-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Behältern durch
das Thermoformen eines Kunststoffmaterials in Filmform und zum Befüllen dieser
mit einem Produkt.
-
STAND DER TECHNIK
-
Vorrichtungen zur Herstellung von
Behältern durch
das Thermoformen eines Kunststoffmaterials in Filmform und zum Befüllen dieser
mit einem Produkt sind bekannt, beispielsweise aus dem Dokument
CH-A-371987.
-
Diese Vorrichtungen weisen allgemein
aufs eine Station zum Zuführen
eines Streifens, der aus zwei einander gegenüberliegenden Filmen eines durch
Wärme versiegelbaren
Synthetik- bzw. Kunststoffmaterials gemacht ist; eine Station zum
Thermoformen des Streifens, um so eine Vielzahl von Taschen zwischen
den zwei Filmen herzustellen; eine Station zum Befüllen der
Taschen mit einem Produkt; eine Station zum Abdichten bzw. Versiegeln
der Taschen und eine Station zum Abtrennen der Behälter, die
durch die Taschen gebildet werden.
-
Diese Vorrichtungen werden mit Mitteln
zum Bewegen des Streifens in einer intermittierenden Bewegung längs eines
Pfads versehen, der von der Streifen-Zuführstation zu der Schneide-Station verläuft.
-
Insbesondere gibt es an der Zuführstation
einen Träger
für Filmspulen,
und es gibt geeignete Rollen zur Führung des Films, der sich von
den Spulen abwickelt, um so zwei getrennte Filme oder zwei sich gegenüberliegende
Filmlaschen zu bilden, wobei entweder einer auf dem anderen in einer
horizontalen Ebene oder seitlich zueinander in einer vertikalen Ebene
entsprechend dem Vorrichtungstyp liegen.
-
Geeignete Formen sind in der Thermoform-Station
angeordnet und dichten gegenseitig die zwei Filme wärmemäßig ab mit
Ausnahme vorbestimmter Bereiche, die den auszubildenden Taschen entsprechen
und anderen Gebieten, die einen Kanal zur Verbindung der unterschiedlichen
Taschen bilden.
-
In dem Thermoform-Gebiet gibt es
auch Düsen
zum Einleiten komprimierter Luft in die Bereiche, die nicht wärmeversiegelt wurden,
um diese aufzublasen und die Filme in diesen Gebieten an die Wände zu kleben,
die die Ausformungs-Kavitäten
begrenzen, die innerhalb der geeigneten Formen vorgesehen sind,
um somit den Taschen die erforderliche Form für die herzustellenden Behälter zu
geben.
-
In der Befüllungsstation sind geeignete
Auftrags-Düsen
vorgesehen, die, gefolgt von einer Bewegung, die dem Streifen auferlegt
wird, die die Taschen mit Bezug auf die Düsen anordnet, in eine Öffnung eingeführt werden,
um in die verschiedenen Taschen zu gelangen, um die Taschen mit
dem zu verpackenden Produkt zu befüllen.
-
Eine Station zum Kühlen des
verpackten Produkts kann zwischen der Befüllstation und der Trenn- bzw.
Abschneid-Station vorgesehen sein.
-
In der Abdichtungs- bzw. Versiegelungsstation
werden die Filme an der Öffnung
zum Erreichen der verschiedenen Taschen wärmeversiegelt, um so die Taschen
zu schließen,
und in der Abschneid-Station sind geeignete Abschneid- bzw. Stanz-Formen vorgesehen,
die den Streifen entlang der Umfangsbereiche der verschiedenen Taschen
schneiden, um die einzelnen Behälter
zu erhalten.
-
In diesen Vorrichtungen ist die Produktivität direkt
mit der Zeit verknüpft,
die zum Wärmeversiegeln
des Streifens erforderlich ist, der sich aus zwei Filmen zusammensetzt,
um die verschiedenen Taschen zu erhalten und um die Behälter zu
schneiden. Die Geschwindigkeit kann nicht über eine bestimmte Grenze hinweg
erhöht
werden, die durch die Technologie und den Herstellungsprozess vorgegeben
ist.
