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DE102022134564A1 - Siegelwerkzeug und Schalenverschließmaschine - Google Patents

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DE102022134564A1
DE102022134564A1 DE102022134564.5A DE102022134564A DE102022134564A1 DE 102022134564 A1 DE102022134564 A1 DE 102022134564A1 DE 102022134564 A DE102022134564 A DE 102022134564A DE 102022134564 A1 DE102022134564 A1 DE 102022134564A1
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DE
Germany
Prior art keywords
sealing
plate
tool
sealing tool
tray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022134564.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Kropf
Albert Gabler
Florian Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Original Assignee
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG filed Critical Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Ein Siegelwerkzeug (10) für eine Schalenverschließmaschine (1). Das Siegelwerkzeug (10) umfasst eine Siegelplatte (16), die dazu konfiguriert ist, mit einer Deckbahn (5) in Kontakt gebracht zu werden, und eine Siegelkontur (17) aufweist, welche einen Verlauf einer durch die Siegelplatte (16) zu erzeugenden Siegelnaht (18) beschreibt. Das Siegelwerkzeug (10) umfasst des Weiteren eine Montageplatte (14), an der die Siegelplatte (16) lösbar montiert ist. Das Siegelwerkzeug (10) zeichnet sich dadurch aus, dass das Siegelwerkzeug in einen Heißbereich (22) und einen Kaltbereich (21) aufgeteilt ist, wobei die Siegelplatte (16) in dem Heißbereich (22) und die Montageplatte (14) in dem Kaltbereich (21) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Siegelwerkzeuge für Schalenverschließmaschinen sowie auf Schalenverschließmaschinen.
  • Siegelwerkzeuge sind zum Beispiel aus der DE 10 2019 206 392 A1 bekannt. Sie weisen in der Regel eine Siegelkomponente auf, die aufheizbar ist. Die heiße Siegelkomponente wird in Kontakt mit einer Deckfolie gebracht und die Deckfolie wird dadurch an eine Schale angedrückt. Auf diese Weise wird die Schale durch die Deckfolie verschlossen. Es ist bekannt, Siegelkomponenten modular aufzubauen. D. h. sie umfassen eine Siegelplatte, die in Kontakt mit der Deckfolie gebracht wird und eine Heizplatte, die Heizelemente aufweist, welche die Heizplatte und die mit ihr thermisch leitend verbundene Siegelplatte aufheizen. Diese Modularisierung ermöglicht es, die Siegelplatte auf kostengünstige Weise an viele verschiedene Schalenformate anzupassen, da die Siegelplatte als einfaches Metallteil ausgeführt werden kann, während Heizelemente und andere komplexere Baugruppen in der Heizplatte vorgesehen sind.
  • Dadurch, dass die Heizelemente und anderen komplexeren Baugruppen nicht kostenintensiv an die verschiedenen Schalenformate angepasst werden müssen, ist eine kostengünstige Anpassung des Siegelwerkzeugs an verschiedene Schalenformate möglich. Ein Nachteil ist, dass die Heizleistung der Heizplatte nur schwierig an unterschiedliche Siegelplatten angepasst werden kann, denn auch bei Siegelplatten, die z. B. deutlich kleiner sind als die Heizplatte, muss die komplette Heizplatte erwärmt werden, um ein homogenes Aufheizen der Siegelplatte sicherzustellen. Dadurch wird die Energieeffizienz verringert. Außerdem muss die Heizplatte derart mit Heizelementen oder -leitungen ausgestattet werden, dass unterschiedliche Siegelplatten geeignet erwärmt werden können. Dies führt dazu, dass in einer signifikanten Anzahl von Kombinationen mit Siegelplatten die Heizelemente oder -leitungen der Heizplatte überdimensioniert sind, was die Energieeffizienz ebenfalls verringert.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Siegelwerkzeug mit verbesserter Energieeffizienz bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Siegelwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Es wird ein Siegelwerkzeug für eine Schalenverschließmaschine offenbart. Das Siegelwerkzeug umfasst eine Siegelplatte, die dazu konfiguriert ist, mit einer Deckbahn in Kontakt gebracht zu werden, und eine Siegelkontur aufweist, welche einen Verlauf einer durch die Siegelplatte zu erzeugenden Siegelnaht beschreibt. Das Siegelwerkzeug umfasst des Weiteren eine Montageplatte, an der die Siegelplatte lösbar montiert ist. Das Siegelwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Siegelwerkzeug in einen Heißbereich und einen Kaltbereich aufgeteilt ist, wobei die Siegelplatte in dem Heißbereich und die Montageplatte in dem Kaltbereich angeordnet ist.
