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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anbringen von Schrumpfhülsen an Behältern.
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Behälter, wie beispielsweise Getränkeflaschen, lassen sich unter anderem durch Aufziehen schlauchförmiger Etikettenhülsen über die Behältermantelfläche etikettieren. Dazu eignen sich sowohl Schrumpfhülsen als auch elastische Folienhülsen, so genannte Stretch-Sleeves.
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Beispielsweise beschreibt die
WO 2008/076718 eine Vorrichtung zum Etikettieren von Behältern mit hochelastischen Folienhülsen, bei denen auf einem Etikettierrad umlaufende Etikettierstationen mit Spreizeinheiten zum Aufnehmen und Spreizen der Folienhülsen vorgesehen sind. Die Spreizeinheiten umfassen mehrere im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende und umfänglich um eine zentrale Ausnehmung gruppierte Spreizfinger. Diese sind bezüglich der zentralen Ausnehmung radial verschiebbar und können soweit auseinander bewegt werden, dass eine über die Spreizfinger gestülpte Folienhülse von den Spreizfingern aufgespannt wird und eine zu etikettierende Flasche durch die zentrale Ausnehmung nach oben in die gespreizte Folienhülse geschoben werden kann. Die Folienhülsen werden auf den Spreizfingern beim Einführen der Flaschen im gedehnten Zustand durch Anlegen eines Unterdrucks mittels Ansaugöffnungen auf der Außenseite der Spreizfinger auf diesen fixiert. Nach Erreichen einer für die nachfolgende Etikettierung geeigneten Spreizposition der Spreizfinger wird anstelle des Unterdrucks ein Überdruck angelegt, um die Folienhülsen von den Spreizfingern abzustoßen, und die Übergabe der Folienhülsen an die zu etikettierenden Flaschen beim weiteren Vorschieben der Flaschen zu erleichtern.
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Für die Etikettierung mittels Schrumpfhülsen sind aus der
EP 0950609 und der
EP 1091877 Vorrichtungen bekannt, bei denen in vergleichbarer Weise umlaufende Etikettierstationen mit halbschalenförmigen Spreizbacken zum Aufnehmen und Öffnen der Schrumpfhülsen vorgesehen sind. Es sind dann Klemmbacken im Bereich der Spreizeinheiten vorzusehen, mit denen die Schrumpfhülsen im geöffneten Zustand von außen auf den Spreizbacken fixiert werden können, so dass sie ihre Position beim Einführen der Flaschen auf den Spreizeinheiten beibehalten.
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Die
EP 0950609 beschreibt ferner auf der Außenseite eines kreisförmigen Transportwegs der Etikettierstationen vorgesehene stationäre Heißluftgebläse zum Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen auf die Flaschen. Die Heißluftgebläse umschließen die Etikettiervorrichtung dabei nährungsweise über einen Maschinenwinkel von 270°.
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Die Etikettierung mittels Schrumpfhülsen und elastischer Folienhülsen unterscheidet sich somit grundlegend bezüglich der Befestigung der Etikettenhülsen im Bereich der Spreizeinheiten, insbesondere in einem Abschnitt unmittelbar vor der Übergabe an die Behälter, wobei für Schrumpfhülsen Platz raubende Heizaggregate in der Peripherie der Etikettiervorrichtung benötigt werden. Diese behindern zudem die Bewegungsfreiheit weiterer, für die Etikettierung benötigter mechanischer Komponenten.
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Im Hinblick auf einen zunehmenden Bedarf für eine flexible Anlagensteuerung, Platz sparende Maschinen und einen schnellen und kostengünstigen Formatwechsel bei der Produktion besteht ferner der Bedarf für Vorrichtung und Verfahren, mit denen sich die Behälter in einer Etikettiermaschine sowohl mit elastischen Folienhülsen als auch mit Schrumpfhülsen etikettieren lassen.
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Dies scheitert bei den bekannten Vorrichtungen insbesondere daran, dass eine zuverlässige Positionierung von Schrumpfhülsen in einer vorgegebenen Etikettierhöhe auf den Behältern bis zum endgültigen Aufschrumpfen, beispielsweise in einem Schrumpftunnel, vor allem bei Teiletiketten, die sich nicht bis zur Standfläche der Behälter erstrecken, nicht oder nur mit unverhältnismäßig großem technischen Aufwand gewährleistet werden kann.
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Es besteht somit insgesamt der Bedarf für Vorrichtungen und Verfahren, mit denen wenigstens eines der genannten Probleme beseitigt oder zumindest abgemildert werden kann.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Demnach umfasst diese umlaufende Schrumpfstationen, an denen jeweils vorgesehen sind: Spreizeinheiten zum Aufnehmen und Spreizen der Schrumpfhülsen; Positioniereinheiten zum Positionieren der Behälter, insbesondere an einer vorgegebenen Übergabestellung, in den gespreizten Schrumpfhülsen; und Heizeinheiten, mit denen sich wenigstens ein Teilbereich der von den Spreizeinheiten aufgenommenen Schrumpfhülsen anschrumpfen lässt, um einen Reibschluss mit den in den Schrumpfhülsen insbesondere in der Übergabestellung positionierten Behältern herzustellen.
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Dadurch, dass die Heizeinheiten mit den Schrumpfstationen mitbewegt werden, lässt sich ein für das Anbringen, insbesondere für ein Anheften, der Schrumpfhülsen besonders geeigneter Teilbereich der Schrumpfhülsen über einen ausreichend langen Zeitraum gezielt erwärmen. Somit lässt sich eine ausreichend starke Haftwirkung im angeschrumpften Bereich erzeugen und gleichzeitig gewährleisten, dass die Schrumpfhülsen gemeinsam mit dem Behälter von den Spreizsegmenten abgezogen werden können.
