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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausschneiden von in wenigstens einer Folie erzeugten Verpackungen. Ferner betrifft die Erfindung eine die Vorrichtung umfassende Verpackungsmaschine.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 1 598 276 B1 und
EP 2 447 171 B1 ist eine Tiefziehverpackungsmaschine zum Herstellen von Packungen aus wenigstens einer Folie bekannt. Die Tiefziehverpackungsmaschine der
EP 1 598 276 B1 ist in
1 dargestellt und wird im Folgenden kurz besprochen.
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Die Verpackungsmaschine umfasst eine Formstation 3, eine Siegelstation 8, eine erste Schneidestation 9 und eine zweite Schneidestation 10. Ferner umfasst die Verpackungsmaschine eine Transporteinrichtung 2 sowie eine Befüllungsstation 5. Die Transporteinrichtung 2 ist dazu vorgesehen, eine Folienbahn 1 (kurz Folie) von einer an einer Eingangsseite der Verpackungsmaschine gelagerten Folienrolle abzurollen und in Längsrichtung der Formstation 3 zuzuführen. Die der Formstation 3 zugeführte Folie wird auch als Unterfolie 1 bezeichnet. Die Formstation 3 ist dazu ausgebildet, in der Unterfolie 1 Behälter/Verpackungen 4 auszuformen, die nach oben hin offen ausgebildet sind. In der Regel werden mehrere Verpackungen 4 in Form von Mulden in Längsrichtung (entspricht auch der Zuführrichtung der Unterfolie) und quer dazu ausgebildet. Die so in der Unterfolie 1 geformten Verpackungen 4 werden mit Hilfe der Befüllungsstation 5 gefüllt und zur Siegelstation 8 weitergeführt. Der Siegelstation 8 wird eine aus einer zweiten Folienrolle abwickelbare Folie 7 (auch Oberfolie genannt) zugeführt. Die Öffnung der Verpackungen 4 wird dann mit Hilfe der Oberfolie 7 versiegelt. Anschließend wird der aus den Folien 1 und 7 gebildete Folienverbund 1, 7 den beiden Schneidestationen 9 und 10 zugeführt, um die Verpackungen 4 aus dem Folienverbund 1, 7 auszuschneiden.
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Die Funktionsweise der in 1 gezeigten Schneidestationen 9, 10 wird mit Hilfe der 2a und 2b weiter erläutert. 2a gibt die Anordnung der beiden Schneidestationen 9, 10 nochmals schematisch wieder. 2b zeigt exemplarisch, wie mit Hilfe der Schneidestationen 9, 10 Verpackungen 4 aus dem Folienverbund 1, 7 ausgeschnitten werden können. 2b zeigt einen Abschnitt des Folienverbundes 1, 7 in Draufsicht. Wie aus den 2a und 2b ersichtlich ist, wird der Folienverbund 1,7 zunächst der ersten Schneidestation 9 zugeführt. Die erste Schneidestation 9 ist als Querschneideeinrichtung ausgebildet. Sie umfasst ein sich quer zur Längsrichtung L der Folie (und somit quer zur Zuführrichtung) erstreckendes und unterhalb der Folien 1 und 7 angeordnetes Stanzmesser 13. Das Stanzmesser 13 ist dazu ausgebildet, quer zur Folienzuführrichtung Abfallstücke (Butzen) aus dem Folienverbund 1, 7 zu schneiden. Durch den Ausschneidevorgang in Querrichtung Q werden die sich in Längsrichtung L des Folienverbunds 1, 7 wiederholenden Verpackungen 4 voneinander getrennt (siehe 2b). Im Anschluss wird der Folienverbund 1, 7 mit den Verpackungen 4 der zweiten Schneidestation 10 zugeführt. Diese ist als Längsschneideeinrichtung ausgebildet und umfasst Stanzmesser 14, welche dazu ausgebildet sind, den Folienverbund 1, 7 in Längsrichtung (entweder abfallfrei oder durch Realisierung von Längsstreifen) zu schneiden. Durch das Zusammenwirken von erster Schneidestation 9 und zweiter Schneidestation 10 werden die Verpackungen 4 aus dem Folienverbund 1, 7 fortlaufend herausgeschnitten. Zurück bleibt ein die Folienrandabschnitte 18 umfassendes Folienrestgitter, das abgeführt werden kann. Die aus dem Folienverbund 1, 7 herausgeschnittenen Verpackungen 4 können mit Hilfe einer Transporteinrichtung 11 (siehe 1) zu einer Übergabestation befördert werden.
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Die Formen der Stanzmesser 13, 14 der ersten und zweiten Schneidestation 9, 10 hängen von der gewünschten Form der Verpackungen 4 ab. Bekannt sind Querschneideeinrichtungen, mit denen in Querrichtung abfallfreie, linienförmige Trennschnitte erzeugt werden und lediglich an den Ecken sternförmige Abfallstücke (Butzen) ausgestanzt werden, um Verpackungen mit abgerundeten Ecken zu erhalten (siehe beispielsweise
2 der
EP 1598 276 B1 ). Bekannt sind aber auch Querschneideeinrichtungen, bei denen Querstreifen 17 zusammen mit sternförmigen Butzen 15 im Eckbereich der Verpackungen ausgestanzt werden (siehe
2b). Die Querstreifen 17 bilden zusammen mit den sternförmigen Abfallstücken 15 knochenförmig ausgebildete Butzen, welche nach dem Stanzvorgang beseitigt werden müssen. Zurück bleiben knochenförmige Ausstanzungen, die sich in Querrichtung Q erstrecken und in Längsrichtung L des Folienverbundes 1, 7 wiederholen, wie in
2b schematisch dargestellt ist. Durch anschließendes Schneiden in Längsrichtung L mit Hilfe der zweiten Schneidestation 10 werden die Verpackungen 4 vollständig aus dem Folienverbund 1, 7 getrennt. Das Schneiden in Längsrichtung L mit Hilfe der zweiten Schneidestation 10 kann wiederum ein abfallfreies Schneiden oder ein Ausschneiden von Längsstreifen 20 umfassen.
