DE10044228A1 - Verfahren zum Stapeln von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Stapeln von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Durch die Erfindung wird beim Übergeben von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff in Stapelmagazine oder in eine ortsfeste Fangplatte die Deformationsgefahr für die Behälter wesentlich reduziert, die dadurch gegeben ist, dass der bisher gebildete Stapel in kurzer Zeit um das Stapelmaß verschoben werden muss. Sei es durch die übergebenen Behälter selbst, oder sei es bei Einsatz einer pro Takt verschiebbaren Fangplatte durch Teile dieser Fangplatte. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, dass das Verschieben der sich in den Stapelmagazinen oder in der ortsfesten Fangplatte befindlichen Stapel durch eine Verschiebeeinrichtung erfolgt. Diese Verschiebeeinrichtung kann kombiniert sein mit der Stapelentnahmeeinrichtung oder es kann sich um eine von dieser getrennten Verschiebeeinrichtung handeln. DOLLAR A Durch das Verfahren sollte es in Weiterbildung der Erfindung möglich sein, das Abkühlen der gestapelten Behälter zu verbessern.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stapeln von Behältern aus thermoplastischem
Kunststoff mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Sie betrifft
ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die in einer Thermoformmaschine mittels eines kombiniert formenden und stanzenden
Werkzeuges geformten und ausgestanzten Behälter werden in der Regel nach dem
Auswerfen aus dem Form-/Stanzwerkzeug in Stapelmagazine übergeben. Dies kann
direkt erfolgen, indem der Formboden des Werkzeuges verschoben und die Behälter
dadurch in die Stapelmagazine übergeben und dort zurückgehalten werden. Die
DE 33 46 628 C2 zeigt ein solches Verfahren.
Es ist ferner aus DE 198 52 359 A1 bekannt, die Behälter mittels einer
Übergabeeinrichtung zu übergeben, die die ausgeworfenen Behälter erfasst und nach
Drehung um 180° in die Stapelmagazine einschiebt. Aus der DE 198 12 414 A1 ist eine
Übergabeeinrichtung ohne Drehung - also bei linearer Weiterleitung - mittels einer es
Fangplatte bekannt. Pro Takt wird ein Behälter aufgenommen und in ein Stapelmagazin
übergeben.
Ebenfalls eine Fangplatte zeigt die DE 198 48 628 A1, bei der jedoch ganze.
Behälterstapel in der Fangplatte gebildet werden, bevor diese in ein Stapelmagazin
übergeben werden, das dann zu einer Übergabestelle zur Hintereinanderführung aller
Stapel geführt wird.
Aus der DE-AS 27 14 352 ist es ebenfalls bekannt, in eine Fangplatte mehrere Behälter
einzustapeln und dann mittels einer aus Stangen bestehenden Übergabeeinrichtung
ganze Stapel zu ergreifen und weiter zu transportieren.
Nachteilig bei all diesen bekannten Verfahren ist es, dass die in einer Fangplatte oder in
einem Stapelmagazin befindlichen, einen Stapel bildenden Behälter beim Einschieben
des nächsten Behälters um ein Maß verschoben werden, das dem Stapelmaß, d. h. dem
Abstand zweier benachbarter gestapelter Behälter, entspricht. Dieses Weiterschieben
der Stapel erfolgt bei der DE 198 12 414 A1 durch die als Dorne ausgebildeten
Greifkörper, die punktuell auf den Rand des zuletzt eingestapelten Behälters treffen und
den Vorschub des Stapels bewirken, wenn sie den neuen Behälter in die Magazine
überführen.
Bei modernen Thermoformautomaten werden Taktzahlen bis über 40 Takte/min
erreicht. Das bedeutet, dass zum Einstapeln der Behälter wenig Zeit zur Verfügung
steht und dies folglich sehr rasch vorgenommen werden muss. Dies insbesondere bei
direkter Einstapelung in die Stapelmagazine bzw. in eine ortsfeste Fangplatte. Das
Weiterführen der vorhandenen Stapel um das Abstandsmaß muss in einer Zeit in der
Größenordnung von 0,1 sec erfolgen, um bei 40 Takten pro Minute eine Taktzeit von
1,5 Sekunden erreichen zu können für die Verfahrensschritte formen - auskühlen -
ausstanzen - Werkzeug öffnen - auswerfen - Werkzeug schließen.