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Vorzugsweise sind die Heizeinheiten zum Befestigen der Schrumpfhülsen in einer vorgegebenen Etikettierhöhe an den Behältern ausgebildet, insbesondere zum Anheften der Schrumpfhülsen in der Etikettierhöhe. Die Behälter werden dazu vorzugsweise in eine definierte vertikale Übergabestellung gehoben oder abgesenkt. Es lässt sich somit eine vorgegeben Etikettierhöhe, im Sinne einer vorgegebenen vertikalen Relativposition zwischen den Behältern und den Schrumpfhülsen, einstellen. Durch das erfindungsgemäße Anschrumpfen werden die Schrumpfhülsen in dieser Relativposition auf den Behältern zumindest angeheftet, so dass die Behälter unter Beibehalten der Relativposition gemeinsam mit den Schrumpfhülsen aus den Spreizeinheiten entnommen werden können.
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Unter einem Anheften ist im Gegensatz zu einem vollständigen Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen auf die Behälter ein zuverlässiges Befestigen der Schrumpfhülsen in einer vorgegebenen Position, beispielsweise der Etikettierhöhe, zu verstehen. Durch das Anheften soll eine zuverlässige Positionierung der Schrumpfhülsen auf den Behältern für einen nachfolgenden Transport bis zur endgültigen Etikettierung durch Aufschrumpfen, beispielsweise in einem Schrumpftunnel, gewährleistet werden.
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Vorzugsweise sind an den Spreizeinheiten auseinander bewegbare Spreizsegmente ausgebildet und derart ausgebildet, dass ein oberer Randbereich der gespreizten Schrumpfhülsen über die Spreizsegmente übersteht. Dadurch lässt sich der erfindungsgemäße Teilbereich zum Anschrumpfen der Behälter innerhalb des oberen Randbereichs der gespreizten Schrumpfhülsen bereitstellen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Befestigung der Schrumpfhülsen und ein Material schonendes Abziehen der Schrumpfhülsen von den Spreizsegmenten. Insbesondere lässt sich vermeiden, dass durch das Anschrumpfen der Schrumpfhülsen ein Reibschluss zwischen den Schrumpfhülsen und den Spreizsegmenten auf unerwünschte Weise erzielt oder verstärkt wird. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn die Schrumpfhülsen überwiegend in einem vertikalen Überlappungsbereich mit den Spreizsegmenten angeschrumpft würden. Ein geeigneter oberer Randbereich der Schrumpfhülsen lässt sich beispielsweise durch Anpassen der Höhe der Spreizsegmente an die Höhe der Schrumpfhülsen bereitstellen.
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Vorzugsweise sind die Heizeinheiten ferner zum selektiven Erwärmen des oberen Randbereichs ausgebildet. Darunter ist zu verstehen, dass Wärme in den oberen Randbereich gezielt eingebracht werden kann, beispielsweise wenigstens 50% der abgegebenen Heizleistung oder einer vergleichbaren für die örtliche Verteilung des Wärmestroms charakteristischen Größe. Im Gegensatz dazu stünde insbesondere ein Erwärmen der gesamten Schrumpfhülse, wie beispielsweise in einem Schrumpftunnel. Eine selektive Erwärmung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass ein Wärmestrahlung und/oder ein Heißluftstrom mit einem geeignet begrenzten Querschnitt auf den oberen Randbereich gerichtet wird. Ein selektives Erwärmen wäre auch durch Andrücken geeignet geformter Heizflächen, also in direktem Kontakt mit der Schrumpfhülse, möglich. Denkbar sind auch Varianten, bei denen Leistungsanteile zur Erwärmung des oberen Randbereichs zeitlich angepasst werden.
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Bei einer besonders günstigen Ausgestaltung sind die Heizeinheiten derart ausgebildet, dass sich die Schrumpfhülsen an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden umfänglichen Teilbereichen anschrumpfen lassen. Dadurch kann eine bevorzugte im Wesentlichen symmetrische Schrumpfwirkung erzielt werden. Besonders vorteilhaft ist ein Anschrumpfen in um 90°, 120° oder 180° zueinander versetzten umfänglichen Teilbereichen. Dadurch lässt sich bei einer nachfolgenden vollständigen Anschrumpfung der Schrumpfhülsen ein besonders gleichmäßiges Etikettierergebnis erzielen. Beispielsweise lassen sich unerwünschte Verzerrungen von Aufdrucken vermeiden. Ebenso lässt sich die Schrumpfhülse besonders zuverlässig anheften. Darunter ist zu verstehen, dass nur vergleichsweise kleine Teilbereiche angeschrumpft werden müssen, um die benötigte Haftwirkung an den Behältern zu erzielen.
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Vorzugsweise umfassen die Heizeinheiten Heizgebläse und/oder Heizstrahler. Die Schrumpfhülsen lassen sich auf diese Weise berührungslos anschrumpfen. Somit ist die Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung und Positionierung der Heizeinheiten im Vergleich zu einem direkten Kontakt von Heizbacken, Klammern und dergleichen verbessert. Anders gesagt, lassen sich Kollisionen mit anderen Anlagenteilen auch ohne zusätzliche Ausweichbewegungen der Heizeinheiten vermeiden. Heiße Luftströme und/oder Wärmestrahlen lassen sich besonders flexibel an unterschiedliche Hülsenmaterialien, Materialdicken, Abmessungen der Schrumpfhülsen und die Lage der zu schrumpfenden Teilbereiche anpassen.