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Um eine saubere und zuverlässige Arbeitsweise der Schneidestationen zu gewährleisten, müssen die während des Schneidevorgangs erzeugten Butzen sicher entfernt werden. Hierzu sind aufwändige Butzenbeseitigungseinrichtungen, wie beispielsweise Absaugeinrichtungen, notwendig. Aus der
EP 2 447 171 B1 ist eine Technik zur Beseitigung von in einer Querschneideeinrichtung ausgestanzten Butzen bekannt. Die in der Querschneidestation erzeugten knochenförmigen Butzen werden schrittweise in einen oberhalb der Schneideeinrichrichtung gelagerten Aufnahmebehälter befördert (siehe
2 der
EP 2 447 171 B1 → nahmebehälter 27). Da es bei der schrittweisen Beförderung der Butzen in den darüber liegenden Aufnahmebehälter zur Stapelung der Butzen kommt, besteht die Gefahr, dass Butzen aufgrund des Stapelgewichtes in die erste Schneideeinrichtung zurückfallen und den Ausschneideprozess beeinträchtigen. Um dies zu verhindern, schlägt die
EP 2 447 171 B1 das Anbringen von wenigstens einem durch einen Pneumatikzylinder hin- und her bewegbaren, gabelförmigen Schieber vor, der in den Stapel des Aufnahmebehälters hinein bewegbar ist und einen Großteil der gestapelten Streifen trägt. Die in der
EP 2 447 171 B1 vorgeschlagene Lösung ist aufwändig und teuer.
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Ferner ist aus der
DE 601 19 214 T2 eine Vorrichtung zum Abtrennen von Blisterpackungen in einer Blisterverpackungsmaschine bekannt. Die Vorrichtung umfasst Schneideinrichtungen, die entlang von Seitenrändern eines Blisterbandes wirken, um entsprechende Seitenstreifen des Blisterbandes abzuschneiden, die sich über die Querabmessung oder Länge der herzustellenden Blisterpackungen hinauserstrecken. Die Vorrichtung umfasst ferner Ausschneideinrichtungen, die nach den Schneideinrichtungen angeordnet sind, um geformte Teile des Blisterbandes in Ausrichtung zu einer Schneidlinie der Schneideinrichtungen auszuschneiden und Eckzonen der Blisterpackungen zu bilden. Die Schneideinrichtungen sind zusammen mit den Ausschneideinrichtungen in Querrichtung bewegbar, um die Querabmessung oder Länge der Blisterpackungen einzustellen, wenn sich die Größe der Blisterpackungen ändert.
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Ferner ist aus der
DE 10 2011 108 228 B4 eine Schalenverschließmaschine mit einer Steuerung und einer Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln eines Restfoliengitters bekannt. Die Aufwickelvorrichtung weist zwei Aufnahmen auf, auf denen abwechselnd das Restfoliengitter aufwickelbar ist. Eine Klemmvorrichtung ist zum Klemmen des Restfoliengitters im Bereich der Aufnahmen vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausschneiden von in wenigstens einer Folie erzeugen Verpackungen bereitzustellen, welche in herkömmlichen Verpackungsmaschinen integrierbar ist, einfach und kostengünstig aufgebaut ist und die oben erwähnten Nachteile des Beseitigens von ausgeschnittenen Butzen überwindet.
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Kurzer Abriss der Erfindung
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Zur Lösung wenigstens der obengenannten Aufgaben wird eine Vorrichtung zum Ausschneiden von in wenigstens einer Folie erzeugten Verpackungen bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Eingangsseite, an der die wenigstens eine Folie in Längsrichtung der Vorrichtung zuführbar ist, und eine Ausgangsseite aufweist, an der ein nach Ausschneiden der in der wenigstens einen Folie erzeugten Verpackungen zurückbleibendes Folienrestgitter aus der Vorrichtung abführbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine Querschneidestation mit wenigstens einem Querschneidewerkzeug, das quer zur Längsrichtung der wenigstens einen Folie angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Schnitt in Querrichtung der Folie durchzuführen, um die Verpackungen in Querrichtung von der wenigstens einen Folie zu trennen, wobei das Querschneidewerkzeug derart ausgebildet ist, dass es bei dem wenigstens einen Schnitt in Querrichtung wenigstens einen Butzen erzeugt, der über wenigstens einen Verbindungssteg mit der Folie (Folienrestgitter) in Verbindung bleibt; eine Längsschneidestation mit einem Längsschneidewerkzeug, das parallel zur Längsrichtung der wenigstens einen Folie angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Schnitt in Längsrichtung der Folie durchzuführen, um die Verpackungen in Längsrichtung von der Folie zu trennen; und eine Betätigungseinrichtung, welche dazu vorgesehen ist, das Längsschneidewerkzeug derart zu betätigen, dass es den wenigstens einen Schnitt in Längsrichtung im Bereich des wenigstens einen Butzens unterbricht.