-
Um die Produktionskapazität dieser
Vorrichtungen zu erhöhen,
wird eine Vielzahl von Taschen-Reihen üblicherweise gleichzeitig thermogeformt
auf einem gleichen Streifen, der aus zwei einander gegenüberliegenden
Filmen besteht und in einer horizontalen Ebene angeordnet ist.
-
Das Thermoumformen einer Vielzahl
von Taschen-Reihen auf einem Streifen, der in einer horizontalen
Ebene angeordnet ist und nacheinander in eine Vielzahl von Streifen
aufgeteilt wird, einer für jede
Taschen-Reihe, verursacht das Problem, dass, bevor die unterschiedlichen
Streifen in die Befüllstation
gelangen, das Verdrehen jedes Streifens erforderlich ist, um so
die Streifen in parallelen vertikalen Ebenen anzuordnen aufgrund
der Tatsache, dass das Befüllen
der verschiedenen Taschen üblicherweise
vertikal ausgeführt
werden muss. Darüber
hinaus ist das Drehen in begrenzten Räumen schwierig auszuführen, falls
die benutzen Filme aus einem Kunststoffmaterial dicker als 0,3 Millimeter
sind.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Das Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Behältern
durch Thermoformen eines Kunststoffmaterials in Filmform und zum
Befüllen
dieser mit einem Produkt bereitzustellen, die es ermöglichen,
eine höhere
Produktivität
zu erzielen, obgleich Inline-Raumdimensionen vorliegen, die vergleichbar zu
jenen sind, die bei herkömmlichen
Vorrichtungen erforderlich sind.
-
Innerhalb des Umfangs dieses Ziels
besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine
Vorrichtung bereitzustellen, die ohne Probleme sowohl mit dünnen Filmen
als auch mit relativ dicken Filmen, d.h. dicker als 0,3 Millimetern,
verwendet werden können.
-
Eine andere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
die es ermöglichen,
Behälter
vertikal zu befüllen.
-
Eine andere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
die nicht die nachteiligen Herstellungsraten mit Bezug auf herkömmliche
Vorrichtungen nach sich ziehen.
-
Dieses Ziel, diese Aufgaben und andere,
die sich nachfolgend ergeben, werden durch ein Verfahren zur Herstellung
von Behältern
durch Thermoformen eines Kunststoffmaterials in Filmform und zum Befüllen dieser
mit einem Produkt erreicht, entsprechend der Erfindung mit den Schritten
des Anspruchs 1.
-
Um das erfindungsgemäße Verfahren
auszuführen,
wird bevorzugt eine Vorrichtung eingesetzt, die die Merkmale aufweist,
die in Anspruch 11 angegeben sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
einer bevorzugten aber nicht exklusiven Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der Vorrichtung zur Ausführung
des Verfah rens, wobei beide in den begleitenden Zeichnungen im Wege
eines nicht einschränkenden
Beispiels dargestellt sind, wobei:
-
1 eine
schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ist;
-
2 eine
schematische Draufsicht der Vorrichtung von 1 ist;
-
3 eine
schematische Ansicht eines Streifens am Ausgang der Thermoform-Station
ist, der aus zwei Filmen besteht, die aus zwei einander gegenüberliegenden
Filmen hergestellt wurden, die aus einem wärmeversiegelbaren Kunststoffmaterial bestehen;
-
4 eine
vergrößerte Ansicht
eines Details der 2 ist,
die in Bezug zu der Befüllstation
steht;
-
5 eine
perspektivische Ansicht eines Details des Transport- und Führungs-Mittels
ist;
-
6 eine
teilweise geschnittene Ansicht eines Details der Vorrichtung ist,
die in Bezug zu der Befüllstation
steht, wobei der Schnitt entlang einer Richtung genommen wurde,
die parallel zu der Transportrichtung der Streifen oder der Streifenabschnitte
in dieser Station ist;
-
7 eine
Ansicht eines Bereichs des Streifens ist, der in 3 gezeigt ist, um die Gebiete darzustellen,
die am Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens
abgeschnitten bzw. geschnitten werden;
-
8 eine
Vorderansicht eines Details der Abschneid-Station ist.
