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Title:
METHOD FOR PRODUCING PACKS, AND THERMOFORMING PACKAGING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/011448
Kind Code:
A1
Abstract:
Method for producing packs, and thermoforming packaging machine In order to produce packs by thermoforming, a material web (15) is conveyed in the direction of a forming station (5) by a conveying device (17), wherein the material web (15) is retained by retaining elements (25) of the conveying device (17). A pack hollow (35) is formed in the material web (15) by thermoforming by means of a punch (33) of the forming station (5) interacting with a die (31) of the forming station (5), wherein, during the thermoforming operation, the punch (33) and the die (31) move relative to one another along a vertical direction (V) and a region of the material web (15) is thus deformed between the die (31) and the punch (33). While the region of the material web (15) is being deformed between the die (31) and the punch (33), a forming assembly (43) of the forming station (5), said assembly comprising the punch (33) and the die (31), and the retaining elements (25) of the conveying device (17) move relative to one another in a direction perpendicular to the vertical direction (V).

Inventors:
LAU, Christian (Oberhäuser 22, Heimenkirch, 88178, DE)
MAIER, Robert (Alpenstraße 16, Babenhausen, 87727, DE)
Application Number:
EP2017/067911
Publication Date:
January 17, 2019
Filing Date:
July 14, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MULTIVAC SEPP HAGGENMÜLLER SE & CO. KG (Bahnhofstrasse 4, Wolfertschwenden, 87787, DE)
International Classes:
B31B50/00; B31B50/02; B31B50/04; B31B50/10; B31B50/14; B65B9/04; B65B41/14; B65B47/04; B65B47/06; B65H20/16
Foreign References:
EP2873623A12015-05-20
DE102008016243A12009-10-01
DE102008051026A12010-04-15
EP2740672A12014-06-11
DE2745933A11978-04-20
EP2829392A12015-01-28
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (Leopoldstrasse 4, München, 80802, DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zum Herstellen von Verpackungen durch Tiefziehen, umfassend:

Fördern einer Materialbahn (15) mit einer Fördereinrichtung (17) entlang einer Förderrichtung (T) in Richtung auf eine Formstation (5) hin, wobei die Materialbahn (15) von Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) gehalten wird; und

Formen einer Verpackungsmulde (35) in der Materialbahn (15) durch Tiefziehen mittels eines Zusammenwirkens eines Stempels (33) der Formstation (5) mit einer Matrize (31 ) der Formstation (5), wobei bei dem Tiefziehen der Stempel (33) und die Matrize (31 ) eine gegenseitige Relativbewegung entlang einer vertikalen Richtung (V) ausführen und so ein Bereich der Materialbahn (15) zwischen der Matrize (31 ) und dem Stempel (33) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verformens des Bereichs der Materialbahn (15) zwischen der Matrize (31 ) und dem Stempel (33) eine Relativbewegung zwischen einer den Stempel (33) und die Matrize (31 ) umfassenden Formbaugruppe (43) der Formstation (5) und den Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) in einer senkrecht zu der vertikalen Richtung (V) stehenden Richtung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe (43) und den Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) entlang der Förderrichtung (T) oder entlang einer auf der vertikalen Richtung (V) und der Förderrichtung (T) senkrecht stehenden Querrichtung (Q) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe (43) und den Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) durch ein Fördern der Materialbahn (15) mittels der Fördereinrichtung (17) entlang der Förderrichtung (T) während des Tiefziehens und/oder durch Verschieben der Formbaugruppe (43) während des Tiefziehens erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gegenseitige Relativbewegung des Stempels (33) und der Matrize (31 ) entlang der vertikalen Richtung (V) mit der Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe (43) und den Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) in die senkrecht zu der vertikalen Richtung (V) stehende Richtung synchronisiert ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material der Materialbahn (15) im Wesentlichen nicht thermoplastisch verformbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material der Materialbahn (15) Naturfaser, insbesondere Karton oder Papier, umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei vor dem Tiefziehen des zu verformenden Bereichs der Materialbahn (15) ein gewünschter Verpackungsumriss (27) unvollständig aus der Materialbahn (15) ausgestanzt wird, so dass zumindest eine Haltenase (29) verbleibt, welche den zu verformenden Bereich der Materialbahn (15) mit dem Rest der Materialbahn (15) verbindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe (43) und den Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) einem Abreißen der zumindest einen Haltenase (29) aufgrund des Umformens des zu verformenden Bereichs der Materialbahn (15) während des Tiefziehens entgegenwirkt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei nach dem Tiefziehen die mittels der zumindest einen Haltenase (29) mit dem Rest der Materialbahn (15) verbundene Verpackungsmulde (35) durch ein Weiterfördern der Materialbahn (15) durch die Fördereinrichtung (17) weitergefördert wird, insbesondere zu einer Einlegestrecke (7) zum Befüllen der Verpackungsmulde (35) und/oder zu einer Siegelstation (9) zum Verschließen der Verpackungsmulde (35).