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Die Vorrichtung kann in einer Verpackungsmaschine integriert sein. Sie kann hinter der Formstation der Verpackungsmaschine angeordnet sein. Weist die Verpackungsmaschine eine Siegelstation auf, so kann die Vorrichtung hinter der Siegelstation angeordnet sein. Die Vorrichtung kann innerhalb der Verpackungsmaschine derart angeordnet sein, dass die Folie mit den erzeugten Verpackungen zunächst der Querschneidestation und anschließend der Längsschneidestation zugeführt wird. Denkbar ist jedoch auch eine Implementierung der Vorrichtung, bei der die Folie mit den erzeugten Verpackungen zunächst der Längsschneidestation und anschließend der Querschneidestation zugeführt wird. Querschneidestation und Längsschneidestation sind zwischen der Eingangsseite und Ausgangsseite der Vorrichtung angeordnet.
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Die wenigstens eine Folie kann eine Unterfolie und/oder Oberfolie umfassen. Gemäß einer Variante kann die der Vorrichtung zugeführte, wenigstens eine Folie eine Unterfolie, in welcher die Verpackungen vorgeformt sind, und eine Oberfolie umfassen, welche die Verpackungen an ihrer oberseitigen Öffnung versiegeln. Die Vorrichtung kann dazu vorgesehen sein, die Verpackungen aus dem aus der Unterfolie und Oberfolie bestehenden Folienverbund auszuschneiden.
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Mit Butzen ist ein durch das Querschneidewerkzeug herausgeschnittenes Abfallstück gemeint. Der herausgeschnittene Butzen bewirkt, dass die Verpackungen in Querrichtung von der wenigstens einen Folie (z.B. Unterfolie und/oder Oberfolie) getrennt werden. Der Butzen bleibt über wenigsten einen Verbindungssteg (beispielsweise über wenigstens einen Haltepunkt oder Haltefilm) mit dem vor allem durch Randstreifen der Folie gebildeten Folienrestgitter verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die durch das Querschneidewerkzeug erzeugten Butzen nicht über eine separate Einrichtung (z.B. eine Absaugeinrichtung) aus der Querschneidestation abgeführt werden müssen. Vielmehr können sie zusammen mit dem Folienrestgitter entfernt werden.
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Der ausgeschnittene Butzen kann sich in Querrichtung über die gesamte Verpackung erstrecken oder auch nur einen gekrümmten (z.B. sternförmigen) Ausschnitt an den Ecken der Verpackungen umfassen. Gemäß einer Variante kann der mit Hilfe des Querschneidewerkzeugs ausgeschnittene Butzen knochenförmig ausgebildet sein mit einem mittig angeordneten Streifenabschnitt und zu beiden gegenüberliegenden Enden des Streifenabschnitts sich anschließenden gekrümmten Abschnitten. Die Krümmungen der Endabschnitte des Butzens sind den zu realisierenden Krümmungen der Verpackungsecken entsprechend angepasst. Denkbar ist jedoch auch, dass die Verpackungen in Querrichtung mittels wenigstens eines abfallfreien Trennschnitts von der wenigstens einen Folie separiert werden und lediglich an ihren abgerundeten Ecken gekrümmte (sternförmige) Butzen aufweisen.
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Der Schnitt in Längsrichtung kann in Form eines abfallfreien Trennschnitts ausgebildet sein, um benachbarte Verpackungen voneinander zu trennen. Alternativ kann der Längsschnitt in Form eines Streifenschnitts ausgebildet sein, welcher quer zur Längsrichtung eine vorgegebene Ausdehnung aufweist. Aufgrund der Unterbrechung des Längsschnittes im Bereich des wenigstens einen Butzens bleibt der Butzen und der/die in Längsrichtung ausgeschnittenen Streifen mit dem Restgitter verbunden. Es bedarf keiner separaten Einrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Längsstreifen und/oder die Butzen in Querrichtung gesondert aus der Vorrichtung abzuführen. Es muss lediglich das durch den Ausschneideprozess erzeugte Restgitter aus der Vorrichtung entfernt werden.
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Die Betätigungseinrichtung kann zur Realisierung von zwei Betätigungszuständen ausgebildet sein. Gemäß einer Variante kann die Betätigungseinrichtung wahlweise zwischen den zwei Betätigungszuständen hin- und her schaltbar sein. Ferner kann die Betätigungseinrichtung mit dem Längsschneidewerkzeug derart zusammenwirken, dass sie in einem ersten Betätigungszustand das Längsschneidewerkzeug zum Durchtrennen der wenigstens einen Folie aktiviert. In einem zweiten Betätigungszustand kann die Betätigungseinrichtung das Längsschneidewerkzeug hingegen deaktivieren, so dass kein Schneiden/Durchtrennen der Folie möglich ist. Die Betätigungseinrichtung kann das Längsschneidewerkzeug in Abhängigkeit der Geschwindigkeit, mit der die wenigstens eine Folie der Vorrichtung zugeführt wird, derart betätigen, dass im Bereich des in der wenigstens einen Folie auftretenden Butzens der Längsschnitt unterbrochen wird.
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Das Längsschneidewerkzeug kann wenigstens ein Schneidelement und/oder wenigstens ein Stanzelement zum Schneiden der Folie umfassen. Ferner kann das Längsschneidewerkzeug wenigstens ein dem wenigstens einen Schneidelement/Stanzelement gegenüber liegend angeordnetes Gegenlager zur Auflage der Folie aufweisen. Das wenigstens eine Schneidelement kann beispielsweise ein oder mehrere voneinander beabstandet angeordnete Kreismesser umfassen, welche die Folie in Längsrichtung kontinuierlich (mit Ausnahme im Bereich der auftretenden Butzen) schneiden. Alternativ hierzu kann das Schneidelement wenigstens einen Laserschneider umfassen, der mit Hilfe von Laserlicht die Folie durchtrennt.
