ventiltellers regelt.
Verpackungsmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Speichereinheit aufweist, die die Historie der Positionen des Ventiltellers speichert.
Verpackungsmaschine(l ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller einen elektrischen, und/oder pneumatischen und/oder hydraulischen und/oder piezoelektrischen Antrieb aufweist.
Verpackungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor Teil eines Antriebs ist.
Verpackungsmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen selbstreferenzierenden Antrieb aufweist.
Verpackungsmaschine(l ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel Teil der Siegelstation ist.
Verpackungsmaschine (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kombination von mehreren Drosseln und/oder Ventilen als Reihen- und/oder Parallelschaltung aufweist.
8. Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Position des Ventiltellers während einer Prozesspause, insbesondere während des Vorschubs einer Unterfolienbahn erfolgt.
9. Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Position des Ventiltellers während des Prozesses erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Historie der Stellungen des Ventiltellers bei der Einstellung berücksichtigt wird.
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