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während des Tiefziehens die Materialbahn (15) mittels eines Faltenhalters (37) der Formbaugruppe (43) in Richtung auf die Matrize (31 ) beaufschlagt wird.

1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Stärke der Beaufschlagung der Materialbahn (15) durch den Faltenhalter (37) während eines Tiefziehvorgangs synchronisiert mit der gegenseitigen Relativbewegung des Stempels (33) und der Matrize (31 ) entlang der vertikalen Richtung (V) variiert wird.

12. Tiefziehverpackungsmaschine (1 ), umfassend: eine Formstation (5) mit einer einen Stempel (33) und eine Matrize (31 ) umfassenden Formbaugruppe (43), wobei der Stempel (33) und die Matrize (31 ) zum Ausführen einer gegenseitigen Relativbewegung entlang einer vertikalen Richtung (V) zum Formen einer Verpackungsmulde (35) in einer Materialbahn (15) durch Tiefziehen mittels eines Zusammenwirkens des Stempels (33) mit der Matrize (31 ) ausgelegt sind, so dass ein Bereich der Materialbahn (15) zwischen der Matrize (31 ) und dem Stempel (33) verformt wird; und eine Transporteinrichtung (17) mit Halteelementen (25) zum Halten der Materialbahn (15), wobei die Transporteinrichtung (17) dazu ausgelegt ist, die von den Halteelementen (25) gehaltene Materialbahn (15) entlang einer Transportrichtung (7) auf die Formstation (5) hin zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehverpackungsmaschine (1 ) dazu konfiguriert ist, während des Verformens des Bereichs der Materialbahn (15) zwischen der Matrize (31 ) und dem Stempel (33) eine Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe (43) und den Halteelementen (25) der Fördereinrichtung (17) in einer senkrecht zu der vertikalen Richtung (V) stehenden Richtung durchzuführen.

13. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 12, zudem umfassend: eine Einlegestrecke (7) zum Befüllen der Verpackungsmulde (35) mit einem Produkt (47); und eine Siegelstation (9) mit einem Siegelwerkzeug zum Verschließen der Verpackungsmulde (35) mit einer Deckfolie (49), wobei die Transporteinrichtung (17) dazu ausgelegt ist, die von den Halteelementen (25) gehaltene Materialbahn (15) entlang der Transportrichtung (T) zu der Formstation (5) und dann weiter über die Einlegestrecke (7) zu der Siegelstation (9) zu fördern.

14. Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 12 oder 13, welche zudem eine bezüglich der Transportrichtung (T) der Formstation (5) vorgeordnete Stanzstation (3) umfasst, die dazu ausgelegt ist, einen gewünschten Verpackungsumriss (27) unvollständig aus der Materialbahn (15) auszustanzen, so dass zumindest eine Haltenase (29) verbleibt, welche den zu verformenden Bereich der Materialbahn (15) mit dem Rest der Materialbahn (15) verbindet.

15. Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Formbaugruppe (43) der Formstation (5) zudem einen Faltenhalter (37) umfasst, welcher dazu konfiguriert ist, während des Tiefziehens die Materialbahn (15) in Richtung auf die Matrize (31 ) mit einer Stärke zu beaufschlagen, welche synchronisiert mit der gegenseitigen Relativbewegung des Stempels (33) und der Matrize (31 ) entlang der vertikalen Richtung (V) variiert.

Description:
Verfahren zum Herstellen von Verpackungen und Tiefziehverpackungsmachine

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Herstellens von Verpackungen durch Tiefziehen einer Materialbahn.

Aus der Praxis sind Tiefziehverpackungsmaschinen zum Herstellen, Befüllen und Versiegeln von Lebensmittelverpackungen aus thermoplastisch verformbaren Folien bekannt. In solchen Tiefziehverpackungsmaschinen wird eine thermoplastisch verformbare Unterfolienbahn mittels einer Transporteinrichtung entlang einer Förderrichtung zunächst zu einer Formstation, dann weiter zu einer Einlegestrecke und von dort aus weiter zu einer Siegelstation gefördert. An der Formstation werden mittels Tiefziehen der thermoplastisch verformbaren Unterfolienbahn Verpackungsmulden ausgebildet. Die Verpackungsmulden werden dann in der Einlegestrecke mit zu verpackenden Produkten befüllt und an der Siegelstation mit einer Oberfolie versiegelt. Während des gesamten Verarbeitungsvorgangs sind die Verpackungsmulden noch mit dem Rest der Unterfolienbahn verbunden. Sie werden erst nach dem Versiegeln durch die Siegelstation voneinander getrennt. Solche bekannten Tiefziehverpackungsmaschinen arbeiten bezüglich des Tiefziehens getaktet. Das heißt, dass der Vorschub der Unterfolienbahn während des Tiefziehvorgangs gestoppt wird, sodass keine Relativbewegung zwischen der Unterfolienbahn und der Formstation, bzw. einem Formwerkzeug der Formstation, vorliegt. Das Funktionsprinzip dieser Tiefziehverpackungsmaschinen basiert unter Anderem auf der thermoplastischen Verformbarkeit der Unterfolie. Tiefziehverpackungsmaschinen der beschriebenen Art sind nicht zum Tiefziehen eines nicht thermoplastischen Materials oder eines Materials geringer Thermoplastizität geeignet.