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Gemäß einer Variante kann die Betätigungseinrichtung eine hydraulische, pneumatische, elektromechanische und/oder elektrische Betätigungseinrichtung sein. Ist das Längsschneidwerkzeug in Form wenigstens eines Laserschneiders implementiert, so kann die Betätigungseinrichtung eine elektrische Betätigungseinrichtung sein. Diese kann dazu ausgebildet sein, den wenigstens einen Laserschneider in dem ersten Betätigungszustand zu aktivieren und in dem zweiten Betätigungszustand zu deaktivieren. Entsprechend wird bei aktiviertem Laserschneider die wenigstens eine Folie geschnitten, während bei deaktiviertem Laserschneider kein Schneiden der Folie erfolgt.
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Ist hingegen das Längsschneidewerkzeug in der Form eines oder mehrerer Kreismesser bzw. eines oder mehrerer Stanzelemente ausgebildet, so kann die Betätigungseinrichtung in der Form eines hydraulischen, pneumatischen oder elektromechanischen Aktuators (im Folgenden kurz Aktuator) ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Aktuator in der Form einer pneumatisch oder hydraulisch steuerbaren Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet sein. Der Aktuator kann zwischen einem ersten Betätigungszustand und einem zweiten Betätigungszustand hin- und her schaltbar sein. Der Aktuator kann in einem ersten Betätigungszustand eine Schneidkraft (oder einen Schneiddruck) auf das wenigstens eine Kreismesser/Stanzelement ausüben, um die wenigstens eine Folie zu schneiden. Bei Schalten des Aktuators in den zweiten Betätigungszustand kann die ausgeübte Kraft bzw. Druck wieder abgebaut werden, so dass das wenigstens eine Schneidmesser/Stanzelement die wenigstens eine Folie nicht zu schneiden vermag. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Aktuator auch mit dem Gegenlager des Längsschneidewerkzeugs zusammenwirken und im ersten Betätigungszustand eine Schneidkraft/Schneiddruck auf das Gegenlager ausüben, um die Folie zu schneiden. Entsprechend kann in dem zweiten Betätigungszustand der aufgebaute Druck bzw. die aufgebaute Kraft wieder abgebaut werden, so dass das Gegenlager nicht mehr gegen das wenigstens eine Stanzelement bzw. Kreismesser drückt.
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Das Querschneidewerkzeug kann derart ausgebildet sein, dass es die Kontur der auszustanzenden Verpackung in Querrichtung der Folie nachbildet. Insbesondere kann das Querschneidewerkzeug derart ausgebildet sein, dass es beim Ausschneiden des wenigstens einen Butzens wenigstens einen Verbindungssteg zum Folienrestgitter realisiert. Der wenigstens eine Verbindungssteg kann ein Haltefilm oder ein Haltepunkt sein.
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Das Querschneidewerkzeug kann ein Stanzwerkzeug sein. Es kann dazu ausgebildet sein, knochenförmige Butzen auszustanzen, um die Kontur der Verpackungen in Querrichtung der Folie zu realisieren. Das Stanzwerkzeug kann wenigstens eine Schneidlinie umfassen, welche die Kontur der auszustanzenden Verpackungen in Querrichtung der Folie nachbildet. Die wenigstens eine Schneidlinie kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie beim Ausschneiden des wenigstens einen Butzens wenigstens einen Verbindungssteg zur Folie (Folienrestgitter) realisiert.
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Die wenigstens eine Folie kann eine umformbare Folie sein. Entsprechend kann ein Tiefziehverfahren angewandt werden, um die umformbare Folie in eine Verpackung umzuformen. Die umformbare Folie kann aus Kunststoff oder aus einem anderweitigen umformbaren Material sein. Als umformbares Material können auch umformbare Faserstoffe oder Zellstoffe zum Einsatz kommen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verpackungsmaschine zur Herstellung von Verpackungen aus wenigstens einer Folie bereitgestellt. Die Verpackungsmaschine umfasst die oben beschriebene Vorrichtung zum Ausschneiden der in der wenigstens einen Folie erzeugten Verpackungen.
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Die Verpackungsmaschine kann ferner eine Formstation zum Formen der Verpackungen in der wenigstens einen Folie, bevorzugt in der Unterfolie, umfassen. Ferner kann die Verpackungsmaschine eine Siegelstation zum Versiegeln der in der wenigstens einen Folie (Unterfolie) erzeugten Verpackungen mit Hilfe einer Oberfolie umfassen. Ferner kann die Verpackungsmaschine eine zwischen der Siegelstation und Verpackungsstation angeordnete Befüllungsstation umfassen. Die Befüllungsstation kann dazu vorgesehen sein, die Verpackung mit Ware zu befüllen. Die oben beschriebene Vorrichtung zum Ausschneiden der Verpackungen kann in der Verpackungsmaschine nach der Siegelstation angeordnet sein.