Es kommt hinzu, dass die Behälter bei dieser Taktzahl noch relativ warm entformt
werden müssen, was prinzipiell je nach Materialart und -dicke möglich ist, aber die
Gefahr mit sich bringt, dass die Behälter durch mechanische Krafteinwirkung deformiert
werden. Diese Krafteinwirkung tritt ein, weil die Behälter am Boden durch den
verschiebbaren Formboden des Form/Stanzwerkzeuges verschoben werden und mit
dem Behälterrand auf die Stapelkante des zuvor gestapelten Behälters treffen. Je nach
Anzahl der bereits gestapelten Behälter und damit deren Masse muss eine Kraft
entsprechend dem Produkt aus Masse × Beschleunigung (K = m × b) aufgewandt
werden, die vom Behälterrand und der Seitenwand des Behälters bis zum Formboden
aufgenommen werden muss. Gerade bei dünnwandigen Behältern, die eine hohe,
Taktzahl wegen ihrer rascheren Auskühlung im Formwerkzeug erlauben, besteht eine
hohe Gefahr der Deformation der Behälter, die umso größer wird, je länger der Stapel
wird. In der Praxis beschränkt diese Deformationsgefahr die Taktzahl der Vorrichtung.
Wenn man das Weiterschieben der Behälter durch die Dorne der pro Takt
verschobenen Fangplatte (DE 198 12 414 A1) vornimmt müssen zwar Behälterwand
und Behälterboden beim Einstapeln keine Kraft aufnehmen, die gesamte Kraft zum
Weiterschieben eines Stapels wirkt aber jetzt an drei oder vier Stellen punktuell am
Behälterrand des zuvor gestapelten Behälters, der - obwohl inzwischen ein Takt
vergangen ist - in diesen 1,5 Sekunden nur unwesentlich abgekühlt ist, sodass bei
dieser Stapelweiterführung die Deformationsgefahr an mehreren Stellen des
Behälterrandes besteht. Die Fahrgeschwindigkeit der Fangplatte ist zwar reduziert im
Verhältnis zur Geschwindigkeit des Formbodens, aber trotzdem noch relativ hoch. In
den zur Verfügung stehenden 1,5 Sekunden muss ein Verfahrweg von insgesamt ca.
400 mm - hin und zurück gerechnet - durchfahren werden. Auch wenn man einen
langsameren Bewegungsablauf in der Endlage der Fangplattenbewegung einrechnet
ergibt sich eine Zeit für den eigentlichen Stapelhub von ca. 8 mm in der Größenordnung
von 0,3 Sekunden.
Durch das relativ schnelle Einstapeln von Behältern bei den bekannten Verfahren und
dem damit verbundenen Beschleunigen des gesamten bereits gebildeten Stapels
besteht die Gefahr, dass bei flachen Behältern diese auseinanderdriften und damit der
ganze Stapel auseinander fällt. Dies führt zu Störungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so auszubilden, dass beim
Übergeben von Behältern in Stapelmagazine oder in eine ortsfeste Fangplatte keine
Deformationsgefahr für die Behälter durch das Verschieben des bereits gebildeten
Stapels um das Stapelmaß gegeben ist. Bei es durch die übergebenen Behälter selbst
oder sei es bei Einsatz einer pro Takt verschiebbaren Fangplatte durch Teile dieser
Fangplatte. Das Verfahren sollte dadurch eine hohe Taktzahl der vorgeschalteten
Formmaschine ermöglichen, weil die Behälter ohne diese Deformationsgefahr noch
relativ warm aus dem Form-/Stanzwerkzeug ausgestoßen werden können. Auch bei
dünnwandigen Behältern sollte eine Stapelung bei hoher Taktzahl möglich sein. Mit,
diesem Verfahren sollten auch flache Behälter sicher gestapelt werden können ohne die
Gefahr des Auseinanderdriftens der bereits gebildeten Stapel.
Gelöst ist diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches
angegebenen Maßnahmen. Dadurch, dass das Verschieben der sich in den
Stapelmagazinen oder in der ortsfesten Fangplatte befindlichen Stapel durch eine
Verschiebeeinrichtung erfolgt kann dieses Verschieben mit langsamer Geschwindigkeit
und damit mit geringer Krafteinwirkung auf die zuletzt eingestapelten Behälter erfolgen.
Diese Verschiebeeinrichtung hat bei der beispielsweisen Taktzahl von 40/min 1,5
Sekunden Zeit, um einen Verfahrweg in der Größenordnung von 2 × 8 mm (hin und
zurück) auszuführen. Gegenüber dem bekannten Verfahren mit verfahrbarer
Fangplatte also eine fast 10fach längere Zeit und das Verschieben kann damit mit einer
entsprechend langsameren Geschwindigkeit erfolgen. Dieses Verschieben um das
Stapelmaß kann erfolgen durch eine eigene Verschiebeeinheit, die nur diese Aufgabe
hat, wobei das Entfernen der Stapel durch eine an sich bekannte zweite Einrichtung,
z. B. über Stangen, erfolgt, wenn die vorgegebene Anzahl von Behältern pro Stapel
erreicht ist.