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Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Heizeinheiten einander entgegengesetzt, ringförmig oder sternförmig verteilte Heizelemente. Damit lässt sich eine umfängliche gleichmäßige und/oder vollumfängliche Schrumpfung der Schrumpfhülsen realisieren. Ebenso wird ein vollständiges Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen ermöglicht. Die Heizelemente können beispielsweise einzelne Heizstrahler sein und/oder Heißgebläse und/oder zugehörige Luftkanäle
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Vorzugsweise sind die Heizeinheiten bezüglich der Spreizeinheiten höhenverstellbar. Beispielsweise könnten einzelne Heizelemente oder die gesamte Heizeinheit entlang einer vertikalen Führung verstellbar sein, um die erfindungsgemäße Vorrichtung an unterschiedliche Schrumpfhülsen, Etikettierhöhen und/oder Teilbereiche des Anschrumpfens anzupassen.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Etikettiermaschine gelöst, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst und einen Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen. Insbesondere lassen sich erfindungsgemäß angeheftete Schrumpfhülsen dadurch vollständig aufschrumpfen. Die Heizeinheiten können dann für das Anheften in vergleichsweise kleiner Bauform realisiert werden und lassen sich vergleichsweise einfach in bestehende Etikettiermaschinen integrieren. Beispielsweise könnten Etikettiermaschinen für elastische Folienhülsen mit den erfindungsgemäßen Heizeinheiten aufgerüstet werden. Ebenso kann der Drehtisch wahlweise zum Anheften der Schrumpfhülsen oder für die Etikettierung mit Stretch-Sleeves verwendet werden. Das endgültige Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen kann dann in einem separaten Arbeitsschritt erfolgen. Für einen Formatwechsel zwischen elastischen Folienhülsen und Schrumpfhülsen ist dann gegebenenfalls lediglich ein Austausch der Spreizsegmente und ein Zuschalten oder Abschalten der Heizeinheiten erforderlich.
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Die gestellte Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst, wobei die folgenden Schritte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Schrumpfeinheiten ausgeführt werden: a) Spreizen der Schrumpfhülsen; danach b) Einführen der Behälter in die Schrumpfhülsen; und danach c) Herstellen eines Reibschlusses zwischen den gespreizten Schrumpfhülsen und den eingeführten Behältern durch thermisches Anschrumpfen wenigstens eines Teilbereichs der Schrumpfhülsen. Beispielsweise lassen sich die Schrumpfhülsen auf diese Weise durch mitlaufende Wärmeströme und/oder Wärmestrahlung gezielt über eine geeignete Dauer anschrumpfen, um eine geeignete Haftwirkung zu erzeugen, beispielsweise zum Anheften oder vollständigen Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen.
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Vorzugsweise werden die Schrumpfhülsen an einer vorgegebenen Etikettierhöhe bezüglich des Behälters angeheftet. Die Etikettierhöhe kann durch Variation der Übergabestellung der Behälter in den Spreizeinheiten, insbesondere durch den Hub der Behälter auf einfache Weise eingestellt werden. Dem gegenüber können die Schrumpfhülsen, unabhängig vom jeweiligen Hülsentyp, in einer konstanten Höhenlage gehalten werden, insbesondere im Anschlag gegen an den Spreizeinheiten oder Spreizsegmenten vorgesehene untere Auflageplatten. Hierbei werden die Spreizsegmente vorzugsweise so weit auseinander gefahren, dass die Schrumpfhülsen durch Reibschluss mit den Spreizsegmenten im Anschlag gegen die unteren Auflageplatten fixiert sind.
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Vorzugsweise werden die Schrumpfhülsen derart angeschrumpft, dass sich die Schrumpfhülsen und der Behälter gemeinsam von den Spreizsegmenten abziehen lassen. Dies kann beispielsweise durch einen geeigneten Überstand der Schrumpfhülsen über die Spreizsegmente und das selektive Anheften der Schrumpfhülsen an den Behältern im erfindungsgemäßen Teilbereich, also innerhalb des überstehenden Randbereichs der Etikettenhülse, erzielt werden. Unter einem gemeinsamen Abziehen ist hierbei ein zerstörungsfreies und Position erhaltendes Abziehen der Behälter und der Schrumpfhülsen zu verstehen, so dass die Schrumpfhülsen in einer vorgegebenen Etikettierhöhe gemeinsam mit den Behältern einem Schrumpftunnel oder dergleichen zugeführt werden können.
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Vorzugsweise sind die Behälter aus Kunststoff, und das Anheften wird zumindest anteilig durch einen Stoffschluss zwischen den Schrumpfhülsen und den Behältern bewirkt. Darunter ist zu verstehen, dass die Erwärmung der Schrumpfhülsen und der Kunststoffbehälter zumindest eine in vertikaler Richtung wirkende Klebekraft durch ein zumindest oberflächliches Verschmelzen oder Erweichen der Haftstelle bewirkt. Ein Stoffschluss könnte zusätzlich durch eine auf der Innenseite der Schrumpfhülse vorgesehene Klebeschicht verstärkt werden.
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Vorzugsweise ist im Schritt c) ein oberer freier Überstand der Schrumpfhülsen von wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 20%, der Höhe der Schrumpfhülse vorgesehen. Dadurch lässt sich der für die benötigte Haftwirkung anzuschrumpfende Teilbereich selektiv und besonders schnell anschrumpfen. Außerdem ist dann ein ausreichend großer Überlappungsbereich zwischen der Schrumpfhülse und den Spreizsegmenten gewährleistet, um eine korrekte, möglichst koaxiale Position der Schrumpfhülsen auf den Spreizsegmenten einzustellen. Anders gesagt, lassen sich die Schrumpfhülsen mit ausreichender Genauigkeit führen und mit ausreichender Selektivität und Zuverlässigkeit an den Behältern anheften.