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Die Verpackungsmaschine kann ferner eine Transportvorrichtung umfassen, welche dazu vorgesehen ist, die wenigstens eine Kunststofffolie (taktweise oder kontinuierlich) zu bewegen. Insbesondere kann die Transporteinrichtung dazu vorgesehen sein, die in der Unterfolie ausgeformten und mit Hilfe der Oberfolie versiegelten Verpackungen der nachgeschalteten Vorrichtung zum Ausschneiden der Verpackungen (taktweise oder kontinuierlich) zuzuführen. Die Zuführrichtung entspricht hierbei der Längsrichtung der wenigstens einen Folie.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Ausschneiden von in wenigstens einer Folie erzeugten Verpackungen bereitgestellt, wobei die wenigstens eine Folie eine Längsrichtung und eine dazu quer verlaufende Querrichtung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Schneiden der wenigstens einen Folie in Querrichtung, um die Verpackungen in Querrichtung von der wenigstens einen Folie zu trennen, wobei die wenigstens eine Folie in Querrichtung derart geschnitten wird, dass wenigstens ein durch das Schneiden erzeugter Butzen über wenigstens einen Verbindungssteg mit der wenigstens einen Folie in Verbindung bleibt; Schneiden der wenigstens einen Folie in Längsrichtung, um die Verpackungen in Längsrichtung von der wenigstens einen Folie zu trennen, wobei der Schnitt in Längsrichtung im Bereich des wenigstens einen Butzens unterbrochen wird.
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Das Schneiden in Querrichtung und in Längsrichtung kann jeweils mehrere Schnitte umfassen. Die Anzahl der Schnitte in Quer- und Längsrichtung hängt von der Anzahl der in Längs- und Querrichtung erzeugten Verpackungen ab. Die Schnitte in Längsrichtung werden mittels eines Längsschneidewerkzeugs in einer Längsschneidestation durchgeführt. Hierzu wird die wenigstens eine Folie der Längsschneidestation zugeführt. Die Schnitte in Querrichtung werden mittels eines Querschneidewerkzeugs in einer Querschneidestation durchgeführt. Hierzu wird die wenigstens eine Folie der Querschneidestation zugeführt. Die Querschneidestation kann in Zuführrichtung vor oder nach der Längsschneidestation angeordnet sein. Entsprechend kann der Schritt des Schneidens der wenigstens eine Folie in Querrichtung vor oder nach dem Schritt des Schneidens der wenigstens einen Folie in Längsrichtung durchgeführt werden.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Verpackungsmaschine gemäß dem Stand der Technik;
- 2a und 2b eine schematische Darstellung einer Ausschneidestation einer Verpackungsmaschine sowie das Ausschneiden von Verpackungen gemäß dem Stand der Technik;
- 3a bis 3c eine Ausschneidevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie deren Funktionsweise;
- 4 ein Flussdiagramm, das ein durch die Ausschneidevorrichtung gemäß den 3a bis 3c implementiertes Ausschneideverfahren darstellt; und
- 5 eine Verpackungsmaschine, welche die erfindungsgemäße Ausschneidevorrichtung implementiert.
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Detaillierte Beschreibung
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Die 1, 2a und 2b wurden im Zusammenhang mit dem Stand der Technik weiter oben diskutiert.
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Im Zusammenhang mit den 3a bis 3c wird nun eine Ausschneidevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben.
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Zunächst zu 3a. Diese zeigt die erfindungsgemäße Ausschneidevorrichtung 200 in Seitenansicht, einen der Ausschneidevorrichtung 200 zugeführten Folienabschnitt, der wenigsten eine Folie 110, 120 (beispielsweise eine Unterfolie 110 und eine Oberfolie 120) umfasst, sowie eine Rolle 94 zum Aufwickeln des die Ausschneidevorrichtung 200 verlassenden Folienrestgitters 140. Die wenigstens eine Folie 110, 120 wird an einer Eingangsseite 201 (linke Seite in 3a) der Ausschneidevorrichtung 200 taktweise oder kontinuierlich zugeführt (siehe Pfeil 100, der die Zuführrichtung der wenigstens einen Folie 110, 120 verdeutlicht). Die der Ausschneidevorrichtung 200 zugeführte wenigstens eine Folie 110, 120 bewegt sich durch die Schneidestationen 210, 220, an der die in der wenigstens einen Folie 110, 120 geformten Verpackungen 400 ausgeschnitten werden. An einer der Eingangsseite 201 gegenüberliegenden Ausgangsseite 202 wird das nach dem Ausschneiden der Verpackungen 400 erzeugte Folienrestgitter 140 abgeführt. Die wenigstens eine Folie 110, 120 ist in der Seitenansicht von 3a lediglich entlang ihrer Längsrichtung L angedeutet. Die Längsrichtung L der wenigstens einen Folie 110, 120 entspricht der Zuführrichtung der Folien 110, 120. Die Querrichtung Q der wenigstens einen Folie 110, 120 erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung L in die Zeichenebene hinein. Die Verpackungen 400 sind in 3b angedeutet, während in 3a zur besseren Verdeutlichung nur die Folien 110, 120 angedeutet sind.
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Die Ausschneidevorrichtung 200 umfasst eine Querschneidestation 210 sowie eine Längsschneidestation 220. Die Querschneidestation 210 und die Längsschneidestation 220 sind in 3a lediglich schematisch angedeutet. Sie sind in Zuführrichtung 100 (und somit in Längsrichtung L) der wenigstens einen Folie 110, 120 nacheinander angeordnet, wobei in Zuführrichtung 100 zunächst die Querschneidestation 210 und anschließend die Längsschneidestation 220 angeordnet ist.