Aus der EP 2 829 392 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, welche ein Tiefziehen eines flachliegenden Materials aus Naturfasern, wie beispielsweise Papier oder Karton, in einen schalen- oder becherförmigen Gegenstand erlaubt. Hierbei wird das Material zunächst als Bahn zugeführt, aber unmittelbar vor dem eigentlichen Tiefziehen werden mittels einer Stanzeinrichtung Einzelzuschnitte ausgestanzt. Die Einzelzuschnitte werden mit einer Umformeinrichtung mit einem Stempel und einer Matrize tiefgezogen. Um während des Tiefziehens ein kontrolliertes Nachrutschen des Materials in die Matrize zu erlauben, ist ein Faltenhalter vorgesehen, der mittels einer Anpresseinrichtung kontrolliert gegen die Matrize und den darauf liegenden Zuschnitt gepresst wird. Hierdurch soll eine unkontrollierte Faltenbildung beim Tiefziehen reduziert werden. Der Anpressdruck des Faltenhalters an die Matrize kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Material eingestellt werden. Nach dem Tiefziehen wird der schalen- oder becherförmige Gegenstand von einem Auswerfer ausgeworfen. Nachteilig an diesem System ist, dass das zu verarbeitende Material zwar als Bahn zugeführt werden kann, aber vor dem Tiefziehen Einzelzuschnitte ausgestanzt werden müssen, für deren Weitertransport dann separate Mittel nötig sind. Zudem bilden sich trotz des Faltenhalters beim Tiefziehen zumindest kleinere Falten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches ein Herstellen von Verpackungen durch Tiefziehen auch aus nicht thermoplastischen oder nur geringfügig thermoplastischen Materialien erlaubt und effizient in einen übergeordneten Ar- beitsprozess eingliederbar ist, beispielsweise aufgrund eines vereinfachten Materialtransports. Zudem soll eine entsprechende Tiefziehverpackungsmaschine bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 oder 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung an.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Verpackungen durch Tiefziehen um- fasst das Fördern einer Materialbahn mit einer Fördereinrichtung entlang einer Förderrichtung in Richtung auf eine Formstation hin. Während des Förderns wird die Materialbahn von Halteelementen der Fördereinrichtung gehalten, insbesondere beidseitig gehalten. Das Verfahren umfasst zudem das Formen einer Verpackungsmulde in der Materialbahn durch Tiefziehen mittels eines Zusammenwirkens eines Stempels der Formstation und einer Matrize der Formstation. Bei dem Tiefziehen führen der Stempel und die Matrize eine gegenseitige Relativbewegung entlang einer vertikalen Richtung aus, sodass ein Bereich der Materialbahn zwischen der Matrize und dem Stempel verformt wird. Die Richtung der zum Verformen der Materialbahn durch Tiefziehen ausgeführten gegenseitigen Relativbewegung zwischen Stempel und Matrize wird der Einfachheit halber als„vertikale Richtung" bezeichnet. Es versteht sich aber, dass die tatsächliche Lage dieser Richtung im Raum von der Orientierung abhängt, in der die Formstation aufgebaut wird. Die„vertikale Richtung" kann beliebig im Raum liegen und ist nicht darauf beschränkt, auf einem Boden senkrecht zu stehen, obwohl dies bevorzugt sein kann.

Die Erfindung ist auf das Herstellen von Verpackungen verschiedenster Formen anwendbar. Beispielsweise kann die Verpackungsmulde durch geeignete Wahl des Stempels und der Matrize schalen- oder becherförmig mit beispielsweise einer runden, einer elliptischen, einer rechteckigen oder einer polygonalen Grundfläche geformt werden. Während des Verformens des Bereichs der Materialbahn zwischen der Matrize und dem Stempel erfolgt erfindungsgemäß eine Relativbewegung zwischen einer den Stempel und die Matrize umfassenden Formbaugruppe der Formstation und den Halteelementen der Fördereinrichtung. Diese Relativbewegung erfolgt in einer senkrecht zu der vertikalen Richtung (Richtung der Relativbewegung zwischen Stempel und Matrize zum Verformen der Materialbahn) stehenden, insbesondere horizontalen Richtung.