-
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
-
Bezug nehmend auf die zuvor erwähnten Figuren
umfasst die Vorrichtung zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
die allgemein mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet ist:
eine Station 2 zum Zuführen
von zumindest einem Streifen 3, der sich aus zumindest
zwei einander gegenüberliegenden Filmen 4 und 5 zusammensetzt,
die aus einem wärmeversiegelbaren
Synthetik- bzw.
Kunststoffmaterial hergestellt sind; ein Mittel zum Bewegen des
Streifens 3 entlang eines Transportwegs; eine Thermoform-Station 6;
eine Befüll-Station 7 und
eine Abschneid- bzw. Schneidstation 8.
-
Insbesondere ist in der Zuführstation 2 ein Rahmen 10 vorgesehen,
der zumindest eine Spule, vorzugsweise eine aktive Spule 11 und
eine Reservespule 12, trägt, so dass eine Rotation um
deren jeweilige horizontal angeordnete Achsen möglich ist, wobei ein Film aus
einem thermoformbaren Kunststoffmaterial herumgewickelt ist; der
Film in zwei gleiche Teile geschnitten ist, so dass zwei einander
gegenüberliegende
Filme 4 und 5 erhalten werden, die aus einem thermoformbaren
Kunststoffmaterial hergestellt sind.
-
Alternativ kann der Film, der sich
von der Spule 11 oder der Spule 12 abwickelt,
in einer U-förmigen
Weise gefaltet anstatt geschnitten sein, um ebenfalls zwei Filme 4 und 5 zu
erhalten, die sich einander gegenüberliegen, obgleich sie an
einer ihrer Längsseiten
verbunden sind.
-
Geeignete und entsprechend geneigte
Führungsrollen 13 und 14 sind
in der Zuführstation 2 angeordnet,
um die zwei Filme 4 und 5 zu bewegen, die sich
von der Spule 11 oder der Spule 12 in eine vertikale
Ebene am Eingang der Thermoform-Station 6 abwickeln.
-
Wärmeversiegelnde
Formen 17 sind vorgesehen in einer an sich bekannten Weise
in der Thermoform-Station 6 und sind im Wesentlichen vertikal angeordnet;
die Formen werden so betätigt,
dass die zwei Filme 4 und 5 wärmeversiegelt werden mit Ausnahme
von zumindest den Bereichen, an denen die Taschen 15, die
die herzustellenden Behälter
bilden, erhalten werden, und mit der Ausnahme anderer Bereiche,
um geeignete Leitungen 16 mit Verzweigungen auszubilden,
die die verschidenen Taschen 15 untereinander verbinden,
wie insbesondere in 3 dargestellt.
-
Thermoform-Formen 18 sind
in der Thermoform-Station 6 angeordnet; Ausformungs-Kavitäten sind
in diesen vorgesehen, entlang zumindest zwei horizontal ausgerichteten
Reihen angeordnet, und liegen in zueinander unterschiedlichen Höhen, um sich
an die Bereiche anzupassen, die von der Wärmeversiegelungsaktion ausgeschlossen
sind, die von den Formen 17 ausgeführt wird.
