DE102005044537C5

DE102005044537C5 - Thermoformmaschine und Verfahren zum lagegenauen Transportieren einer Folienbahn in dieser Thermoformmaschine

Info

Publication number: DE102005044537C5
Application number: DE200510044537
Authority: DE
Inventors: Hans Köhler
Original assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-17
Filing date: 2005-09-17
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2025-09-18
Also published as: DE102005044537B3

Abstract

Thermoformmaschine mit einer Formstation, einer nachgeschalteten Stanzstation – wahlweise einer zwischengeschalteten Fülleinrichtung und einer Siegelstation – und einer intermittierend betriebenen, im Bereich der Bearbeitungsstationen verlaufenden Transporteinrichtung für die Folienbahn, bestehend aus an beiden Seiten der Folienbahn angreifenden umlaufenden Transportketten mit Mitteln zum Erfassen der Seitenränder der Folienbahn, dadurch gekennzeichnet, dass jede Transportkette (13) unabhängig von der anderen Transportkette (13) über einen Antriebsmotor (18) bewegbar ausgebildet ist, dass ein Meßsystem zum Erfassen der Längenänderung der Transportketten (13) im Betrieb vorgesehen ist und dass ihre Steuerung (31) so ausgebildet ist, dass eine unterschiedliche Länge der Transportketten (13) vorgebbar ist oder dass sie eine unterschiedliche Länge über das Meßsystem erkennt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Thermoformmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und zwei Verfahren zum lagegenauen Transportieren einer Folienbahn in dieser Thermoformmaschine.
Bei einer Thermoformmaschine mit einer Formstation und einer nachgeschalteten Stanzeinrichtung, mit der meist behälterförmige Teile geformt werden – und die deshalb der Einfachheit wegen nachfolgend generell Behälter genannt werden – besteht prinzipiell das Problem des Auftretens von Stanzversatz. Je nach Behälterform und geplanter Verwendung der Behälter darf dieser Stanzversatz ein bestimmtes Maß nicht überschreiten. Werden die Behälter vor dem Ausstanzen gefüllt und mit einer Deckfolie versiegelt, liegt eine zur Verpackungsmaschine erweiterte Thermoformmaschine vor.
Stand der Technik
Aus der DE 103 26 727 B3 ist eine Verpackungsmaschine mit einer Folientransporteinrichtung für eine Folienbahn bekannt. Ein Problem, insbesondere bei einer längeren Folientransporteinrichtung, besteht darin, einen genauen Transportschritt zu erzielen, um den die Verpackungen pro Takt transportiert werden. Dies ist wichtig, weil in der Regel Nachfolgeeinrichtungen, z. B. Stanzeinrichtungen, lagegenau zur Verpackung an der Folienbahn angreifen müssen. Ein ungenauer oder ungleicher Transportschritt beider Seitenränder hat eine Schrägstellung der Verpackungen zueinander und damit Stanzversatz zur Folge. Um genaue Transportschritte mit minimaler Toleranz zu erzielen, wird in der genannten Schrift vorgeschlagen (2, Anspruch 1), die beiden eingangsseitigen Kettenräder, die der Umlenkung der Transportketten dienen, über eine Welle zu synchronisieren, wobei auf der gegenüberliegenden Seite die Antriebswelle über einen Motor bewegt wird und die Antriebskettenräder ebenfalls über die Antriebswelle synchronisiert sind. Auf diese Weise soll vermieden werden, dass die eine Transportkette einen abweichenden Weg zurücklegt gegenüber der anderen Transportkette. Der Grund für diese Abweichung soll insbesondere bei längeren Transportketten darin liegen, dass diese beiden Transportketten eine unterschiedliche Länge einnehmen, hervorgerufen durch eine unterschiedliche Dehnung unter einer ungleichen Belastung, wie sie in der Praxis auftritt. Bei einer Anlagenlänge von 10 m werden Abweichungen der beiden Transportkettenlängen bis 15 mm genannt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sollen noch weitere Paare von Kettenrädern innerhalb der Folientransporteinrichtung synchronisiert und ggf. durch einen oder zwei synchron zum Hauptantrieb gesteuerte/n Antrieb/e bewegt werden.