Durch die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe der Formstation und den die Materialbahn haltenden Halteelementen der Fördereinrichtung lassen sich während des Tiefziehens durch das Hineindrücken des zu verformenden Bereichs der Materialbahn in die Matrize entstehende Spannungen in der Materialbahn zumindest teilweise ausgleichen. So kann vorzugsweise der zwischen Matrize und Stempel zu verformende Bereich der Materialbahn mit dem Rest der Materialbahn verbunden bleiben, ohne beim Tiefziehen abzureißen, auch wenn das Material der Materialbahn nicht thermoplastisch oder nur geringfügig thermoplastisch verformbar ist. Ein Weitertransport der erzeugten Verpackungsmulde nach dem Tiefziehen zusammen mit dem Rest der Materialbahn ist damit vereinfacht. Auch das Zuführen des Materials zur Formstation ist vereinfacht. Zudem kann die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe der Formstation und den Halteelementen der Fördereinrichtung eine Faltenbildung beim Tiefziehen verringern, da das Material gleichmäßiger in die Matrize ein- gepresst werden kann.

Wie erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut für das Verarbeiten einer Materialbahn aus einem im Wesentlichen nicht thermoplastisch verformbaren Material oder einem nur geringfügig thermoplastisch verformbaren Material geeignet. Insbesondere kann das Material der Materialbahn Naturfasern umfassen, beispielsweise Karton oder Papier. Die Materialbahn kann selbstverständlich auch dann im Wesentlichen nicht thermoplastisch verformbar sein, wenn sie beispielsweise eine Beschichtung aus einem an sich thermoplastisch verformbaren Material umfasst, wie beispielsweise eine Kunststoffbeschichtung.

Es wäre aber auch denkbar, das Verfahren auf eine thermoplastisch verformbare Materialbahn anzuwenden, wie beispielsweise auf eine Folienbahn. Hierbei könnten durch die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe der Formstation und den Haltelementen der Fördereinrichtung spezielle Formeigenschaften der Verpackungsmulde erreicht werden und/oder für die konkrete Anwendung vorteilhafte Kraftverteilungen über die einzelnen Bereiche der Verpackungsmulde während des Tiefziehens erreicht werden. Die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung kann beispielsweise entlang der Förderrichtung oder entlang einer auf der vertikalen Richtung und der Förderrichtung senkrecht stehenden Querrichtung erfolgen. Solche Relativbewegungen lassen sich besonders einfach realisieren.

Beispielsweise kann die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung durch ein Fördern der Materialbahn mittels der Fördereinrichtung entlang der Förderrichtung während des Tiefziehens erfolgen. So kann die Relativbewegung ohne das Vorsehen zusätzlicher Bewegungsfreiheitsgrade und mit geringem baulichem Aufwand realisiert werden.

Alternativ wäre auch ein Herbeiführen der Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung durch ein Verschieben der Formbaugruppe während des Tiefziehens denkbar. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Materialbahn von der Fördereinrichtung auch noch einer bezüglich der Förderrichtung vor oder nach der Formstation gelegenen Bearbeitungsstation, wie beispielsweise einer Stanzstation oder einer Siegelstation, zugeführt wird, welche getaktet arbeiten muss und somit zu bestimmten Zeiten ein Stillstehen der Materialbahn erfordert. In diesem Fall wird durch das Verschieben der Formbaugruppe während des Tiefziehens der Arbeitstakt nicht beeinträchtigt.

Für bestimmte Anwendungen kann es auch vorteilhaft sein, die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung durch eine Kombination eines Förderns der Materialbahn mittels der Fördereinrichtung entlang der Förderrichtung während des Tiefziehens und einem Verschieben der Formbaugruppe während des Tiefziehens bereitzustellen. So ist es insbesondere möglich, durch Vorsehen lediglich einer zusätzlichen Bewegungsmöglichkeit, nämlich eines Verschiebens der Formbaugruppe beispielsweise entlang der Querrichtung, eine Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen in eine beliebige senkrecht zu der vertikalen Richtung stehende Richtung bereitzustellen. Damit kann eine einfach universell einsetzbare Vorrichtung verwendet werden.

Vorzugsweise ist die gegenseitige Relativbewegung des Stempels und der Matrize entlang der vertikalen Richtung zum Verformen der Materialbahn mit der Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung in die senkrecht zu der vertikalen Richtung stehende Richtung synchronisiert. So kann die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung optimal auf den jeweiligen Verformungsvorgang beim Tiefziehen und auf die Form der Verpackungsmulde abgestimmt werden.