-
In einer an sich bekannten Weise
gibt es in der Thermoform-Station 6 auch Düsen zum
Einbringen komprimierter Luft, wobei die Düsen allmählich in die Leitungen 16,
die zuvor ausgebildet wurden, eingeführt werden, um komprimierte
Luft in die Taschen 15 einzubringen, diese entsprechend
aufzublasen und sie an die Wände
der Ausformungs-Kavitäten anhaften
zu lassen, die in den Thermoform-Formen 18 vorgesehen sind,
um am Ausgang der Thermoform-Station 6 einen Streifen zu
erhalten, in dem zumindest zwei Taschenreihen 15 ausgebildet
sind, drei Taschenreihen 15 in der dargestellten Ausführungsform,
wobei die Reihen horizontal angeordnet und in vertikaler Richtung
zueinander überlagert sind.
-
Direkt stromabwärts der Thermoform-Station 6 gibt
es Transportmittel 20, beispielsweise Gruppen herkömmlicher
Greifer, die aus Vereinfachungsgründen nicht weiter beschrieben
werden, und den Streifen 3 zyklisch greifen, um ihn intermittierend
entlang eines Wegs vorzutransportieren, der von der Zuführstation 2 zu
der Schneid-Station 8 verläuft.
-
Entsprechend der vorliegenden Erfindung gibt
es zwischen der Thermoform-Station 6 und der Befüll-Station 7 Mittel
zum Transportieren und Führen
der Streifenabschnitte, wobei jeder eine Reihe von Taschen 15 trägt, um so
die Befüll-Station 7 mit den
Streifenabschnitten 3a, 3b, 3c zu versorgen,
die zueinander Seite an Seite auf im Wesentlichen vertikalen Ebenen
und in zueinander unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.
-
Direkt stromaufwärts des Transport- und Führungsmittels
gibt es in der dargestellten Ausführungsform zumindest eine Schneidklinge 21,
die auf Bereiche des Streifens wirkt, die zwischen den unterschiedlichen
Taschen-Reihen 15 liegen, und zumindest das obere Ende
der Taschen 15, die in der unteren Reihe im Falle von zwei
Taschen-Reihen 15 angeordnet sind, abtrennt, um eine Öffnung zum
Befüllen
der Taschen 15 auszubilden.
-
Das Transport- und Führungsmittel
weist Führungs-
und/oder Transportrollen auf, die mit Bezugszeichen 22, 23 und 24 gekennzeichnet
sind, die vertikale Achsen besitzen und überlagert und zueinander versetzt
sind. Die Führungsrollen 22, 23 und 24 greifen
die Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c, die
durch das Schneiden hergestellt wurden, wobei jede eine Taschen-Reihe 15 trägt, und
bilden, zumindest an der Befüll-Station 7 verschiedene
Wege für
die Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c, die
zueinander Seite an Seite auf im Wesentlichen vertikalen Ebenen
und zueinander in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.
-
Die Führungs- und/oder Transportrollen 22, 23 und 24 haben
zweckmäßigerweise
auf ihren seitlichen Flächen
eine Vielzahl von Vertiefungen 25, die zur Aufnahme der.
Taschen 15 vorgesehen sind, um diese nicht während dieses
Schritts zu komprimieren.
-
In der Befüll-Station 7 gibt
es Auftrags-Düsen 26,
die mit dem in die Taschen 15 zu verpackenden Produkt gespeist
werden und die entlang von zumindest zwei horizontalen Reihen angeordnet
sind, die zueinander Seite an Seite liegen und in voneinander unterschiedlichen
Höhen angeordnet
sind. Die Düsen 26 sind
auf einer Dosierpumpe 27 angebracht und die Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c sind
in der Befüll-Station 7 über einen
Aufbau 80 geführt,
der um eine horizontale Achse 81 oszillieren kann, die
parallel zu der Transportrichtung der Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c ist,
um die Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c leicht
anzuheben, um das Einführen
oder das Herausziehen der Düsen 26 durch
die Öffnung
zum Befüllen
der Taschen 15 vorzunehmen.
-
Nach der Befüll-Station 7 ist es
möglich,
eine Kühl-Station 30 vorzusehen,
die zumindest ein Gehäuse
bzw. eine Hülle
aufweist, die intern eine Kühlkammer 31 bildet,
in der es einen Weg für
einen oder mehrere der Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c gibt,
der entlang einer doppelten Spirale innerhalb eines Rechtecks liegt.