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Vorzugsweise beträgt die Etikettierhöhe des unteren Rands der Schrumpfhülsen bezüglich der Behälterstandfläche wenigstens 5 mm. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich somit besonders vorteilhaft für Teiletiketten einsetzen. Hierbei haben besonders geeignete Schrumpfhülsen beispielsweise eine Höhe von 20 bis 100 mm, insbesondere von 30 bis 60 mm.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anbringen von Schrumpfhülsen sowie einen Schrumpftunnel;
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2 eine schematische Schrägansicht erfindungsgemäßer Schrumpfstationen;
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3 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Spreizeinheit mit schematisch angedeuteten Heizeinheiten; und
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4A–4G eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anbringen von Schrumpfhülsen auf Behältern.
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Wie die 1 erkennen lässt, umfasst eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Anbringen, insbesondere Anheften, von Schrumpfhülsen 2 auf Behältern 3, wie beispielsweise Getränkeflaschen, einen in Transportrichtung 4a angetriebenen Drehtisch 4, auf dem umfänglich gleichmäßig verteilt Schrumpfstationen 5 angeordnet sind. Diese umfassen jeweils Spreizeinheiten 6 zum Aufnehmen und Spreizen der Schrumpfhülsen 2, Heizeinrichtungen 7 zum Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 an den Behältern 3 und Entnahmeeinheiten 8 zum Ergreifen und Anheben der Behälter 3 gemeinsam mit den Schrumpfhülsen 2. Die Heizeinrichtungen 7 sind in der 1 schematisch in Form von je zwei entgegensetzt in Richtung benachbarter Schrumpfhülsen 3 ausgerichteter Heizelemente 7a, 7b angedeutet. Vorgesehen sind ferner eine Steuereinheit 9 zum Ansteuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, ein Spendeaggregat 10 zum Spenden der Schrumpfhülsen 2, ein Einlaufsternrad 11 und ein Auslaufsternrad 12 für die Behälter 3.
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An die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist ausgangsseitig ferner ein Schrumpftunnel 13 angeschlossen, in dem die Schrumpfhülsen 2 vollständig auf die Behälter 3 aufgeschrumpft werden, so dass die fertig etikettierten Behälter 3 am Ende des Schrumpftunnels 13 der weiteren Verarbeitung zugeführt werden können. Geeignete Zufördereinrichtungen und Abfördereinrichtungen für die Behälter 3 sind aus dem Stand der Technik bekannt und daher nicht näher erläutert.
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Die 2 zeigt beispielhaft zwei der Schrumpfstationen 5 mit den Spreizeinheiten 6, die jeweils Spreizsegmente 6a zum Aufnehmen und Spreizen der Schrumpfhülsen 2 umfassen, mit den Heizelementen 7a, 7b, wie beispielsweise Heizgebläsen, und mit Positioniereinheiten 14 zum Aufnehmen und Anheben der Behälter 3 in die gespreizten Schrumpfhülsen 2. Zum Stabilisieren und Führen der aufrecht stehenden Behälter 3 beim Anheben sind an den Positioniereinheiten 14 vorzugsweise Führungsschalen 14a oder dergleichen ausgebildet. Die Positioniereinheiten 14 sind beispielsweise durch eine schematisch angedeutete Kurvensteuerung 14b angetrieben oder durch einen geeigneten elektrisch ansteuerbaren Antrieb, wie beispielsweise einen Servomotor oder einen pneumatischen Antrieb. An den Entnahmeeinheiten 8 sind ferner Antriebsmotoren 8a und Greifelemente 8c schematisch angedeutet. Diese können zum Greifen der Behälter 3 beispielsweise mit einer Schaltkurve 8b geöffnet und geschlossen werden, aber ebenso gut mit elektrisch angesteuerten Aktoren.
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Die 3 zeigt eine erfindungsgemäße Spreizeinheit 6 mit den Spreizsegmenten 6a, die um eine zentrale Ausnehmung 6b der Spreizeinheit 6 herum angeordnet und vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der zentralen Ausnehmung 6b bewegbar sind. Die Spreizsegmente 6a sind zum Aufnehmen der Schrumpfhülsen 2 vorzugsweise in einer inneren Spendestellung R1 und werden zum Öffnen der Schrumpfhülsen 2 in eine äußere Spreizstellung R2 gefahren. Diese kann derart eingestellt werden, dass die Schrumpfhülsen 2 auf den Spreizsegmenten 6a mittels Reibschluss gegen Verdrehen und/oder Herunterfallen gesichert sind.
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Wie insbesondere die 4A bis 4G erkennen lassen, stehen die Schrumpfhülsen 2 in einem oberen Randbereich 2a über die Spreizsegmente 6a hinaus. Innerhalb des oberen Randbereichs 6a sind schematisch angedeutete Teilbereiche 2b ausgebildet, in denen die Schrumpfhülse 2 zum Anheften an den Behälter 3 thermisch angeschrumpft wird.