  • Als Heißbereich kann ein Bereich angesehen werden, in dem im Wesentlichen, vorzugsweise überwiegend, besonders bevorzugt ausschließlich solche Komponenten des Siegelwerkzeugs angeordnet sind, die während des Betriebs, insbesondere während des Siegelns gezielt aufgeheizt werden. Komponenten, die sich als Nebeneffekt ihres Betriebs erwärmen, wie z. B. elektronische Logikschaltungen, Federelemente, Schrauben, Scheiben Buchsen, Bolzen oder Gleitlager, sind in diesem Sinne nicht als aufzuheizende Komponenten anzusehen. Als Kaltbereich kann ein Bereich angesehen werden, in dem keine aufzuheizenden Komponenten des Siegelwerkzeugs angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann als Heißbereich ein Bereich angesehen werden, in dem eine aufgeheizte Komponente angeordnet ist und der gegenüber einem anderen Bereich, insbesondere dem Kaltbereich, thermisch entkoppelt und/oder isoliert ist.
  • Als Siegelkontur kann eine Struktur angesehen werden, an der die Siegelplatte mit der Deckbahn in Kontakt bringbar ist. Es kann sich z. B. um eine Erhebung handeln, die an der Siegelplatte vorgesehen ist. Als eine Deckbahn kann zum Beispiel eine Polymerfolie angesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Deckbahn jedoch auch Papier oder andere faserbasierte Materialien umfassen.
  • Eine Aufteilung des Siegelwerkzeugs in einen Heißbereich und einen Kaltbereich kann eine Konzentration von aufgeheizten und/oder aufzuheizenden Komponenten in dem Heizbereich ermöglichen. Komponenten, die andere Funktionen erfüllen, wie z. B. mechanische Stabilität gewährleisten, Bewegung ermöglichen oder Kräfte, bspw. Rückstellkräfte ausüben, können im Kaltbereich zusammengefasst sein. Dadurch kann eine Wärmeübertragung von aufgeheizten Teilen an Teile, die keine Aufheizung benötigen, verringert werden. Auf diese Weise kann die Energieeffizienz gesteigert werden. Zusätzlich können auch die thermische Belastung von im Kaltbereich angeordneten Komponenten reduziert oder gänzlich vermieden werden, was die Standzeit dieser Komponenten verlängern kann.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Siegelplatte ein Heizelement aufweist. Besonders günstig kann es sein, wenn das Heizelement entlang der Siegelkontur der Siegelplatte angeordnet ist. Das Anordnen eines Heizelements in und/oder an der Siegelplatte, insbesondere entlang der Siegelkontur, kann ermöglichen, dass Wärme möglichst nah an dem Ort eingebracht werden kann, an dem sie benötigt wird, insbesondere an der Siegelkontur. So kann einerseits möglichst wenig Wärme beim Übertragen zwischen Komponenten ungenutzt entweichen. Andererseits kann die zum Siegeln notwendige Temperatur an der Siegelkontur mit einer geringeren Heizleistung des Heizelements erreichbar sein.
  • Vorteilhafterweise kann die Siegelplatte rahmenartig, vorzugsweise zumindest teilweise entlang der Siegelkontur der Siegelplatte, ausgebildet sein, wodurch eine durchgehende Öffnung in der Siegelplatte gebildet werden kann. Eine Öffnung kann als durchgehend angesehen werden, wenn sie sich von einer ersten Oberfläche der Siegelplatte zu einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden, Oberfläche der Siegelplatte erstreckt. Als rahmenartig ausgebildet kann eine Siegelplatte angesehen werden, wenn sie einen geschlossenen und/oder die Öffnung begrenzenden Rahmen bildet. Es ist auch denkbar, dass der gebildete Rahmen eine oder mehrere Unterbrechungen aufweist.