Bevorzugterweise wird, insbesondere durch eine Stanzstation, vor dem Tiefziehen des zu verformenden Bereichs der Materialbahn ein gewünschter Verpackungsumriss unvollständig aus der Materialbahn ausgestanzt, sodass zumindest eine Haltenase verbleibt, welche den zu verformenden Bereich der Materialbahn mit dem Rest der Materialbahn verbindet. Durch das Ausstanzen wird das Tiefziehen erleichtert, da der zu verformende Bereich der Materialbahn zumindest bereichsweise unabhängig von dem Rest der Materialbahn beweglich wird und sich so leichter in die Matrize einpressen lässt. Durch das Verbleiben der zumindest einen Haltenase lässt sich der zu verformende Bereich dennoch weiterhin zusammen mit dem Rest der Materialbahn mittels der Fördereinrichtung fördern. Vorzugsweise ist der zu verformende Bereich mit der zumindest einen Haltenase lediglich über einen geringen Teil des ausgestanzten Umrisses mit dem Rest der Materialbahn verbunden. So wird eine maximale Anpassbarkeit des zu verformenden Bereichs der Materialbahn an die Matrize erreicht. Insbesondere kann der ausgestanzte Bereich über zumindest 50%, zumindest 65%, zumindest 75%, zumindest 85%, zumindest 90% oder zumindest 95% seines Umrisses durchgängig unverbunden mit dem Rest der Materialbahn sein. Um eine besonders gute Anpassbarkeit während des Tiefziehens zu erreichen, kann lediglich eine einzige Haltenase vorgesehen sein. Es kann aber auch durch das Vorsehen mehrerer Haltenasen die Stabilität der Verbindung zwischen dem ausgestanzten Bereich und dem Rest der Materialbahn erhöht werden.

Optional kann die Stanzstation ein Prägemittel zum Einbringen einer Prägung in den auszustanzenden/ausgestanzten Bereich der Materialbahn aufweisen. Eine solche Prägung kann eine gezielte Faltenbildung beim Tiefziehen begünstigen. Vorzugsweise wird die Prägung in einem Bereich eingebracht, in dem beim Tiefziehen Faltenbildung erwartet wird.

Die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung kann derart gerichtet sein, dass sie einem Abreißen der zumindest einen Haltenase aufgrund des Umformens des zu verformenden Bereichs der Materialbahn während des Tiefziehens entgegenwirkt. Somit ist es ausreichend, eine Verbindung zwischen dem ausgestanzten Bereich der Materialbahn und dem Rest der Materialbahn über einen kleinen, nicht allzu stabilen Bereich vorzusehen, ohne ein Abreißen der Haltenase beim Tiefziehen befürchten zu müssen. Nach dem Tiefziehen kann die mittels der zumindest einen Haltenase mit dem Rest der Materialbahn verbundene Verpackungsmulde einfach durch ein Weiterfördern der Materialbahn durch die Fördereinrichtung weitergefördert werden, insbesondere zu einer Einlegestrecke zum Befüllen der Verpackungsmulde und/oder zu einer Siegelstation zum Verschließen der Verpackungen.

Vorzugsweise wird während des Tiefziehens die Materialbahn mittels eines Faltenhalters der Formbaugruppe in Richtung auf die Matrize beaufschlagt. Insbesondere kann der ausgestanzte Bereich der Materialbahn von dem Faltenhalter in Richtung auf die Matrize beaufschlagt werden. Hierdurch kann die Formanpassung an die Matrize und insbesondere das „Hineinziehen" der Materialbahn in die Matrize besonders kontrolliert ablaufen, sodass die Faltenbildung beim Tiefziehen verringert wird.

Es wäre denkbar, dass der Faltenhalter während des Tiefziehens die Materialbahn mit einer konstanten, insbesondere einstellbaren und/oder vordefinierten, Kraft an die Matrize an- presst. Diese Kraft sollte so gewählt sein, dass zwar eine gewisse Haltewirkung des Faltenhalters besteht, aber ein Durchrutschen des Materials in die Matrize hinein beim Tiefziehen noch zerstörungsfrei möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn eine Stärke der Beaufschlagung der Materialbahn durch den Faltenhalter während des Tiefziehvorgangs variiert wird. Insbesondere kann die Stärke der Beaufschlagung der Materialbahn durch den Faltenhalter synchronisiert mit der gegenseitigen Relativbewegung des Stempels und der Matrize entlang der vertikalen Richtung zum Verformen der Materialbahn variiert werden. So kann abhängig von der jeweiligen Form der Verpackungsmulde die Anpresskraft des Faltenhalters über den gesamten Formvorgang hinweg auf einen optimalen Wert eingestellt werden.

Erfindungsgemäß wird auch eine Tiefziehverpackungsmaschine bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine ist zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt, geeignet und konfiguriert. Im Hinblick auf das Verfahren beschriebene Merkmale lassen sich entsprechend auf die Tiefziehverpackungsmaschine übertragen und umgekehrt.