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Zum kontrollierten uns ausreichend langen Zuführen der für das Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 benötigten Wärme laufen die die Heizeinheiten 7 im Bereich der Spreizsegmente 6a mit diesen um. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Heizelemente 7a, 7b zum Anschrumpfen des oberen Randbereichs 6a in wenigstens zwei Teilbereichen 6b vorgesehen. Die Heizelemente 7a, 7b sind dann vorzugsweise derart angeordnet, dass wenigstens zwei einander im Wesentlichen entgegen gesetzte Teilbereiche 6b gleichzeitig oder wenigsten zeitlich überlappend angeschrumpft werden können. Dadurch lässt sich ein unerwünschtes asymmetrisches Anschrumpfen und Verziehen der Schrumpfhülsen 2 beim Anheften auf den Behältern 3 vermeiden. Anders gesagt, lassen sich die Schrumpfhülsen 2 in einer für die Etikettierung geeigneten symmetrischen Lage auf den Behältern 3 unter Beibehalten einer vorgegeben Etikettierhöhe bezüglich der Behälter 3 anheften. Zu diesem Zweck wäre es ebenso möglich, mehrere Heizelemente 7a, 7b, 7c an weiteren, lediglich schematisch angedeuteten, umfänglichen Positionen 7c' vorzusehen, um eine im Wesentlichen sternförmige, ringförmige oder teilringförmige Wärmezufuhr in Richtung der Schrumpfhülsen 3 zu erzielen.
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Die Heizeinheiten 7 sind vorzugsweise zum Einbringen der Wärmeenergie mittels Konvektion und/der Wärmestrahlung ausgebildet. Geeignete Heizeinheiten 7 sind beispielsweise Heizgebläse und/oder Heizstrahler. Entsprechend können einzelne Heizelemente 7a, 7b, 7c als separate Heißluftgebläse, als Luftkanäle eins gemeinsamen Heißluftgebläses, als Heizstrahler und als Kombinationen daraus ausgebildet werden. Dadurch wird ein unmittelbarer Kontakt der Heizelemente 7a, 7b, 7c mit den Schrumpfhülsen entbehrlich. Entsprechend lassen sich die erfindungsgemäßen Heizeinheiten 7 vergleichsweise einfach im Bereich der Spreizeinheiten 6 integrieren.
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Es wäre jedoch prinzipiell ebenso denkbar, die Wärme für das Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 an den Behältern 3 durch Wärmeleitung mittels Heizbacken (nicht dargestellt) oder dergleichen zuzuführen. Hierzu wären die Behälter 3 zunächst in die Schrumpfhülsen 2 einzuführen, um die Etikettierhöhe einzustellen. Heizbacken oder dergleichen könnten dann von außen um die zu erwärmenden Teilbereiche 2b der Schrumpfhülsen 2 geschlossen werden. Derartige Heizbacken könnten auch mit einer zusätzlichen Klemmwirkung versehen werden, um die Schrumpfhülsen 2 bis zur Übergabe an die Behälter 3 auf den Spreizsegmenten 6a zu fixieren. Eine derartige Konfiguration ist schematisch in der 4F gezeigt.
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Die Etikettierhöhe der Schrumpfhülse 2 wird vorzugsweise durch einen geeigneten Hub der Positioniereinheit 14 eingestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eignet sich insbesondere für Schrumpfhülsen 2 in Form von Teiletiketten. Definitionsgemäß reichen diese im fertig etikettierten Zustand nicht bis an die Standfläche der Behälter 3 herab. Eine exakte und zuverlässige Positionierung in der jeweiligen Etikettierhöhe bis zum endgültigen Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 ließ sich bei Teiletiketten bisher nur mit aufwändigen und bei einzelnen Verfahrensschritten störenden Halteelementen gewährleisten.
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Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Anschrumpfen sind beispielsweise Schrumpfhülsen 2 mit einer Höhe von 20 bis 100 mm, insbesondere von 30 bis 60 mm. Der Etikettenüberstand der Schrumpfhülsen 2 über die Spreizsegmente 6a beträgt beim Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 vorzugsweise wenigstens 10% der Höhe der Schrumpfhülsen 2. Dadurch lässt sich ein ausreichender Reibschluss des angeschrumpften Teilbereichs 2b mit dem Behälter 3 gewährleisten. Besonders vorteilhaft ist ein Etikettenüberstand von wenigstens 20% der Höhe der Schrumpfhülse 2.
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Das gemeinsame Abziehen der angehefteten Schrumpfhülsen 2 mit den Behältern 3 lässt sich dadurch erleichtern, dass die Schrumpfhülse 3 im vertikalen Überlappungsbereich 2c mit den Spreizsegmenten 6a nicht oder nur in geringem Ausmaß geschrumpft wird. Das Abziehen lässt sich auch dadurch erleichtern, dass die Spreizsegmente 6a von der Spreizstellung R2 aufeinander zu gefahren werden, um einen gegebenenfalls in der Spreizstellung R2 erzeugten Reibschluss zwischen der Schrumpfhülse 2 und den Spreizsegmenten 6a aufzuheben.
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Erfindungsgemäß wird der obere Randbereich 2a selektiv erwärmt. Darunter ist zu verstehen, dass insbesondere in dem oberen Randbereich 2a, also oberhalb der Spreizsegmente 6a, eine für das Anheften erforderliche Schrumpfung der Schrumpfhülse 2 erfolgt, während in dem darunterliegenden Überlappungsbereich 2c mit den Spreizsegmenten 6a das Anschrumpfen der Schrumpfhülse 2 vorzugsweise vermieden wird. Das Anheften der Schrumpfhülse 2 im Teilbereich 6b kann insbesondere auch dadurch erfolgen, dass durch die Erwärmung der Schrumpfhülse 2 und des dahinter liegenden Behälters 3 nach dem Herstellen des Kontakts zwischen der Schrumpfhülse 2 und der Behälterwand ein Stoffschluss hergestellt wird. Darunter ist beispielsweise ein Ineinanderlaufen oder Verschmelzen der jeweiligen Kunststoffmaterialien der Schrumpfhülse 2 und des Behälters 3 zu verstehen. Die Haftwirkung kann aber auch dadurch verbessert werden, dass die Schrumpfhülse 2 durch die Erwärmung beim Anschrumpfen klebrig wird.