  • Es kann zweckmäßig sein, wenn der Heißbereich und der Kaltbereich thermisch voneinander entkoppelt sind. Gemäß einer möglichen Definition des Heißbereichs kann der Heißbereich dadurch definiert sein, dass er thermisch von dem Kaltbereich entkoppelt ist. Dadurch kann ungewünschte Wärmeübertragung von dem Heißbereich zu dem Kaltbereich weiter reduziert werden. Zum Beispiel kann zwischen der Siegelplatte und der Montageplatte eine Isolierschicht vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Siegelplatte und die Montageplatte ohne metallischen Kontakt miteinander verbunden sein, bspw. durch Einsatz von wärmeisolierenden Buchsen, Muffen oder Muttern, die jeweils z. B. ein Polymermaterial, ein Silikonmaterial, ein Keramikmaterial oder ein Glimmermaterial bzw. Kunstglimmermaterial umfassen können. Eine thermische Entkoppelung, wie z. B. eine oder mehrere der vorgenannten Maßnahmen kann als Abgrenzung zwischen dem Kaltbereich und dem Heißbereich dienen.
  • Es ist denkbar, dass das Siegelwerkzeug des Weiteren eine Produktschutzplatte umfassen kann, die vorzugsweise in dem Heißbereich angeordnet sein kann. Die Produktschutzplatte kann dazu konfiguriert sein, die Deckbahn und/oder eine Schale und/oder ein in der Schale befindliches Produkt von Wärmestrahlung, bspw. von der Siegelplatte ausgehende Wärmestrahlung, abzuschirmen. Obwohl die Produktschutzplatte keine aktiv aufzuheizende Komponente des Siegelwerkzeugs ist, kann sie im Heißbereich angeordnet sein. Sie kann die einzige nicht aufzuheizende Komponente sein, die im Heißbereich angeordnet ist. In dem Heißbereich können ausschließlich aktiv aufzuheizende Komponenten und die Produktschutzplatte angeordnet sein.
  • Ein Anordnen der Produktschutzplatte in dem Heißbereich kann vorteilhaft sein, weil sie, wie erwähnt, dazu konfiguriert sein kann, die Deckbahn und/oder eine Schale und/oder ein in der Schale befindliches Produkt von Wärmestrahlung, bspw. von der Siegelplatte ausgehende Wärmestrahlung, abzuschirmen. Durch dieses Abschirmen kann die Produktschutzplatte erwärmt werden. Ein Anordnen im Heißbereich kann die im Siegelwerkzeug entstehende Wärme in dem Heißbereich konzentrieren. Dadurch kann einerseits die Energieeffizienz erhöht werden. Andererseits kann allerdings auch eine Erwärmung von Außenflächen des Siegelwerkzeugs und/oder der Schalenverschließmaschine reduziert und dadurch die Arbeitssicherheit erhöht werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Produktschutzplatte an der Isolierschicht befestigt sein, z. B. kann die Produktschutzplatte ausschließlich an der Isolierschicht befestigt sein. Gemäß einer möglichen Definition des Heißbereichs kann dadurch erreicht werden, dass die Produktschutzplatte in dem Heißbereich angeordnet ist. Eine derartige Befestigung kann die Übertragung von durch die Produktschutzplatte aufgenommener Wärme an andere Komponenten des Siegelwerkzeugs reduzieren oder unterbinden.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Verpackungsmaschine, z. B. eine Schalenverschließmaschine, die ein Siegelwerkzeug der vorstehend beschriebenen Art umfasst. Eine Verpackungsmaschine kann eine besonders vorteilhafte Einsatzvariante des offenbarten Siegelwerkzeugs sein.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Siegelwerkzeug sowie auf eine Verpackungsmaschine der vorstehend beschriebenen Art. Im Folgenden wird eine Ausführungsform beispielhaft anhand von Zeichnungen näher erläutert.
    • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verpackungsmaschine, im vorliegenden Fall einer Schalenverschließmaschine.