Eine erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine umfasst eine Formstation mit einer Formbaugruppe, welche einen Stempel und eine Matrize umfasst. Der Stempel und die Matrize sind zum Ausführen einer gegenseitigen Relativbewegung entlang einer vertikalen Richtung zum Formen einer Verpackungsmulde in eine Materialbahn durch Tiefziehen mittels eines Zusammenwirkens des Stempels mit der Matrize ausgelegt, sodass ein Bereich der Materialbahn zwischen der Matrize und dem Stempel verformt wird. Die Tiefziehverpa- ckungsmaschine umfasst des Weiteren eine Transporteinrichtung mit Halteelementen zum Halten der Materialbahn, wobei die Transporteinrichtung dazu ausgelegt ist, die von den Halteelementen gehaltene Materialbahn entlang einer Transportrichtung auf die Formstation hin zu fördern. Die Tiefziehverpackungsmaschine ist dazu konfiguriert, während des Verformens des Bereichs der Materialbahn zwischen der Matrize und dem Stempel eine Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe und den Halteelementen der Fördereinrichtung in eine senkrecht zu der vertikalen Richtung stehende Richtung durchzuführen.

Die Tiefziehverpackungsmaschine kann des Weiteren eine Einlegestrecke zum Befüllen der Verpackungsmulde mit einem zu verpackenden Produkt umfassen. Zudem kann eine Siegelstation mit einem Siegelwerkzeug zum Verschließen der Verpackungsmulde mit einer Deckfolie nach dem Befüllen vorgesehen sein. Die Transporteinrichtung kann dazu ausgelegt sein, die von den Halteelementen gehaltene Materialbahn entlang der Transportrichtung zu der Formstation und dann weiter über die Einlegestrecke zu der Siegelstation zu fördern. Aufgrund des direkten Weiterforderns der Materialbahn durch die Transporteinrichtung ist die Formstation so effizient in die Tiefziehverpackungsmaschine eingegliedert.

Vorzugsweise umfasst die Tiefziehverpackungsmaschine zudem eine bezüglich der Transportrichtung der Formstation vorgeordnete Stanzstation, die dazu ausgelegt ist, einen gewünschten Verpackungsumriss unvollständig aus der Materialbahn auszustanzen, sodass zumindest eine Haltenase verbleibt, welche den zu verformenden Bereich der Materialbahn mit dem Rest der Materialbahn verbindet. Von der Formstation kann der ausgestanzte Bereich zusammen mit dem Rest der Materialbahn mittels der Transporteinrichtung zu der Formstation gefördert werden.

Die Formbaugruppe der Formstation kann einen Faltenhalter umfassen, welcher dazu konfiguriert ist, während des Tiefziehens die Materialbahn in Richtung auf die Matrize hin mit einer Stärke zu beaufschlagen, welche insbesondere synchronisiert mit der gegenseitigen Relativbewegung des Stempels und der Matrize entlang der vertikalen Richtung variiert.

Weitere Merkmale der Tiefziehverpackungsmaschine ergeben sich aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Tiefziehverpackungsmaschine gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Tiefziehverpackungsmaschine aus Figur 1 ;

und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch die Tiefziehverpackungsmaschine aus

Figur 1 , wobei die entsprechende Schnittlinie in Figur 1 mit A gekennzeichnet ist.

Figur 1 zeigt eine Tiefziehverpackungsmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 ist zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert, geeignet und ausgelegt. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 umfasst eine Stanzstation 3, eine Formstation 5, eine Einlegestrecke 7 und eine Siegelstation 9, welche allesamt an einem Maschinengestell 1 1 angeordnet sind. Von einem Vorrat 13 wird der Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Materialbahn 15 zugeführt. In der gezeigten Ausführungsform ist die Materialbahn 15 aus im Wesentlichen nicht thermoplastisch verformbarem Material, wie beispielsweise Karton oder Papier. Es ist eine Fördereinrichtung 17 vorgesehen, welche die Materialbahn 15 entlang einer Transportrichtung T von dem Vorrat 13 zu der Stanzstation 3, weiter zu der Formstation 5 und von dort über die Einlegestrecke 7 zu der Siegelstation 9 fördert. In der darstellten Ausführungsform umfasst die Transporteinrichtung 17 Rollenantriebe 19, welche zwei jeweils durch eine entsprechenden Führungsstruktur 21 des Maschinengestells 1 1 an gegenüberliegenden lateralen Seiten des Maschinengestells 1 1 geführte Transportketten 23 antreiben (siehe auch Figuren 2 und 3). An den Transportketten 23 ist jeweils eine Vielzahl von Halteelementen 25 vorgesehen, welche die Materialbahn 15 halten.