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Nach dem Anheften der Schrumpfhülsen 2 an den Behältern 3 können diese gemeinsam mit der Hubeinheit 8 aus den Spreizeinheiten 6 entnommen werden und mit Hilfe des Auslaufsternrads 12 an eine geeignete Abfördereinrichtung übergeben werden. Die Behälter 3 werden mit den angehefteten Schrumpfhülsen 2 vorzugsweise an den Schrumpftunnel 13 übergeben, in dem die angehefteten Schrumpfhülsen 2 vollständig auf die Behälter 3 aufgeschrumpft werden. Generell könnten die Heizeinheiten 7 aber auch zum vollständigen Aufschrumpfen der Schrumpfhülsen ausgebildet sein. Es ist dann für eine vollumfängliche Wärmezufuhr an die Schrumpfhülsen 2 zu sorgen. Geeignet wäre ein vollständiges Aufschrumpfen an den Schrumpfstationen 5 insbesondere bei Schrumpfhülsen 2 mit einer Höhe von höchstens 50 mm.
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Mit Hilfe der Steuereinheit 9 lassen sich die Schrumpfstationen 5 besonders flexibel steuern, insbesondere das Spreizen der Spreizsegmente 6a und die Wärmeabgabe zum Schrumpfen der Schrumpfhülsen 2. Bezüglich der Heizeinheiten 7 lassen sich insbesondere die Dauer der Wärmezufuhr durch einzelne Heizelemente 7a–7c, die pro Zeiteinheit jeweils zugeführte oder abgegebene Wärmemenge, beispielsweise anhand der elektrischen Heizleistung, variabel anpassen, ebenso geeignete Temperaturbereiche für das Anschrumpfen, also beispielsweise zulässige Maximaltemperaturen für bestimmte Materialien und/oder Mindesttemperaturen für eine ausreichende Schrumpfung. Bei Heizgebläsen könnten zum Beispiel die Gebläseleistung, die Temperatur des Luftstroms sowie Anschalt- und Ausschaltzeitpunkte gesteuert werden. Bei Heizstrahlern könnte die Heizleistung und die Bestrahlungsdauer beispielsweise an das Absorptionsverhalten der Schrumpfhülsen 2 angepasst werden, beispielsweise an eine bestimmte Farbe der Schrumpfhülsen 2. Diese Parameter lassen sich durch das Mitlaufen der Heizeinheiten 7 mit den Schrumpfhülsen 2 besonders exakt und über geeignete Maschinenwinkelbereiche einstellen.
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Die Positioniereinheiten 14 lassen sich mittels elektrisch ansteuerbarer Antriebe besonders flexibel ansteuern. Dies ist insbesondere von Vorteil, da mit Hilfe der Positioniereinheit 14 die Etikettierhöhe der Schrumpfhülsen 2 bezüglich der Behälter 3 eingestellt werden kann. Hierbei wäre es insbesondere möglich, die Etikettierhöhe vor oder nach dem Schrumpftunnel 13 im laufenden Produktstrom zu überwachen, und bei Bedarf die Stellung der Positioniereinheiten 14 für das Anschrumpfen nachzuregeln. In gleicher Weise könnte die Wärmezufuhr für das Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 bei Bedarf nachgeregelt werden. Die Steuerung und/oder Nachregelung ausgewählter Parameter ist insbesondere individuell für einzelne Schrumpfstationen 5 möglich.
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Die erfindungsgemäßen Heizeinheiten 7 könnten beispielsweise jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise entgegengesetzt ausgerichtete Miniaturgebläse umfassen, die beispielsweise eine Leistung von 200 bis 1.000 Watt haben könnten. Geeignete Temperaturen des abgegebenen Luftstroms liegen beispielsweise im Bereich von 500 bis 800°C. Geeignete Luftströme liegen beispielsweise im Bereich von 10 bis 50 l/min.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 auf den Behältern 3 ist unter Bezugnahme auf die schematischen 4A–4G nachfolgend erläutert.
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Demnach wird im Bereich des Spendeaggregats 10 eine Schrumpfhülse 2 auf die unter dem Spendeaggregat 10 hindurch laufende Spreizeinheit 6 gespendet. Die Spreizsegmente 6a der Spreizeinheit 6 befinden sich beim Spenden der Schrumpfhülse 2 vorzugsweise in einer inneren Spendestellung R1. In der 4A ist ferner die zentrale Ausnehmung 6b zum Einführen des zu etikettierenden Behälters angedeutet. Die Schrumpfstationen 5 mit den Heizeinheiten 7 laufen in der Transportrichtung 4a des Drehtisches 4 um, wobei lediglich beispielhaft drei umfänglich um die Spreizsegmente 6a positionierte Heizelemente 7a, 7b, 7c angedeutet sind. Diese können beispielsweise ringförmig, sternförmig oder auch nur auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Schrumpfstationen 5 vorgesehen sein.
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Die 4B zeigt die auf der Spreizeinheit 6 aufsitzende Schrumpfhülse 2. Hierbei ist zu erkennen, dass die Höhe H1 der Spreizsegmente 6a geringer ist als die Höhe H2 der Schrumpfhülse 2. Im oberen Randbereich 2a der Schrumpfhülse 2 ist somit bei korrekter Positionierung der Schrumpfhülse 2 auf den Spreizeinheiten 6 ein Überstand 2b über die Spreizsegmente 6a vorgesehen.