Nachteilig bei dieser Gestaltung der Folientransporteinrichtung ist es, dass einer unterschiedlichen Länge der beiden Transportketten durch diese Lösung nicht in ausreichender Weise Rechnung getragen wird, wie in den beiden nachfolgenden Abschnitten näher erklärt wird. Diese Unterschiede in der Länge der Transportketten sind einerseits fertigungsbedingt. Es gibt für die Genauigkeit von Ketten eine Norm, die zwar geringe Toleranzen pro Kettenglied zulässt, doch addieren sich diese Toleranzen, da viele Kettenglieder zu einer Folientransporteinrichtung benötigt werden. Einen weiteren Einfluss hat die Temperatur der Transportketten, die zu einer Längenveränderung führt. Zum einen durch den Unterschied zwischen dem Start der Thermoformmaschine oder Verpackungsmaschine aus kaltem Zustand und dem Betriebszustand, wobei sich während des Betriebes unterschiedliche Temperaturen der beiden Transportketten aus verschiedenen Gründen ergeben können. Bei einem Abstand von 2000 mm zwischen Form- und Stanzstation der Thermoformmaschine bedeutet ein Temperaturunterschied zwischen den Transportketten von 30°C einen Längenunterschied von ca. 1 mm. Ein dritter Faktor einer unterschiedlichen Transportkettenlänge ist eine unterschiedliche Reibung in den Führungen, die zu einer unterschiedlichen Dehnung und zu unterschiedlichem Verschleiß und dies wiederum zu einer unterschiedlichen Länge führt.
Wenn aber die beiden Transportketten eine unterschiedliche Länge haben, führt diese zu einem unterschiedlichen Weg der beiden Transportketten, da die Kettenräder alle synchron bewegt werden und damit pro Transportschritt eine bestimmte Anzahl von Kettengliedern verschoben wird, unabhängig von der Länge dieser Anzahl von Kettengliedern.
Beispiel: Werden zwischen Formstation und Stanzstation 200 Kettenglieder – auf mehrere Takte verteilt – transportiert und hat die Transportkette insgesamt auf einer Seite der Folienbahn eine Länge von 2000 mm und auf der anderen Seite eine Länge von 2002 mm, so wird die Folienbahn auf einer Seite 2 mm weiter transportiert als auf der anderen Seite, was einen entsprechenden Verzug der Folienbahn und damit eine Abweichung der Lage der eingeformten Behälter oder Verpackungen zur Folge hat.
In der DE 101 52 891 sind die Probleme der Transportgenauigkeit einer Folientransporteinrichtung aufgrund einer Temperaturveränderung und bei Reibungsunterschieden näher beschrieben. Dabei wird als Lö sung vorgeschlagen, den Transportschritt als Ganzes, also von beiden synchronisierten Transportketten, entsprechend anzupassen. Dazu wird die Temperatur und/oder die Längung der Transportketten gemessen und der Transportschritt beider Transportketten entsprechend angepasst. Einer unterschiedlichen Länge der beiden Transportketten wird keine Rechnung getragen, es wird höchstens ein Mittelwert gebildet und dann eine durchschnittliche Korrektur des synchronen Transportschrittes beider Transportketten vorgenommen.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folientransporteinrichtung zum Transportieren einer Folienbahn in einer Thermoformmaschine dahingehend zu verbessern, dass auf eine unterschiedliche Länge der beiden Transportketten reagiert und ein Stanzversatz aufgrund dieser unterschiedlichen Länge ausgeglichen werden kann. Auch der Ausgleich eines Verzugs der Folienbahn durch Folienschrumpf sollte möglich sein.
Gelöst ist diese Aufgabe bei einer Thermoformmaschine durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Die Verfahren sind gekennzeichnet durch die in den nebengeordneten Ansprüchen 7 und 9 angegebenen Maßnahmen. Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen rückbezogenen Ansprüche.