    • 2 zeigt eine schematische Schnittansicht von Komponenten eines Siegelwerkzeugs.
    • 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Siegelplatte.
    • 4 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer fertigen Verpackung.
  • 1 zeigt ein Beispiel für eine Verpackungsmaschine 1, die, wie im vorliegenden Beispiel, eine Schalenverschließmaschine sein kann. Sie kann ein Gestell 2 umfassen. Die Verpackungsmaschine 1 kann des Weiteren ein Zuführband 7 aufweisen. Sie kann außerdem eine Verschließstation 9 aufweisen. Durch das Zuführband 7 können befüllte aber zu diesem Zeitpunkt noch unverschlossene Schalen 8 zu der Verschließstation 9 befördert werden. Die Schalen 8 können mit einer Greifereinrichtung 11 in einer Produktionsrichtung P in die Verschließstation 9 umgesetzt werden und dort mit einer von oben zugeführten Deckbahn 5 verschlossen werden, beispielsweise durch Ansiegeln der Deckbahn 5. Zu diesem Zweck kann die Verschließstation 9 ein Siegelwerkzeug 10 umfassen, das später noch näher beschrieben werden wird. Die derart fertiggestellten Verpackungen können über die Greifereinrichtung 11 aus der Verschließstation 9 auf ein Abführband 15 umgesetzt werden.
  • Nach dem Ansiegeln der Deckbahn 5 können den Verpackungen bzw. Verpackungsverbünden entsprechende Bereiche der Deckbahn 5 in der Verschließstation 9 aus der Bahn der Deckbahn 5 ausgeschnitten werden. Es verbleibt ein Bahnrestgitter der Deckbahn 5, welches mit einer Vorrichtung 3 zum Aufwickeln der Bahn 5 aufgewickelt wird.
  • In 2 sind Komponenten des Siegelwerkzeugs 10 in einer schematischen Schnittansicht dargestellt. Insbesondere sind Komponenten eines Werkzeugoberteils 12 des Siegelwerkzeugs 10 zu sehen. Das Siegelwerkzeug 10, insbesondere das Werkzeugoberteil 12, kann eine Haube 13 umfassen. Des Weiteren kann das Siegelwerkzeug 10, insbesondere das Werkzeugoberteil 12, eine Montageplatte 14 und eine Siegelplatte 16 umfassen. Die Siegelplatte 16 kann dazu konfiguriert sein, mit der Deckbahn 5 in Kontakt gebracht zu werden. Außerdem kann die Siegelplatte 16 eine Siegelkontur 17 aufweisen. In 2 ist zu erkennen, dass die Siegelkontur 17 als eine Erhebung an der Siegelplatte 16 ausgebildet sein kann. Die Siegelkontur 17 kann einen Verlauf einer durch die Siegelplatte 16 zu erzeugenden Siegelnaht 18 (siehe 4) beschreiben. Die Siegelplatte 16 kann an der Montageplatte 14 lösbar montiert sein. Die Siegelplatte 16 kann ein Heizelement 19 aufweisen. Des Weiteren kann die Siegelplatte 16 eine durchgehende Öffnung 20 aufweisen, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 noch näher erläutert werden wird.
  • Das Siegelwerkzeug 10, insbesondere das Werkzeugoberteil 12, kann einen Kaltbereich 21 aufweisen. Das Siegelwerkzeug 10, insbesondere das Werkzeugoberteil 12, kann des Weiteren einen Heißbereich 22 aufweisen. Der Kaltbereich 21 ist in 2 durch eine gepunktete Linie angedeutet. Der Heißbereich 22 ist in 2 durch gestrichelte Linien angedeutet. Dass zwei Umrisse den zusammenhängenden Heißbereich 22 darstellen, ist durch die Lage der Schnittebene zu erklären. Wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, können in dem Heißbereich 22 aktiv zu beheizende Komponenten des Siegelwerkzeugs 10, insbesondere des Werkzeugoberteils 12, angeordnet sein. Dazu können, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Siegelplatte 16 und das Heizelement 19 gehören. Der Heißbereich 22 und der Kaltbereich 21 können voneinander thermisch entkoppelt sein. Das Siegelwerkzeug 10, insbesondere das Werkzeugoberteil 12, kann eine Isolierschicht 23 umfassen. Dabei kann es sich um eine isolierte Platte aus starrem Material handeln, an der weitere Komponenten befestigt sein können.