Die Stanzstation 3 ist dazu ausgelegt, einen gewünschten Verpackungsumriss 27 (siehe Figur 2) unvollständig aus der Materialbahn 15 auszustanzen. In der gezeigten Ausführungsform verbleibt für die Verpackungsumrisse 27 jeweils eine Haltenase 29, welche den ausgestanzten Bereich der Materialbahn 15 mit dem Rest der Materialbahn 15 verbindet. Es wäre aber auch denkbar, dass pro Verpackungsumriss 27 mehr als eine Haltenase 29 verbleibt. In Figur 2 sind in gestrichelten Linien zwei Haltenasen 29 vorgesehen, die alternativ zu der als Unterbrechung der durchgezogenen Linie dargestellten Haltenase 29 vorgesehen sein können. Die als Unterbrechung der durchgezogenen Linie dargestellte Haltenase 29 ist an einem bezüglich der Transportrichtung T hinten gelegenen Bereich der jeweiligen Verpackungsumrisse 27 vorgesehen. Die beiden gestrichelt dargestellten Haltenasen 29 dagegen sind einem der bezüglich der Transportrichtung T vorne gelegenen Bereich der jeweiligen Verpackungsumrisse 27 vorgesehen. Sowohl im Fall der als Unterbrechung der durchgezo- genen Linie dargestellten Haltenasen 29 als auch im Fall der gestrichelt dargestellten Haltenasen 29 ist der überwiegende Bereich der Verpackungsumrisse 27 durchgängig mit dem Rest der Materialbahn 15 unverbunden. Optional kann die Stanzstation 3 zudem ein Prägemittel zum Einbringen einer Prägung in den auszustanzenden/ausgestanzten Bereich der Materialbahn 15 aufweisen. Eine solche Prägung kann eine gezielte Faltenbildung beim Tiefziehen begünstigen. Vorzugsweise wird die Prägung in einem Bereich aufgebracht, in dem beim Tiefziehen Faltenbildung erwartet wird.

Die Formstation 5 umfasst eine Formbaugruppe 43 mit einer Matrize 31 und einem Stempel 33, welche zum Formen einer Verpackungsmulde 35 in den ausgestanzten Bereichen der Materialbahn 15 durch Tiefziehen ausgelegt ist. Hierzu führen der Stempel 33 und die Matrize 31 entlang einer vertikalen Richtung V eine gegenseitige Relativbewegung aus, sodass die ausgestanzten Bereiche der Materialbahn 15 zwischen der Matrize 31 und dem Stempel 33 verformt werden. In der gezeigten Ausführungsform bewegen sich die Matrize 31 und der Stempel 33 zum Tiefziehen bezüglich der vertikalen Richtung V aufeinander zu, sodass der zwischen der Matrize 31 und dem Stempel 33 liegende ausgestanzte Verpackungsumriss 27 von dem Stempel 33 in die Matrize 31 gedrückt und so umgeformt wird. In der gezeigten Ausführungsform wird von der Formstation 5 bei einem Tiefziehvorgang immer nur eine Verpackungsmulde 35 geformt. Es wäre aber auch denkbar, bei geeigneter Wahl des Stempels 33 und der Matrize 31 in einem Tiefziehvorgang mehrere Verpackungsmulden 35 gleichzeitig zu formen.

Die Formbaugruppe 43 der Formstation 5 umfasst zudem einen Faltenhalter 37, der dazu ausgelegt ist, während des Tiefziehens die ausgestanzten Bereiche der Materialbahn 15 in Richtung auf der Matrize 31 zu beaufschlagen. Hierzu kann der Faltenhalter 37 ein oder mehrere Beaufschlagungselemente umfassen, wie beispielsweise Hydraulikzylinder 39. Der Faltenhalter 37 sorgt während des Tiefziehens für ein kontrolliertes Durchrutschen des ausgestanzten Materials in die Matrize 31 und verringert die Faltenbildung. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Anpressdruck des Faltenhalters 37 an die Matrize 31 und damit an den ausgestanzten Bereich der Materialbahn 15 während des Tiefziehens variabel, um zu jedem Zeitpunkt des Tiefziehvorgangs den jeweils optimalen Anpressdruck bereitzustellen. Vorzugsweise erfolgt das Variieren des Anpressdrucks des Faltenhalters 37 synchronisiert mit der Relativbewegung zwischen der Matrize 31 und dem Stempel 33 entlang der vertikalen Richtung V. Hierzu werden die Hydraulikzylinder 39 des Faltenhalters 37 entsprechend von einer Steuereinrichtung 41 angesteuert, welche vorzugsweise auch zum Steuern der Fördereinrichtung 17, der Stanzstation 3, der Formstation 5 und der Siegelstation 9 ausgelegt ist.