Dieses Verschieben der Stapel um das Stapelmaß kann aber auch mittels der
Einrichtung vorgenommen werden, die die Stapel aus den Stapelmagazinen bzw. aus
der ortsfesten Fangplatte herausführt. Der Aufwand ist dann gering, weil nur ein
entsprechender Antrieb mit unterschiedlichem Hub sowie eine Steuerungsanpassung
benötigt wird. Es tritt dann zwar das zeitliche Problem auf, dass zum Abführen der
fertigen Stapel mehr Zeit benötigt wird als die Taktzeit. Es werden folglich während des
Räumens zwei oder drei Behälter eingestapelt ohne zwischenzeitliches Verschieben um
das Stapelmaß. Dies ist meist unkritisch, da diese wenigen Behälter eine geringe
Masse aufweisen, die keine Deformation befürchten lassen. Diese Gefahr wächst erst
mit höherer Anzahl von Behältern im Stapel.
Dieses Verfahren erlaubt auch ohne wesentliche Steigerung der Deformationsgefahr
eine Verschiebung der Stapel in den Stapelmagazinen bzw. in der ortsfesten Fangplatte
um ein Maß, das über dem Stapelmaß liegt. Man kann dadurch einen Abstand
zwischen dem letzten eingestapelten Behälter und dem Stapel herbeiführen, der in der
Größenordnung des doppelten bis dreifachen Stapelmaßes, liegt. Dieses Freistehen
begünstigt das Abkühlen des letzten eingestapelten Behälters auf der Innenfläche und
des letzten Behälters des Stapels auf der Außenfläche, was dadurch verbessert werden
kann, dass - vorzugsweise gekühlte und/oder sterilisierte - Luft auf beide Flächen über
Düsen geblasen wird. Es hat sich gezeigt, dass die Behälter bei dieser hohen Taktzahl
noch relativ warm sind und - wenn ineinandergestapelt - sehr schlecht weiter abkühlen.
Diese Kühlung bringt eine deutliche Verbesserung der Abkühlung.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch die
Merkmale des Anspruches 6.
Das Verfahren ist anhand der schematischen Zeichnungen der Vorrichtung näher
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Variante eines Stapelmagazins mit einer Verschiebeeinrichtung
und einer getrennten Stapelentnahmeeinrichtung.
Fig. 2 eine zweite Variante eines Stapelmagazins mit einer kombinierten
Stapelentnahme- und Stapelverschiebeeinrichtung - Schnitt entlang der
Linie C-C in Fig. 3.
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Stapelmagazin gemäß Fig. 2 entlang der Linie
B-B in Fig. 2, zweireihig ausgebildet.
Fig. 4 eine Stapelplatte mit kombinierter Stapelentnahme- und Stapelver
schiebeeinrichtung, einreihig dargestellt
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Stapelplatte nach Fig. 4 - Schnitt A-A in Fig. 4
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in Form eines einreihigen
Stapelmagazins 2 dargestellt, bei der das Verfahren Anwendung findet. Das
Stapelmagazin 2 ist schräg angeordnet, und vor dessen untere Öffnung wird das
Unterteil 3 eines Form-/Stanzwerkzeuges geführt. Aus dessen Kavitäten 4 werden
geformte und ausgestanzte Behälter 5 mittels des verschiebbaren Formbodens 6
ausgestoßen. Sie gelangen dadurch in das Stapelmagazin 2, das örtlich oder ringsum
die Behälter 5 führt und zentriert. Die Lage eines neu eingestapelten Behälters 5 ist
strichpunktiert in Fig. 1 dargestellt. In dieser Stellung werden Rückhalteorgane
wirksam, die den Behälter 5 beim Zurückfahren des Formbodens 6 zurückhalten. Diese
Rückhalteorgane können als feste Rückhalteorgane in Form von Bürsten, Klinken,
Klappen, als gefederte Andrückteile oder als geschaltete Rückhalteorgane am
Stapelmagazin 2 angeordnet sein.