Ausführungsbeispiel
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1: eine Seitenansicht der Thermoformmaschine.
2: eine Seitenansicht der Thermoformmaschine mit einer Füll- und Siegelstation.
3: eine Längsdarstellung der Transporteinrichtung.
4: einen Querschnitt durch die Transporteinrichtung entlang der Linie A-A in 3.
5: einen Querschnitt durch die Transporteinrichtung entlang der Linie B-B in 3.
6: eine Darstellung eines Kettenspanners.
7: eine perspektivische Darstellung der Transporteinrichtung.
8: eine Draufsicht auf einen Teil der verformten Folienbahn
Die Thermoformmaschine gemäß 1 besteht aus einem Gestell 1, einer Formstation 2, einer Stanzstation 3 und einer Transporteinrichtung 4 zum intermittierenden Transport einer Folienbahn 5 durch die Thermoformmaschine. Falls diese Folienbahn 5 von einer Rolle 6 abgewickelt wird, ist eine Heizeinrichtung 7 zum Erwärmen der Folienbahn 5 vorgesehen. Wird die Folienbahn 5 direkt von einem Extruder zugeführt, kann ggf. auf diese Heizeinrichtung 7 verzichtet werden. Der Stanzstation 3 kann eine Stapelstation 8 nachgeordnet sein zum Bilden von Behälterstapeln 9. Die Restfolie 35 wird aufgewickelt oder einer Mühle zugeführt. Es sind aber auch andere Gestaltungen bekannt, um die aus der Folienbahn 5 ausgestanzten Behälter 10 Nachbearbeitungsstationen, z. B. über ein Transportband, zuzuführen. Auch können zwischen Formstation 2 und Stanzstation 3 eine Fülleinrichtung 11 und eine Siegelstation 12 zum Herstellen gefüllter und versiegelter Behälter 10 angeordnet sein. Eine solche zur Verpackungsmaschine erweiterte Thermoformmaschine ist in 2 dargestellt.
Die Transporteinrichtung 4 für die Folienbahn 5 besteht aus zwei umlaufenden Transportketten 13 mit Spitzlaschen 14 oder anderen Greifeinrichtungen, z. B. Kluppen, die die Folienbahn 5 durchdringen oder festklemmen. Die 3 bis 5 zeigen Details der Transporteinrichtung 4. Jede Transportkette 13 verläuft über ein Kettenrad 15 und über ein Umlenkkettenrad 16, wobei jedes Kettenrad 15 in einer Lagerplatte 17 gelagert und mit einem Antriebsmotor 18 verbunden ist. An jeder Lagerplatte 17 sitzt eine Führungsschiene 19, in der die Transportkette 13 geführt ist. Am anderen Ende jeder Führungsschiene 19 sitzt das Umlenkkettenrad 16 und ist vorzugsweise als Kettenspanner 30 ausgebildet, um die Transportkette 13 immer straft zu halten. Antriebsseite und Umlenkseite der Transportkette 13 können gegenüber der Darstellung in 3 auch vertauscht sein, d. h. der Antrieb erfolgt dann an der Auslaufseite der Folienbahn 5. Beide Führungsschienen 19 können im Abstand zueinander zur Anpassung an verschiedene Breiten der Folienbahn 5 verändert werden durch eine Verstelleinrichtung, die durch den Pfeil 28 angedeutet ist. Führungen 29 sind hierfür vorgesehen.