-
In der dargestellten Ausführungsform
gibt es drei Kühlkammern 31,
jeweils eine für
die Abschnitte 3a, 3b, 3c, in die der
Anfangsstreifen 3 aufgeteilt ist.
-
Eine Puffer-Speichervorrichtung 38 kann zwischen
der Befüll-Station 7 und
der Kühl-Station 30 vorgesehen
sein, um jegliche Unterschiede in der Arbeitsgeschwindigkeit der
Kühl-Station 30 relativ
zu der Befüll-Station 7 auszugleichen.
-
Eine Abdichtungs-Station 40 ist
zwischen der Kühl-Station 30 und
der Abschneid-Station 8 vorgesehen, und an der Abdichtungs-Station
sind herkömmliche
wärmeabdichtende
Mittel vorgesehen, die aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt sind,
die auf die Befüllöffnungen
der verschiedenen Taschen einwirken, um diese zu schließen.
-
Stromaufwärts der Abdichtungsstation 40 gibt
es Rollen 60, die die verschiedenen Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c auf
eine einzelne im Wesentlichen vertikale Ebene zurückbringen.
-
Die Abschneid-Station 8 umfasst
eine Stanzform 50, die in einer im Wesentlichen vertikalen
Ebene wirkt und zyklisch die Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c entlang
des Umfangs der Taschen 15, die in verschiedenen Reihen
angeordnet sind, schneidet, um diese von dem übrigen Teil des Streifens 3 zu
trennen, der den Verfahrensabfall bildet.
-
Die Stanzform 50 wird von
einer intermittierend bewegten sternförmigen Vorrichtung 55 bedient, die
Sauger 55a zum Aufnehmen und Loslassen der geschnittenen
Behälter
auf einen Transportriemen 56 umfasst.
-
Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung zur
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
wie folgt.
-
Der Streifen 3, der sich
aus zwei Filmen 4 und 5 zusammensetzt, die von
den Spulen 11 und 12 kommen und in einer im Wesentlichen
vertikalen Ebene angeordnet sind, wird in der Thermoform-Station 6 einer
Wärmeversiegelung
unterzogen mit Ausnahme vorbestimmter Bereiche, die zur Ausbildung der
Taschen 15 bestimmt sind, und mit Ausnahme von Bereichen,
die zur Ausbildung der Leitung 16 zur Verbindung der unterschiedlichen
Taschen 15 miteinander vorgesehen sind.
-
Das Einblasen komprimierter Luft
in die Leitungen 16 bläst
die Taschen 15 auf und bringt diese innerhalb der Ausformungs-Kavitäten in Form,
die zu diesem Zweck in den Thermoform-Formen 18 vorgesehen
sind, die in der Station 6 angeordnet sind, um zumindest
zwei Taschenreihen 15 zu erhalten, in dem gezeigten Fall
drei Reihen, die horizontal liegen und zueinander in unterschiedlichen
Höhen angeordnet
sind.
-
Am Ausgang der Station 6 werden
die Abschnitte 3a, 3b, 3c des Streifens 3,
von denen jeder eine Taschenreihe trägt und die zueinander in unterschiedlichen
Höhen angeordnet
sind, von dem Schneider 21 getrennt und mittels der Rollen 22, 23 und 24 seitlich
voneinander beabstandet.
-
In der Befüll-Station 7 werden
Einfüll-Düsen 26 in
die Befüll-Öffnung der
einzelnen Taschen 15 eingeführt, gefolgt von einem Anheben
der Streifenabschnitte 3a, 3b und 3c,
und das Produkt wird in die Taschen eingebracht.
-
Nachfolgend werden die Streifenabschnitte 3a, 3b, 3c in
die Kühlkammern 31 transportiert,
und am Ausgang der Kammern, nachdem die Streifenabschnitte in eine
gleiche im Wesentlichen vertikale Ebene zurückgebracht wurden, werden die
Befüllöffnungen
der verschiedenen Taschen 15 in der Abdichtungs-Station 40 versiegelt.