Fig. 1 zeigt eine Stapelverschiebeeinrichtung 23 mit betätigten Rückhalteorganen in
der Weise, dass die Rückhalteorgane 8 an Stangen 9 sitzen, die an einer in
Stapelrichtung verschiebbaren Platte 10 befestigt sind. Solche betätigte
Rückhalteorgane sind beispielsweise aus der DE-AS 27 14 352 bekannt, weshalb ihr
Aufbau nicht näher beschrieben ist.
Nach dem Ausfahren der Rückhalteorgane 8 werden Platte 10 und Stangen 9 um ein
Maß A in Stapelrichtung verschoben, wobei das Maß A mindestens dem Abstand
(Stapelmaß) zwischen zwei dicht an dicht stehenden Behältern 5 entspricht. Durch
diese Bewegung wird jeder zuletzt eingestapelte Behälter 5 um das Maß A verschoben.
Rückhalteorgane 11 halten den Stapel 7, wenn Stangen 9 und Platte 10 - bei
zurückgezogenen Rückhalteorganen 8 - wieder in die Ausgangslage zurückfahren und
das Einstapeln des nächsten Behälters 5 abwarten. Zwischen zwei Takten der
Formmaschine ist auch bei 40 Takten/min genügend Zeit, diesen geringen Hub um das
Maß A mit relativ langsamer Geschwindigkeit vorzunehmen, wodurch nur eine geringe
Kraft auf den Behälterrand einwirkt. Es ist nach dem Weiterschieben eines Stapels 7
um das Maß A genügend Platz, um den neu eingestapelten Behälter 5, ohne dass eine
Kraft auf ihn einwirkt, in das Stapelmagazin 2 einzuführen.
Zum Entfernen der gebildeten Stapel 7 dient im Beispiel nach Fig. 1 eine
Stapelentnahmeeinrichtung 24, bestehend aus einem quer zur Stapelrichtung
verfahrbaren Rechen 12, der nach dem Querverfahren in Stapelrichtung verschoben
wird und die Stapel 7 aus dem Stapelmagazin 2 herausführt zur beliebigen
Weiterbehandlung/-bearbeitung. Wo erforderlich sind die Teile des Stapelmagazins 2
entsprechend geschlitzt, um den Rechen 12 durchführen zu können.
Fig. 2 zeigt eine andere Lösung einer Stapelverschiebeeinrichtung 25 für die Stapel 7,
die zur Durchführung des Verfahrens eingesetzt werden kann. Die betätigbaren
Rückhalteorgane 13 sitzen an Stangen 14, die länger sind als das Stapelmagazin 2 und
die an einer Platte 15 befestigt sind. Diese Platte 15 ist über einen nicht dargestellten
Antrieb in Stapelrichtung verschiebbar, und zwar zum einem um das Maß A, zum
andern um einen großen Hub. Nach dem Einstapeln eines Behälters 5 führen die
Stangen 14 pro Takt einen Hub um das Maß A durch, was einen Weitertransport der
Stapel 7 bewirkt. Haben alle Stapel 7 eine vorgegebene Länge/Anzahl erreicht wird ein
großer Hub ausgelöst zum Austransport aller Stapel 7 aus dem Stapelmagazin 2. Die
Stapel 7 werden dann Weiterverarbeitungseinrichtungen zugeführt.
Das Abziehen der Stapel 7 dauert länger als ein Takt der Formmaschine. Das heißt,
dass in dieser Zeit zwei oder drei Behälter 5 in die Stapelmagazine 2 eingestapelt
werden, wodurch jedoch keine große Kraft auf den zweiten und ggf. dritten Behälter 5
einwirkt, da diese ein geringes Gewicht haben.
Diese Lösung gemäß Fig. 2 hat den Vorteil, dass nur ein Antrieb benötigt wird für die
beiden unterschiedlichen Bewegungen und dass der Einsatz bei mehrreihiger
Auslegung des Form/Stanzwerkzeuges aus Platzgründen günstiger ist. Fig. 3 zeigt
eine Draufsicht auf ein zweireihig ausgebildetes Stapelmagazin 2, aus der die Lage der
Stangen 14 (vier pro Stapel 7) ersichtlich ist.