Während des Verformens des ausgestanzten Bereichs der Materialbahn 15 durch das Zusammenwirken der Matrize 31 und des Stempels 33 erfolgt erfindungsgemäß eine Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe 43 der Formstation 5 und den Halteelementen 25 der Fördereinrichtung 17 in eine senkrecht zu der vertikalen Richtung V stehende Richtung. In der gezeigten Ausführungsform wird diese Relativbewegung durch ein Verschieben der Formbaugruppe 43 während des Tiefziehens bezüglich der Transportrichtung T erreicht. Hierzu ist die Formbaugruppe 43 über einen Aktuator 45 verschiebbar an dem Maschinengestell 1 1 angebracht. Der Aktuator 45 kann zum Verschieben der Formbaugruppe 43 ebenfalls von der Steuereinrichtung 41 angesteuert werden.

Die gegenseitige Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe 43 und den Halteelementen 25 der Fördereinrichtung 17 ist mit der gegenseitigen Relativbewegung des Stempels 33 und der Matrize 31 zum Umformen des ausgestanzten Bereichs der Materialbahn 15 synchronisiert. So kann die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe 43 und den Haltelementen 25 derart synchronisiert sein, dass einem Abreißen der Haltenase 29 aufgrund des Umformens des ausgestanzten Bereichs der Materialbahn 15 während des Tiefziehens entgegengewirkt wird. In der dargestellten Ausführungsform mit der als Unterbrechung der durchgezogenen Linie dargestellten Haltenase 29 bewegt sich hierzu die Formbaugruppe 43 entgegen der Transportrichtung T nach hinten, sodass der ausgestanzte Bereich der Materialbahn 15 während des Tiefziehens auf die Haltenase 29 hin zu bewegt wird. In der Version mit den zwei gestrichelt dargestellten Haltenasen 29 bewegt sich die Formbaugruppe 43 während des Tiefziehens entlang der Transportrichtung T nach vorne, sodass der ausgestanzte Bereich der Materialbahn 15 während des Tiefziehens auf die Haltenasen 29 hin zu bewegt wird. Es wäre auch denkbar, dass die Verpackungsumrisse 27 an einer anderen Position mit dem Rest der Materialbahn 15 verbunden sind, beispielsweise in einem bezüglich der Transportrichtung T seitlichen Bereich. Die Formbaugruppe 43 könnte dann mittels des Aktuators 45 entsprechend in eine andere Richtung als die Transportrichtung T, insbesondere in eine Querrichtung Q, beweglich sein, um einem Abreißen der zumindest einen Haltenase 29 während des Tiefziehens entgegenzuwirken.

In der gezeigten Ausführungsform steht die Transporteinrichtung 17 während des Tiefziehens still und die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe 43 und den Halteelementen 25 der Transporteinrichtung 17 wird durch das Verschieben der Formbaugruppe 43 er- reicht. Es wäre aber auch denkbar, dass die Formbaugruppe 43 ortsfest an dem Maschinengestell 1 1 installiert ist. In diesem Fall könnte die Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe 43 und den Halteelementen 25 der Transporteinrichtung 17 durch ein Betreiben der Fördereinrichtung 17 zum Fördern der Materialbahn 15 in oder entgegen der Transportrichtung T während des Tiefziehens erreicht werden. In dem dargestellten Fall mit der einen als Unterbrechung der durchgezogenen Linie dargestellten Haltenase 29 könnte die Transporteinrichtung 17 hierzu während des Tiefziehens zum Fördern der Materialbahn 15 in Förderrichtung T betrieben werden. In dem Fall mit den zwei gestrichelt dargestellten Haltenasen 29 könnte die Transporteinrichtung 17 während des Tiefziehens zum Fördern der Materialbahn 15 entgegen der Förderrichtung T betrieben werden.

Auch ein Erreichen der Relativbewegung zwischen der Formbaugruppe 43 und den Halteelementen 25 der Transporteinrichtung 17 durch eine Überlagerung einer Verschiebung der Formbaugruppe 43 mit einem Betreiben der Fördereinrichtung 17 während des Tiefziehens ist denkbar. Insbesondere vorteilhaft ist dies, wenn die Formbaugruppe mittels des Aktuators 45 in eine Querrichtung Q quer zur Transportrichtung T verschiebbar ist.

Nach erfolgtem Tiefziehen in der Formstation 5 werden die Verpackungsmulden 35 durch ein Weiterbewegen der Materialbahn 15 durch die Transporteinrichtung 17 weiter entlang der Transportrichtung T zu der Einlegestrecke 7 gefördert, wo die Verpackungsmulden 35 per Hand oder maschinell mit zu verpackenden Produkten 47 befüllt werden. Die befüllten Verpackungsmulden 35 werden weiter entlang der Transportrichtung T zu der Siegelstation 9 gefördert, wo sie mit einer Oberfolie 49 verschlossen werden. Anschließend können die Verpackungen vom Rest der Materialbahn 15 getrennt und maschinell oder manuell entnommen werden.