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In der 4C sind die Spreizsegmente 6a in der Spreizstellung R2 gezeigt, in der die Spreizsegmente 6a die Schrumpfhülse 2 für das nachfolgende Einführen des zu etikettierenden Behälters 3 öffnen. Vorzugsweise sind die Spreizsegmente 6a hierbei soweit auseinander gefahren, dass ein Reibschluss der Spreizsegmente 6a mit der Schrumpfhülse 2 hergestellt wird. Dadurch lässt sich die Schrumpfhülse 2 auch ohne zusätzliche Halteelemente in einer vorgegebenen Höhenlage auf den Spreizeinheiten 6 fixieren. Denkbar wäre allerdings auch, die Schrumpfhülsen 2 hierzu auf den Spreizeinheiten 6 mittels zusätzlicher Klemmbacken von außen fest zu klemmen.
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In der 4D ist das Einführen des zu etikettierenden Behälters 3 in die geöffnete Schrumpfhülse 2 schematisch dargestellt. Der Behälter 3 wird vorzugsweise auf der Positioniereinheit 14 stehend von unten in die zentrale Ausnehmung 6b der Spreizeinheit 6 eingeführt. Das dargestellte Einführen des Behälters 3 im sogenannten Basehandling ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Behälter 3 könnte auch im sogenannten Neckhandling an seinem Mündungsbereich 3a hängend von oben in die geöffneten Schrumpfhülsen 2 eingeführt werden.
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In der 4E ist die Positioniereinheit 14 mit dem Behälter 3 in einer vorgegebenen Übergabestellung 15 zum teilweisen Anschrumpfen der Schrumpfhülsen 2 an den Behältern 3 gezeigt. Durch den Hub der Positioniereinheit 14 wird ferner die Etikettierhöhe 16 der Schrumpfhülse 2 bezüglich des Behälters 3 eingestellt. Die Etikettierhöhe 16 könnte beispielsweise durch die Lage des oberen oder unteren Etikettenrands definiert sein. Insbesondere bei Verwendung eines elektrisch ansteuerbaren Hubmechanismus der Positioniereinheit 14 oder einer anderen geeigneten, beispielsweise im Mündungsbereich 3a des Behälters angreifenden Positioniereinheit, lässt sich die Etikettierhöhe 16 im laufenden Produktionsbetrieb gegebenenfalls auch für einzelne Schrumpfstationen 5 individuell nachregeln.
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Gemäß 4E kann die Schrumpfhülse 2 nach dem Anfahren der Übergabestellung 15 im oberen Randbereich 2a durch Wärmezufuhr 17 aus den Heizeinheiten 7 an den Behälter 3 angeschrumpft und somit in der Etikettierhöhe 16 an den Behältern 3 fixiert werden. Beispielsweise wird die Schrumpfhülse 2 in den Teilbereichen 2b angeschrumpft, um die Schrumpfhülse 2 in der Etikettierhöhe 16 anzuheften. Die Teilbereiche 2b könnten beispielsweise auf zwei entgegen gesetzten Seitenwandbereichen 3b des Behälters 3 vorgesehen sein. Möglich wäre das Anschrumpfen einer beliebigen Anzahl umfänglicher Teilbereiche 2b, das umfänglich vollständige Anschrumpfen den oberen Teilabschnitts 2a oder das Aufschrumpfen der gesamten Schrumpfhülse 2.
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Ein vollständiges Aufschrumpfen der Schrumpfhülse 2 wäre beispielsweise durch ein kontinuierliches oder abgestuftes Anheben des Behälters 3 aus der in der 4E gezeigten Stellung 15 bei fortgesetzter Wärmezufuhr 17 denkbar. Die Heizeinheiten 7 müssten dann für eine vollumfängliche Wärmezufuhr 17 ausgebildet sein.
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Die Wärmezufuhr 17 ist vorzugsweise bezüglich der Spreizeinheiten 6 stationär. Anders gesagt, bewegen sich die Heizeinheiten 7 mit den Spreizeinheiten 6 zumindest während des Anschrumpfens der Schrumpfhülse 2 kontinuierlich mit. Dadurch lässt sich die Wärmezufuhr 17 beispielsweise in Form eines Heizluftstroms und/oder in Form von Wärmestrahlung besonders präzise auf den jeweils anzuschrumpfenden Teilbereich 2b der Schrumpfhülse 2 richten.
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Eine geeignete umfängliche Verteilung der anzuschrumpfenden Teilbereiche 2b lässt sich beispielsweise mit Hilfe mehrerer Heizelemente 7a–7c erzielen. Möglich wäre auch ein Schwenken einzelner Heizelemente 7a–7c um die Hauptachse des zu etikettierenden Behälters 3. Dies ist in der 4E der Übersichtlichkeit halber ebenso wenig dargestellt, wie das in den 4A–4D gezeigte, in die Zeichenebene hinein weisende Heizelement 7c. Diesem zugeordnet wäre vorzugsweise ein in der Darstellung verdecktes, entgegen gesetztes Heizelement vorzusehen.