Dadurch, dass jede Transportkette 13 von einem eigenen Antriebsmotor 18 angetrieben wird, können beide Transportketten 13 um eine unterschiedliche Anzahl von Kettengliedern verschoben werden, um einen gleichen Transportweg beider Seitenränder der Folienbahn 5 bei unterschiedlicher Länge der Transportketten 13 zu erzielen. Dazu sind die Antriebsmotoren 18 vorzugsweise als Servomotor ausgebildet, denen dazu ein genauer reproduzierbarer Wert für den Vorschub der Transportketten 13 über eine Steuerung 31 vorgegeben. werden kann. In der Praxis wird bei einer Umstellung der Thermoformmaschine auf einen anderen Behälter 10 mit einem anderem Nutzenabstand eine automatische Verstellung der Stanzstation 3 auf einen Abstand A zur Formstation vorgenommen, der einem Mehrfachen des Nutzenabstandes und damit des Vorschubschrittes der Transporteinrichtung 4 entspricht. Gleiches trifft auf den Abstand B bei Einbau einer Siegelstation 12 zu. Die Differenz der Länge der beiden Transportketten 13 muss einmal in kaltem Zustand ermittelt werden und wird als Wert in der Steuerung 31 hinterlegt. Veränderungen im Betriebszustand werden laufend erfasst und der Steuerung 31 gemeldet, wie nachfolgend noch näher beschrieben ist. Diese errechnet die Differenz der beiden Vorschubschritte der Transportketten 13.
Die Auswirkungen einer unterschiedlichen Längung der beiden Transportketten 13 bei Erwärmung kann man durch Erfassung der Temperatur der Transportketten 13 mittels Fühler oder Lage und Veränderung eines Kettenspanners 30 in jeder umlaufenden Transportkette 13 erkennen und in der Steuerung 31 verarbeiten. Verschleiß und unterschiedliche Längung der Transportketten 13 durch Reibungsunterschiede in den Führungsschienen 19 werden bei Messung der Lageveränderung des Kettenspanners 30 automatisch mit erfasst.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dabei der Kettenspanner 30, wie aus 6 ersichtlich, mit dem Umlenkkettenrad 16 kombiniert und mit einem handelsüblichen, z. B. induktiv wirkenden Wegmeßsystem 20 versehen. Die Spannkraft erfolgt über den Antrieb 21, der so gewählt wird, dass dessen Spannkraft veränderbar ist. Und zwar in der Weise, dass die Spannkraft während eines Transportschrittes abgesenkt wird, um die Reibung der Transportketten 13 insgesamt zu reduzieren und damit eine Kettenlängung und einen Verschleiß zu verringern. Im Stillstand der Transportketten 13 erfolgt eine Spannkrafterhöhung, sodass immer eine gleiche reproduzierbare Kraft in den beiden Transportketten 13 herrscht und damit über das Wegmeßsystem 20 vergleichbare Werte und damit Längenveränderungen gemessen werden können. Fluidische Antriebe können durch Druckveränderung solche veränderlichen Spannkräfte relativ einfach und preisgünstig rasch und taktweise herbeiführen.
Anhand eines Berechnungsbeispiels und der 7 soll näher erklärt werden, wie sich unterschiedliche Längen der beiden Transportketten 13 auswirken und wie dem begegnet wird. Es wird ausgegangen von einer Länge der Transporteinrichtung von 5000 mm, einer Länge der einen Transportkette R von 10 000 mm und einer Kettenteilung von 10 mm, sodass 1000 Glieder vorliegen. Es wird ferner davon ausgegangen, dass die andere Transportkette X bei auch 1000 Gliedern eine Länge von 10010 mm aufweist, also 10 mm länger ist als die Transportkette R. Wenn nun die Folienbahn 5 durch einen Transportschritt um 500 mm vorgeschoben werden soll wird das Kettenrad S durch den zugehörigen Antrieb T um 50 Zähne verdreht. Würde die andere Transportkette X ebenfalls um 50 Zähne verdreht würde dies einen Vorschub von 500,5 mm bedeuten. Um 500 mm zu erhalten darf man das Kettenrad Y nur um 49,95 Zähne über den Antrieb Z weiterdrehen. In der Praxis liegen Form- und Stanzstation 2, 3 mehrere solcher Transportschritte auseinander, sodass sich schnell ein Versatz im Bereich von einigen Millimetern ergeben kann, wenn eine unterschiedliche Länge der Transportketten 13 nicht berücksichtigt wird.