-
Schließlich werden die unterschiedlichen
Taschen 15 geschnitten, so dass sie einzelne Behälter bilden,
indem die Stanzform 50 benutzt wird, die in der Abschneid-Station 8 angeordnet
ist.
-
Schließlich werden die einzelnen
Behälter aufgenommen
und durch die Vorrichtung 55 auf dem Transportband 56 platziert.
-
Es sollte angemerkt werden, dass
es möglich ist,
die Thermoform-Station 6 mit einem einzelnen Streifen 3 zu
versorgen, der dann durch die Schneider 21 in zwei oder
mehr Streifenabschnitte aufgetrennt wird, wobei jeder eine Taschen-Reihe 15 aufweist,
wie bisher beschrieben, oder um individuelle Streifen zuzuführen, die
im wesentlichen vertikal angeordnet und zueinander in unterschiedlichen
Höhen angeordnet
sind und die über
einzelne Spulen geliefert werden, oder die durch horizontales Schneiden eines
einzelnen Streifens vor der Thermoform-Station 6 hergestellt
werden. In der Praxis ist es möglich, die
Thermoform-Station 6 mit einem einzelnen Streifen zu versorgen,
der dann in Streifenabschnitte getrennt wird, von denen jeder eine
Taschen-Reihe aufweist, oder mehrere Streifen oder Streifenabschnitte zuzuführen, die
in zueinander unterschiedlichen Höhen und in einer gleichen im
Wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet sind und die eine oder
mehrere horizontale Taschen-Reihen 15 tragen.
-
Das Zuführen einer Vielzahl von Streifen oder
Streifenabschnitten, die in einer gleichen vertikalen Ebene und
in zueinander unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, schließt nicht
die Möglichkeit
aus, ein weiteres Beschneiden dieser Abschnitte auszuführen, um
so auf jeden Fall am Einlass der Befüll-Station 7 eine
Vielzahl von Streifen oder Streifenabschnitten zu erhalten, der
jeder eine Taschen-Reihe 15 aufweist, die zeitlich versetzt
mit Bezug zueinander und in zueinander unterschiedlichen Höhen angeordnet
sind.
-
Es sollte angemerkt werden, dass
in einem extremen Fall, falls die Thermoform-Station 6 mit
einer Vielzahl von Streifen oder Streifenabschnitten versorgt wird,
die Streifen oder Streifenabschnitte auch zueinander seitlich versetzt
sein können
mittels der Transport- und Führungsmittel ähnlich zu
jenen, die bereits beschrieben wurden und stromaufwärts der
Thermoform-Station 6 angeordnet sind, obgleich dies die
Komplexität
der Herstellung der wärmeversiegelnden
Thermoform-Formen zwangsläufig
steigert, wenn auch in geringerem Ausmaß als zuvor mit Bezug auf die
herkömmlichen
Vorrichtungen beschrieben.
-
In der Praxis wurde herausgefunden,
dass das verfahren und die Vorrichtung entsprechend der Erfindung
das beabsichtigte Ziel vollständig
erreichen. Da der Raumbedarf in einer Reihe gleich ist, ermöglichen
sie die Erzielung einer deutlich höheren Produktivität als sie
mit herkömmlichen
Vorrichtungen erreichbar wäre.
-
Das Verfahren und die Vorrichtung,
die so erhalten werden, sind einer Reihe von Modifikationen und
Variationen zugänglich,
die alle innerhalb des Rahmens des erfindungsgemäßen Konzepts liegen; alle Details
können
ferner durch andere technisch äquivalente
Elemente ersetzt werden.
-
In der Praxis können die verwendeten Materialien
sowie die Abmessungen entsprechend der. Anforderungen und dem Stand
der Technik beliebig sein.