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Wie die 4F erkennen lässt, könnten die Heizeinheiten 7 alternativ Heizbacken 7d umfassen, die sich von außen gegen die Schrumpfhülsen 2 drücken lassen. Die Wärmezufuhr 17 könnte in diesem Fall durch Wärmeleitung erfolgen. Die Heizbacken 7d könnten dann beispielsweise an Klemmeinheiten 18 angegliedert sein, mit denen sich die Höhenlage der Schrumpfhülsen 2 bezüglich der Spreizeinheiten 6 beim Anschrumpfen durch Klemmen im Überlappungsbereich 2c stabilisieren lässt. Es wäre auch denkbar, die Klemmeinheiten 18 derart auszubilden, dass der Überlappungsbereich 2c bereits vor dem Anschrumpfen der Schrumpfhülse 2 geklemmt wird, insbesondere während des Einführens des Behälters 3 in die Spreizeinheiten 6. Mit den Heizbacken 7d können prinzipiell die gleichen Teilbereiche 2b angeschrumpft werden wie mittels Konvektion und/oder Wärmestrahlung.
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Die 4G zeigt die Schrumpfstation 5 nach dem erfindungsgemäßen Schrumpfen der Schrumpfhülse 2. Diese ist im Beispiel wenigstens so stark angeheftet, dass sie unter Beibehalten der Etikettierhöhe 16 gemeinsam mit dem Behälter 3 von den Spreizsegmenten 6a abgezogen werden kann. Dazu wird der Mündungsabschnitt 3a der Behälters 3 gegriffen und dieser mittels der Entnahmeeinheit 8 angehoben, von der lediglich die Greifelemente 8c schematisch angedeutet sind.
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Um das Abziehen der Schrumpfhülse 2 von den Spreizsegmenten 6a zu erleichtern, werden diese vorzugsweise gegenüber der Spreizstellung R2 geringfügig aufeinander zu bewegt, insbesondere bis in eine Abziehstellung R3, in der die Reibung zwischen der Schrumpfhülse 2 und den Spreizsegmenten 6a wenigstens so gering ist, dass ein Material schonendes und die Etikettierhöhe 16 gewährleistendes Abziehen des Behälters 3 ermöglicht wird. Der Behälter 3 kann anschließend mit der angeschrumpften Schrumpfhülse 2 zur vollständigen Etikettierung dem Schrumpftunnel 13 zugeführt werden.
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Die Heizeinheiten 7 sind vorzugsweise elektrisch ansteuerbar, um die Anschrumpfparameter der Schrumpfeinheiten 5 an unterschiedliche Schrumpfhülsen 2, Behälter 3 und/oder an unterschiedliche Produktionsbedingungen anpassen zu können. Insbesondere lassen sich die Intensität und die Dauer der Wärmezufuhr 17 anpassen. Ebenso können geeignete Temperaturbereiche, insbesondere der zu schrumpfenden Teilbereiche 2b der Schrumpfhülsen 2 variabel elektrisch gesteuert werden. Diese Parameter könnten sowohl individuell für einzelne Schrumpfstationen 5 eingestellt werden, als auch individuell für einzelne Heizelemente 7a–7c oder Heizbachen 7d der Heizeinheiten 7. Hierbei wäre es auch möglich, unterschiedliche Heizelemente, beispielsweise beruhend auf einem Heißluftstrom und/oder Wärmestrahlung, zu kombinieren. Insbesondere bei mittelbarer Wärmezufuhr durch heiße Luftströme und/oder Wärmestrahlung lassen sich die Heizeinheiten 7 einfach in bestehende Anlagenkonzepte einbinden, ohne andere Verfahrensschritte zu behindern oder mit anderen Maschinenkomponenten zu kollidieren. Das heißt, die einzelnen Heizelemente 7a–7c müssen die Schrumpfhülsen 2 nicht berühren und/oder nicht in unmittelbarer Nähe der Schrumpfhülsen 2 angeordnet werden, um die erfindungsgemäße Heftwirkung durch Anschrumpfen an den Behältern 3 zu erzielen. Vielmehr können die Heizelemente 7a–7c in geeigneten umfänglichen Teilabschnitten der Schrumpfstationen 5 und in einem geeigneten Abstand zu den Schrumpfhülsen 2 angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine im Wesentlichen umfänglich symmetrische Anordnung der Heizelemente 7a–7c, also beispielsweise einander gegenüberliegend oder sternförmig verteilt.
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Vorzugsweise lassen sich die Heizelemente 7a–7c oder die Heizeinheiten 7 insgesamt vertikal verschieben und/oder schwenken, um die Wärmezufuhr selektiv in einen Bereich oberhalb der Spreizsegmente 6a zu lenken. Ferner können die Spreizsegmente 6a zur Etikettierung mit unterschiedlich hohen Schrumpfhülsen 2 als wechselbare Garniturteile ausgebildet sein, um je nach Höhe der anzuschrumpfenden Schrumpfhülsen 2 einen geeigneten Überstand 2b im oberen Randbereich 2a der Schrumpfhülsen 2 bereitstellen zu können. Erfindungsgemäß wird hierzu die Höhe H1 der Spreizsegmente 6a an die Höhe H2 der Schrumpfhülsen 2 in geeigneter Weise angepasst.
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Das Anbringen der Schrumpfhülsen 2 lässt sich ferner dadurch optimieren, dass sich das Spreizen der Schrumpfhülsen 2, das Positionieren der Behälter 3 in den Spreizeinheiten 6 sowie die Wärmezufuhr 17 mit den Heizeinheiten 7 synchronisiert von der Steuereinheit 9 steuern lässt.
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Die beschriebenen Ausführungsformen und Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anbringen der Schrumpfhülsen 2 lassen sich beliebig in technisch sinnvoller Weise kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/076718 [0003]
- EP 0950609 [0004, 0005]
- EP 1091877 [0004]