In den Fig. 1 und 2 ist eine direkte Stapelung der Behälter 5 aus dem Form-
/Stanzwerkzeug 3 dargestellt. Die Erfindung ist genauso anwendbar, wenn die Behälter
5 zuerst auf eine Übergabeeinrichtung in Form einer Saugplatte, Fangplatte oder einer
Wendeeinrichtung übergeben werden, die dann die Behälter 5, ggf. mit dem
Behälterboden voran, in das Stapelmagazin 2 einschiebt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner anwendbar, wenn anstelle eines kompletten
Stapelmagazins 2 - insbesondere bei vertikaler Stapelung - nur eine ortsfeste
Fangplatte 16 mit kurzen Führungen eingesetzt ist, weil die Behälter 5 sich im Stapel 7
selbst zentrieren und diesen versteifen. Vor allem dann, wenn die
Stapelverschiebeeinrichtung auch als Stapelentnahmeeinrichtung ausgebildet ist mit
eigenen Führungsteilen für den Behälterstapel. Eine solche Ausführung zeigen die
Fig. 4 und 5 bei einer einreihigen Auslegung des Form-/Stanzwerkzeuges 3. An
einer ortsfesten Fangplatte 16 sitzen Führungsteile 17 für eingestapelte Behälter 5, die
örtlich Rückhalteorgane 18 aufweisen, um die eingestapelten Behälter 5 zu halten. An
Stangen 19 sitzen betätigbare Rückhalteorgane 20, alle Stangen 19 sind an der in
Stapelrichtung verschiebbaren Halteplatte 21 befestigt.
Die unteren Rückhalteorgane 18 nehmen den zuletzt eingestapelten Behälter 5 auf, die
Rückhalteorgane 20 fahren aus und die Stangen 19 führen einen Hub B aus, der im
dargestellten Beispiel größer ist als das Stapelmaß der Behälter 5. Auf diese Weise
entsteht ein Abstand zwischen dem letzten eingestapelten Behältern 5 und dem letzten
Behälter des Stapels 7 in Größe dieses Abstandes B. Dadurch wird die Abkühlung des
zuletzt eingestapelten Behälters 5 und des untersten Behälters 5 des Stapels 7 verbessert.
Dies kann noch dadurch positiv beeinflusst werden, dass in diesen Spalt
vorzugsweise gekühlte und/oder sterilisierte Luft über Düsen 22 eingeleitet wird.
Die Stangen 19 bilden eine Führung für den wachsenden Stapel 7. Während des
Abtransportes der Stapel 7 nach einem großen Hub der Stangen 19 werden wieder
wenige Behälter 5 in die Führungsteile 17 gestoßen, deren Länge entsprechend
angepasst ist.
Claims (9)
1. Verfahren zum Stapeln von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff, die aus
einer erwärmten Folienbahn in einem Form-/Stanzwerkzeug geformt, ausgestanzt
und aus diesem direkt oder über eine Übergabeeinrichtung in Stapelmagazine
oder in eine Fangplatte überführt und daraus als Stapel entnommen werden,
dadurch gekennzeichnet, dass die sich in den Stapelmagazinen (2) bzw. in der
Fangplatte (16) befindlichen Stapel (7) nach dem Einstapeln eines Behälters (5)
unter Mitnahme dieses Behälters (5) mittels einer von der Übergabeeinrichtung
getrennten Verschiebeeinrichtung (25, 23) um ein Maß (A, B) verschoben werden,
das größer oder gleich dem Abstandsmaß zwischen den gestapelten Behältern (5)
ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass das Verschieben der,
Stapel (7) durch eine kombinierte Stapelentnahme-/Stapelverschiebeeinrichtung,
(25) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass das Verschieben der
Stapel (7) durch eine von der Stapelentnahmeeinrichtung (24) getrennte
Verschiebeeinrichtung (23) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei
einer Verschiebung der Stapel (7) um ein Maß (B), das größer ist als der
Stapelabstand, Luft in den Spalt zwischen dem letzten eingestapelten Behälter (5)
und dem Stapel (7) geblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft gekühlt
und/oder sterilisiert ist.
6. Vorrichtung zum Stapeln von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff zum
Nachschalten an eine Formmaschine, mit Stapelmagazinen oder mit einer
Fangplatte, in die die Behälter direkt aus dem Form-/Stanzwerkzeug oder mittels
einer Übergabeeinrichtung eingestapelt werden, gekennzeichnet durch eine im
Bereich der Eintrittsöffnung der Stapelmagazine (2) bzw. der Fangplatte (16)
angeordnete Stapelverschiebeeinrichtung (23, 25) zum Verschieben der gesamten
Stapel (7), die mit einem pro Takt wirkenden Antrieb verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stapelverschiebeeinrichtung (23) getrennt ist von der Stapelentnahmeeinrichtung
(25).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine kombinierte
Stapelentnahme-/Stapelverschiebeeinrichtung (25).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch Düsen (22)
im Bereich der Eintrittsöffnung der Stapelmagazine (2) bzw. der Fangplatte (16)
zur Zufuhr eines Kühlmediums.
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