  • Das Siegelwerkzeug 10, insbesondere das Werkzeugoberteil 12, kann des Weiteren eine Produktschutzplatte 24 umfassen. Wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, kann die Produktschutzplatte 24 in dem Kaltbereich 21 angeordnet sein. Die Produktschutzplatte 24 kann an der Montageplatte 14 befestigt sein.
  • In 3 ist die Siegelplatte 16 in einer schematischen Perspektivansicht detaillierter dargestellt. Dadurch ist besser zu erkennen, dass die Siegelplatte 16 rahmenartig ausgebildet sein kann. Dadurch kann die durchgehende Öffnung 20 in der Siegelplatte 16 gebildet werden. Die genaue Form der Siegelplatte 16 kann sich dabei am Verlauf der Siegelkontur 17 orientieren. Auch eine Anordnung des Heizelements 19 kann sich an dem Verlauf der Siegelkontur 17 orientieren. In 3 ist lediglich eine Nut 25 dargestellt, in welcher das Heizelement 19 angeordnet werden kann. Wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, kann die Siegelplatte 16 einen geschlossenen Rahmen bilden. Es ist jedoch auch denkbar, dass in dem Rahmen Lücken vorgesehen sind, beispielsweise um Lücken in der Siegelnaht 18 vorzusehen. Dies kann dazu dienen, unterschiedlich starke Abschnitte der Siegelnaht zu erzeugen, beispielsweise bei mehrstufigen Siegelvorgängen, bei denen mehrere überlappende Siegelnähte erzeugt werden.
  • In 4 ist eine fertige Verpackung 26 in einer schematischen Perspektivansicht dargestellt. Nun ist auch der Verlauf der Siegelnaht 18 besser zu erkennen, an der die Deckbahn 5 mit der Schale 8 verbunden ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019206392 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Siegelwerkzeug (10) für eine Schalenverschließmaschine (1), wobei das Siegelwerkzeug (10) umfasst: eine Siegelplatte (16), die dazu konfiguriert ist, mit einer Deckbahn (5) in Kontakt gebracht zu werden, und eine Siegelkontur (17) aufweist, welche einen Verlauf einer durch die Siegelplatte (16) zu erzeugenden Siegelnaht (18) beschreibt, eine Montageplatte (14), an der die Siegelplatte (16) lösbar montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelwerkzeug in einen Heißbereich (22) und einen Kaltbereich (21) aufgeteilt ist, wobei die Siegelplatte (16) in dem Heißbereich (22) und die Montageplatte (14) in dem Kaltbereich (21) angeordnet ist.
  2. Siegelwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Siegelplatte (16) ein Heizelement (19) aufweist.
  3. Siegelwerkzeug nach Anspruch 2, wobei das Heizelement (19) entlang der Siegelkontur (17) der Siegelplatte (16) angeordnet ist.
  4. Siegelwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Siegelplatte (16) rahmenartig, vorzugsweise entlang der Siegelkontur (17) der Siegelplatte (16), ausgebildet ist, wodurch eine durchgehende Öffnung (20) in der Siegelplatte (16) gebildet wird.
  5. Siegelwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Heißbereich (22) und der Kaltbereich (21) thermisch voneinander entkoppelt sind.
  6. Siegelwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Siegelplatte (16) und der Montageplatte (14) eine Isolierschicht (23) vorgesehen ist.
  7. Siegelwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Siegelplatte (16) und die Montageplatte (14) ohne metallischen Kontakt miteinander verbunden sind.
  8. Siegelwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend eine Produktschutzplatte (24), die vorzugsweise in dem Kaltbereich (21) angeordnet ist.
  9. Siegelwerkzeug nach Anspruch 8, wobei die Produktschutzplatte (24) an der Montageplatte (14) befestigt ist.
  10. Schalenverschließmaschine (1), die ein Siegelwerkzeug (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
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