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Die Querschneidestation 210 umfasst ein quer zur Längsrichtung L der wenigstens einen Folie 110, 120 angeordnetes Querschneidewerkzeug 212a. Die Querschneidestation 210 kann ferner ein dem Querschneidewerkzeug 212a gegenüberliegend angeordnetes Gegenlager 212b umfassen. In 3a ist das Querschneidewerkzeug 212a oberhalb und das Gegenlager 212b unterhalb der wenigstens einen Folie 110, 120 angeordnet. Die vorliegende Erfindung hängt jedoch nicht von der konkreten Anordnung von Querschneidewerkzeug 212a und Gegenlager 212b ab. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der das Gegenlager 212b oberhalb und das Querschneidewerkzeug 212a unterhalb der wenigstens einen Folie 110, 120 angeordnet ist.
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Das Gegenlager 212b kann als flaches Auflageelement ausgebildet sein, bei dem während des Querschneidevorgangs die wenigstens eine Folie 110, 120 aufliegt. Das Querschneidewerkzeug 212a umfasst ein Schneidwerkzeug oder Stanzwerkzeug, welches dazu ausgebildet ist, in Querrichtung Q der wenigstens einen Folie 110, 120 (das heißt, quer zur Zufuhrrichtung 100) wenigstens einen Butzen 130 auszuschneiden bzw. auszustanzen (siehe 3b → Butzen 130). Der wenigstens eine durch das Schneidwerkzeug oder Stanzwerkzeug ausgestanzte Butzen 130 weist hierbei eine Kontur (Umfangslinie) auf, welche den Konturen der späteren Verpackungen 400 in Querrichtung Q entspricht. In 3b sind derartige in der wenigstens einen Folie 110, 120 ausgestanzte Butzen 130 exemplarisch gezeigt. Sie können eine knochenförmige Struktur aufweisen mit einem in Querrichtung verlaufenden Querstreifen 131 und an den gegenüberliegenden Enden des Querstreifens 131 ausgebildeten Endabschnitten 132, welche die Krümmung der Ecken der Verpackungen 400 nachbilden.
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Durch die ausgeschnittenen bzw. ausgestanzten Butzen 130 werden die in Längsrichtung L der wenigstens einen Folie 110, 120 aufeinanderfolgenden Verpackungen 400 voneinander getrennt. Wesentlich ist, dass das Schneidwerkzeug oder Stanzwerkzeug derart ausgebildet ist, dass beim Schneiden bzw. Stanzen des wenigstens einen Butzens 130 wenigstens ein Verbindungssteg 135 erzeugt wird (siehe 3b), der den Butzen 130 mit der wenigstens einen Folie 110, 120 bzw. mit seinem Restgitter 140 verbindet.
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Gemäß einer Variante kann das Querschneidewerkzeug 212a ein Stanzwerkzeug umfassen, das wenigstens eine Schneidlinie umfasst. Die wenigstens eine Schneidlinie kann die Kontur der auszustanzenden Verpackung in Querrichtung Q nachbilden. Die wenigstens eine Schneidlinie kann dabei derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie beim Ausstanzen des wenigstens einen Butzens 130 wenigstens einen Verbindungssteg 135 zur wenigstens einen Folie 110, 120 bzw. zum Folienrestgitter 145 erzeugt. Somit werden die ausgestanzten/ausgeschnittenen Butzen 130 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht vollständig herausgetrennt, sondern bleiben über den wenigstens einen Steg 135 mit dem Folienrestgitter 145 verbunden.
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Die Längsschneidestation 220 umfasst ein in Längsrichtung L der wenigstens einen Folie 110, 120 angeordnetes Längsschneidewerkzeug 222a. Die Längsschneidestation 220 kann ferner ein dem Längsschneidewerkzeug 222a gegenüberliegend angeordnetes Gegenlager 222b umfassen. In 3a ist das Längsschneidewerkzeug 222a oberhalb und das Gegenlager 222b unterhalb der wenigstens einen Folie 110, 120 angeordnet. Die vorliegende Erfindung hängt nicht von der konkreten Anordnung von Längsschneidewerkzeug 222a und Gegenlager 222b ab. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der das Gegenlager 222b oberhalb und das Längsschneidewerkzeug 212a unterhalb der wenigstens einen Folie 110, 120 angeordnet ist.
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Gemäß einer Variante kann das Längsschneidewerkzeug 222a wenigstens ein Kreismesser umfassen, das in der wenigstens einen Folie 100, 120 entlang der Längsrichtung L wenigstens einen Streifenschnitt oder einen abfallfreien Trennschnitt 150 realisiert. Es versteht sich, dass anstelle des wenigstens einen Kreismessers auch ein anderes Schneidwerkzeug, wie beispielsweise ein Laserschneider, oder wenigstens ein Stanzmesser zum Einsatz kommen kann, welches zum Erzeugen wenigstens eines Streifenschnittes oder Trennschnittes 150 in Längsrichtung L ausgebildet ist. Mit Streifenschnitt ist ein Schnitt gemeint, bei dem ein Folienstreifen in Längsrichtung L herausgeschnitten wird.
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Wie in 3a dargestellt ist, ist die Längsschneidestation 220 mit einer Betätigungseinrichtung 226 gekoppelt. Die Betätigungseinrichtung 226 ist dazu ausgebildet, das Längsschneidewerkzeug 222a und/oder das Gegenlager 222b taktweise zu betätigen. Die konkrete Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung 226 hängt hierbei von der konkreten Implementierung des Längsschneidewerkzeugs 222a ab. Umfasst beispielsweise das Längsschneidewerkzeug 222a wenigstens ein Kreismesser oder Stanzmesser, so kann die Betätigungseinrichtung 226 in Form eines (pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen) Aktuators ausgebildet sein, der mit dem Längsschneidewerkzeug 222a und/oder dem Gegenlager 222b mechanisch gekoppelt ist und bei Betätigung auf das Längsschneidewerkzeug 222a und/oder das Gegenlager 222b eine Schneidkraft oder einen Schneiddruck ausübt, so dass die wenigstens eine Folie 110, 120 durchtrennt wird. Umfasst hingegen das Längsschneidewerkzeug 222a wenigstens einen Laserschneider, so kann die Betätigungseinrichtung 226 in der Form eines elektrischen Schalters oder Schaltkreises ausgebildet sein, welche(r) bei Betätigung den wenigstens einen Laserschneider mit elektrischer Leistung versorgt, um den Laserschneider zu aktivieren.