Die Ausbildung der Transporteinrichtung 4 mit zwei getrennten Antrieben 18 für die beiden Transportketten 13 lässt eine Verfahrensweise in der Art zu, dass man über Sensoren 32 die Lage der in die Folienbahn 5 eingeformten Behälter 10 oder Verpackungen kurz vor der Stanzstation 3 erfasst und eine Schräglage um das Maß D, wie sie in 8 überproportional dargestellt ist, durch einen entsprechend veränderten Vorschub der einen Transportkette 13 vor dem Ausstanzen der Behälter 10 ausgleicht. Ein solcher Verzug kann durch den Folienschrumpf ausgelöst sein. In der Praxis erfolgt die Messung des Versatzes D z. B. dadurch, dass die auf einer Linie liegenden Sensoren 32 beim Transport der Folienbahn 5 um einen Vorschubschritt die Differenz messen, die zwischen dem Erfassen der einen Behälterkante 33 und dem Erfassen der zweiten Behälterkante 34 vergeht. Man weiß den Weg, den die Transportketten 13 in dieser Zeit zurückgelegt haben und damit die Differenz, die dem Versatz D entspricht, der beim nächsten Vorschubschritt entsprechend im Sinne einer Korrektur berücksichtigt wird. Durch die Möglichkeit, beide Transportketten 13 unabhängig voneinander bewegen zu können, kann man bei Auftreten eines solchen Versatzes die Transportketten 13 unterschiedlich bewegen, sodass die Behälter 10 auf einer Linie und parallel zur Stanzstation 3 zu liegen kommen und der Stanzversatz minimiert wird. Diese Anpassung kann bei jedem Takt erfolgen.

Die in den 3 bis 5 dargestellte Gestaltung der Transporteinrichtung 4 mit getrennten Antriebsmotoren 18 für jede Transportkette 13 lässt eine Weiterbildung der Transporteinrichtung 4 in der Weise zu, dass eine der Transportketten 13 einschließlich ihrer Führungsschiene 19, der Lagerplatte 17 und der Kettenumlenkung mit Umlenkkettenrad 16 und Kettenspanner 30 höhenverschiebbar zur anderen Transportkette 13 ausgebildet ist. Dazu ist die Führungsschiene 19 mit Lagern 22 versehen, die an vertikalen Führungen 23 über Antriebe 24 und Verstellspindeln 25 verschoben werden können (siehe 3 und 4). Dabei wirken die Verstellspindeln 25 mit je einer Mutter 26 zusammen, angeordnet an der Führungsschiene 19. Auf diese Weise kann die in 5 strichpunktiert angedeutete Lage eingenommen werden. Sinn dieser Verschiebung ist es, den Werkzeugwechsel in den einzelnen Stationen 2, 3, 12 zu vereinfachen, indem die Werkzeuge 27 nach dem vertikalen Wegfahren der Führungsschiene 19 unbehindert als Ganzes – Oberteil steht auf Unterteil – nach vorne ausgebaut werden können. Eine solche höhenmäßige Verschiebung lässt sich bei gekoppelten Transportketten 13 nicht mit vertretbarem Aufwand realisieren. Bezugszeichenliste

1	Gestell
2	Formstation
3	Stanzstation
4	Transporteinrichtung
5	Folienbahn
6	Rolle
7	Heizeinrichtung
8	Stapelstation
9	Behälterstapel
10	Behälter
11	Fülleinrichtung
12	Siegelstation
13	Transportkette
14	Spitzlasche
15	Kettenrad
16	Umlenkkettenrad
17	Lagerplatte
18	Antriebsmotor
19	Führungsschiene
20	Wegmeßsystem
21	Antrieb
22	Lager
23	Führung
24	Antrieb
25	Verstellspindel
26	Mutter
27	Werkzeug
28	Pfeil
29	Führung
30	Kettenspanner
31	Steuerung
32	Sensor
33	Behälterkante
34	Behälterkante
35	Restfolie
A	Abstand Formstation-Stanzstation
B	Abstand Formstation-Siegelstation
D	Versatz
R	Transportkette
S	Kettenrad
T	Antriebsmotor
X	Transportkette
Y	Kettenrad
Z	Antriebsmotor

Claims

Thermoformmaschine mit einer Formstation, einer nachgeschalteten Stanzstation – wahlweise einer zwischengeschalteten Fülleinrichtung und einer Siegelstation – und einer intermittierend betriebenen, im Bereich der Bearbeitungsstationen verlaufenden Transporteinrichtung für die Folienbahn, bestehend aus an beiden Seiten der Folienbahn angreifenden umlaufenden Transportketten mit Mitteln zum Erfassen der Seitenränder der Folienbahn, dadurch gekennzeichnet, dass jede Transportkette (13) unabhängig von der anderen Transportkette (13) über einen Antriebsmotor (18) bewegbar ausgebildet ist, dass ein Meßsystem zum Erfassen der Längenänderung der Transportketten (13) im Betrieb vorgesehen ist und dass ihre Steuerung (31) so ausgebildet ist, dass eine unterschiedliche Länge der Transportketten (13) vorgebbar ist oder dass sie eine unterschiedliche Länge über das Meßsystem erkennt.
Thermoformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsmotoren (18) Servomotoren eingesetzt sind.
Thermoformmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der umlaufenden Transportketten (13) ein Kettenspanner (30) mit einem mit einer Steuerung (31) verbunden Wegmeßsystem (20) vorgesehen ist, um eine unterschiedliche Länge und/oder Längenveränderung der Transportketten (13) zu erfassen.
Thermoformmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Transportkette (13) ein Kettenspanner (30) eingebaut ist, dessen Spannkraft während eines Taktes der Thermoformmaschine veränderbar ist in der Weise, dass während eines Transportschrittes der Folienbahn (5) die Spannkraft abgesenkt und zwischen den Transportschritten erhöht ist.
Thermoformmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kettenspanner (30) mit einem in der Spannkraft veränderbaren fluidischen Antrieb (21) verbunden ist.
Thermoformmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Transportketten (13) einschließlich Führungsschiene (19), Kettenräder (15, 16), Lagerplatte (17) und des Antriebsmotors (18) höhenverschiebbar zur anderen Transportkette (13) ausgebildet ist.
Verfahren zum lagegenauen Positionieren einer Folienbahn in einer Thermoformmaschine mit einer Formstation, einer nachgeschalteten Stanzstation, – wahlweise einer zwischengeschalteten Fülleinrichtung und einer Siegelstation – und einer intermittierend betriebenen, im Bereich der Bearbeitungsstationen verlaufenden Transporteinrichtung für die Folienbahn, bestehend aus an beiden Seiten der Folienbahn angreifenden umlaufenden Transportketten mit Mitteln zum Erfassen der Seitenränder der Folienbahn, wobei jede Transportkette unabhängig von der anderen Transportkette über einen ihr zugeordneten Antriebsmotor bewegbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied der Länge der beiden Transportketten (13) vorgegeben und/oder erfasst und einer Steuerung (31) zugeführt wird, die die Drehbewegung der Antriebsmotoren (18) so steuert, dass beide Seitenränder der Folienbahn (5) um denselben Weg verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied der Länge der beiden Transportketten (13) über zwei Kettenspanner (30) mit je einem Wegmeßsystem (20) erfasst wird.
Verfahren zum lagegenauen Positionieren einer Folienbahn in einer Thermoformmaschine mit einer Formstation, einer nachgeschalteten Stanzstation, – wahlweise einer zwischengeschalteten Fülleinrichtung und einer Siegelstation – und einer intermittierend betriebenen, im Bereich der Bearbeitungsstationen verlaufenden Transporteinrichtung für die Folienbahn, bestehend aus an beiden Seiten der Folienbahn angreifenden umlaufenden Transportketten mit Mitteln zum Erfassen der Seitenränder der Folienbahn, wobei jede Transportkette unabhängig von der anderen Transportkette über einen Antriebsmotor bewegbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der eingeformten Behälter (10) und damit der Versatz (D) vor der Stanzstation (3) durch Sensoren (32) erfasst und einer Steuerung (31) zugeführt wird, die die Drehbewegung der Antriebsmotoren 18 so steuert, dass der Versatz (D) vor dem Ausstanzen der Behälter (10) ausgeglichen ist.