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Unabhängig von der konkreten Implementierung arbeitet die Betätigungseinrichtung 226 nach einem ganz bestimmten Funktionsprinzip. Dieses Funktionsprinzip wird in Zusammenhang mit 3c weiter beschrieben. Konkret ist die Betätigungseinrichtung 226 dazu ausgebildet, zwei Betätigungszustände einzunehmen. Diese zwei Betätigungszustände werden in 3c mit den Zahlen „0“ und „1“ symbolisiert, wobei mit „Zustand 1“ ein aktivierter Zustand und mit „Zustand 0“ ein deaktivierter Zustand der Betätigungseinrichtung 226 bezeichnet wird. Befindet sich die Betätigungseinrichtung 226 im Zustand 1 (= aktivierter Zustand; die Betätigungseinrichtung 226 erzeugt dann je nach Implementierung einen vorgegebenen Stromwert oder einen vorgegebenen Aktuatordruck), so wird das mit der Betätigungseinrichtung 226 gekoppelte Längsschneidewerkzeug 222a und/oder das Gegenlager 222b derart aktiviert, dass die wenigstens eine Folie 110, 120 geschnitten wird. Befindet sich hingegen die Betätigungseinrichtung 226 im Zustand 0 (= deaktivierter Zustand; die Betätigungseinrichtung 226 baut den erzeugten Stromwert oder Aktuatordruck wieder ab), so wird das mit der Betätigungseinrichtung 226 gekoppelte Längsschneidewerkzeug 222a und/oder das Gegenlager 222b wieder deaktiviert, so dass die wenigstens eine Folie 110, 120 nicht geschnitten werden kann.
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Wie aus 3c ferner ersichtlich ist, ist die Betätigungseinrichtung 226 dazu ausgebildet, periodisch (taktweise) zwischen den beiden Betätigungszuständen 0 und 1 hin und her zu schalten. Die Schaltperiode T, mit der zwischen den beiden Betätigungszuständen hin und her geschaltet wird, wird in Abhängigkeit der Längsabmessungen der auszustanzenden Verpackungen 400 und der Zuführgeschwindigkeit der wenigstens einen Folie 110, 120 zur Längsschneidestation 220 entsprechend eingestellt. Die Schaltperiode Twird hierbei so eingestellt, dass die Betätigungseinrichtung 226 das Längsschneidewerkzeug 222a und/oder das Gegenlager 222b immer dann deaktiviert (entspricht Zustand 0), wenn das Längsschneidewerkzeug 222a einen Butzen 130 oder einen Verbindungssteg 135 des Butzens 130 erreicht. Auf diese Weise wird bewirkt, dass die beim Querschneiden erzeugten Butzen mit dem Restgitter 103 verbunden bleiben und somit nicht abgesaugt werden müssen.
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Im Zusammenhang mit 4 wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ausschneidevorrichtung 200 nochmals im Detail beschrieben. In einem ersten Schritt S20 wird zunächst die wenigstens eine Folie 110, 120 der Querschneidestation 210 (taktweise oder kontinuierlich) zugeführt. Die wenigstens eine Folie 110, 120 umfasst mehrere in Querrichtung und/oder Längsrichtung realisierte Verpackungen 400. Die wenigstens eine Folie 110, 120 kann eine Unterfolie 110 und eine (mit der Unterfolie 110 versiegelte) Oberfolie 120 umfassen. Das (taktweise oder kontinuierliche) Zuführen der wenigstens einen Folie kann mit Hilfe einer externen oder in der Vorrichtung 200 integrierten Transporteinrichtung erfolgen.
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In einem darauffolgenden zweiten Schritt S40 wird mit Hilfe des Querschneidewerkzeugs 212a, 212b der Querschneidestation 210 die wenigstens eine Folie 110, 120 geschnitten. Die wenigstens eine Folie 110, 120 wird entlang ihrer Querrichtung Q derart geschnitten, dass wenigstens ein durch das Schneiden erzeugter Butzen 130 über wenigstens einen Verbindungssteg 135 mit der wenigstens einen Folie 110, 120 (bzw. mit dem Folienrestgitter 140) in Verbindung bleibt (siehe 3b). Das Schneiden in Querrichtung Q kann mit fortlaufendem Zuführen der wenigstens einen Folie 110, 120 zur Querschneidestation 210 wiederholt werden, um in regelmäßigen Abständen Butzen 130 zwischen in Längsrichtung L der wenigstens einen Folie 110, 120 aufeinanderfolgenden Verpackungen 400 herauszuschneiden (siehe 3b).
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Nach dem Schneiden in Querrichtung Q wird in einem weiteren Schritt S60 die wenigstens eine Folie 110, 120 der Längsschneidestation 220 (taktweise oder kontinuierlich) zugeführt. Das (taktweise oder kontinuierliche) Zuführen der wenigstens einen Folie 110, 120 kann wiederum mit Hilfe der externen oder in der Vorrichtung 200 integrierten Transporteinrichtung erfolgen.
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In dem darauffolgenden Schritt S80 wird die wenigstens eine Folie 110, 120 mit Hilfe des Längsschneidewerkzeugs 222a der Längsschneidestation 220 in Längsrichtung geschnitten, wobei das Schneiden in Längsrichtung L im Bereich der Butzen 130 bzw. des wenigstens einen Verbindungsstegs 135 der Butzen 130 unterbrochen wird. Die Unterbrechung der Längsschnitte erfolgt durch entsprechende Betätigung des Längsschneidewerkzeugs 222a mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 226, wie in Zusammenhang mit 3c weiter oben beschrieben.
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Je nach Anzahl der in der wenigstens einen Folie 110, 120 in Querrichtung Q realisierten Verpackungen 400 kann das Längsschneidewerkzeugs 222a in Längsrichtung mehrere parallele Streifenschnitte oder Trennschnitte 150 realisieren, wodurch die Verpackungen 400 vollständig von der wenigstens einen Folie 110, 120 getrennt werden. Zurück bleibt ein Folienrestgitter 140, das aus den Randstreifen 140a, 140b und den über die Verbindungsstege 135 mit den Randstreifen 140a, 140b, verbundenen Butzen 130 besteht (siehe 3b). Sind die Längsschnitte als Streifenschnitte ausgeführt, so kann das Folienrestgitter 140 auch die im Inneren der wenigstens einen Folie 110, 120 entstandenen Längsstreifen umfassen.
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Das Erzeugen von Verbindungsstegen 135 beim Querschneiden sowie das auf die Verbindungsstege 135 abgestimmte Längsschneiden der wenigstens einen Folie 110, 120 bewirken, dass die durch das Schneiden erzeugten Butzen 130 mit dem Restgitter 140 in Verbindung bleiben und über das Restgitter 140 aus der Ausschneidevorrichtung 200 abgeführt werden können. Mit anderen Worten wird durch die vorliegende Erfindung ein butzenfreies Ausschneiden von Verpackungen 400 aus der wenigstens einen Folie 110, 120 ermöglicht. Es bedarf somit keiner aufwändigen Technik (z.B. Bereitstellung von Butzen-Absaugeinrichtungen und/oder Butzen-Aufnahmeeinrichtungen), um die Butzen sicher aus der Ausschneidevorrichtung 200 zu entfernen.
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In Zusammenhang mit 5 wird nun eine Verpackungsmaschine 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben. Die Verpackungsmaschine 1000 umfasst eine Formstation 300, eine Siegelstation 700 sowie die Ausschneidevorrichtung 200. Ferner kann die Verpackungsmaschine 1000 eine Abrolleinrichtung 92 umfassen, welche dazu vorgesehen ist, eine Folienrolle zu lagern, abzurollen und der Formstation 300 zuzuführen. An der gegenüberliegenden Seite kann die Maschine 1000 eine Aufwickeleinrichtung 94 umfassen, welche dazu vorgesehen ist, das nach Schneiden der Verpackungen 400 erzeugte Folienrestgitter 140 aufzuwickeln.
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Ferner kann die Maschine 1000 eine Befüllungsstation 500 umfassen (in 5 lediglich mit Bezugszeichen 500 angedeutet), welche zwischen der Formstation 300 und der Siegelstation 700 angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Verpackungen 400 mit einem Inhalt zu füllen.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Verpackungsmaschine 1000 weiter beschrieben. Eine erste Folie (Unterfolie 110) wird mit Hilfe der Abwickeleinrichtung 92 (und einer Transporteinrichtung) der Formstation 300 zugeführt. Die Formstation 300 ist dazu ausgebildet, die Verpackungen 400 (beispielsweise in Form von Mulden in der Folie 110) zu formen. Die erste Folie 110 mit den geformten Verpackungen 400 wird der Befüllungsstation 500 zugeführt, welche die Verpackungen 400 mit Ware füllt. Im Anschluss wird die erste Folie 110 mit den gefüllten Verpackungen 400 der Siegelstation 700 zugeführt. Die Siegelstation 700 wird mit einer zweiten Folie 120 (Oberfolie 120) gespeist. Die Siegelstation 130 ist dazu vorgesehen, die Öffnungen der Verpackungen 400 mit Hilfe der Oberfolie 102 zu versiegeln. Die versiegelten Verpackungen werden im Anschluss an die Ausschneidevorrichtung 200 zugeführt. Dort werden zunächst mit Hilfe der Querschneidestation 210 die Folien 110, 120 in Querrichtung Q geschnitten, um die in Längsrichtung L der Folien 110, 120 fortlaufend erzeugten Verpackungen voneinander zu trennen. Im Anschluss werden die Folien 110, 120 der Längsschneidestation 220 zugeführt, um die Folien 110, 120 entlang der Längsrichtung L der Folien 110, 120 zu schneiden. Gemäß einer alternativen Variante können die Folien 110, 120 zuerst auch der Längsschneidestation 220 zugeführt werden, um die Folien 110, 120 in Längsrichtung L zu schneiden, und anschließend der Querschneidestation 210 zugeführt werden, um die Folien 110, 120 in Querrichtung Q zu schneiden. Die so ausgeschnittenen Verpackungen 400 können mit Hilfe eines Beförderungssystems (in 5 nicht dargestellt) abgeführt werden. Das verbleibende Restgitter 140 (das auch die Butzen umfasst) wird aus der Ausschneidevorrichtung 200 entfernt und mit der Aufwickeleinrichtung 94 aufgewickelt.