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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Verpackungseinheiten gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Für die Verarbeitung, Zusammenstellung, Gruppierung und Verpackung von Artikeln wie bspw. Getränkebehältern gibt es unterschiedliche Verpackungsarten, bspw. die Zusammenfassung der Artikel bzw. Behälter zu tragbaren, relativ handlichen Verpackungseinheiten oder Gebindeeinheiten. So werden bspw. Getränkebehälter meist mittels Schrumpffolien zu Gebinden von vier, sechs oder mehr Behältern zusammengefasst und verpackt. Die Herstellung von Gebinden ist meist unumgänglich, da sie die häufigste Variante von Verkaufseinheiten für Getränkebehälter oder Flaschen aus PET-Kunststoff darstellen. Die Gebinde werden für den Transport teilweise nochmals zusammengefasst und/oder in Lagen zusammengestellt und palettiert.
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Bei der Herstellung von bekannten Gebindearten sind spezifische Fertigungsschritte erforderlich, um die üblicherweise eingesetzten Schrumpffolien verarbeiten zu können. Diese Fertigungsschritte erfordern einen relativ hohen Energieeinsatz. Zudem verursacht die verwendete Folie Kosten zur Herstellung, zur Bereitstellung, zur Handhabung sowie zur späteren Entsorgung, da sie nach dem Verkauf nicht mehr benötigt wird. Auch die Maschinenausstattung zur Bereitstellung der sog. Folieneinschlagmodule und anderer Handhabungsstationen verursacht hohe Investitionskosten. Schließlich erfordert auch die Bereitstellung des sog. Schrumpftunnels, bei dem die um die Gebinde geschlagene Folie mittels Heißluftbeaufschlagung um die Behälter geschrumpft wird, einen relativ hohen Kapitaleinsatz.
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Eine Variante, bei der grundsätzlich auf den Einsatz von Schrumpffolien verzichtet werden kann, sind sog. Umreifungsgebinde. Hierbei werden die Behälter mittels sog. Umreifungsbänder zu einem Gebinde zusammengefasst und miteinander verbunden. In kontinuierlich oder taktweise arbeitenden Umreifungsmaschinen werden Behälter, Artikel oder Flaschen zu Formationen gruppiert und dann mit Hilfe von Umreifungsaggregaten mit einem Band oder mit mehreren Bändern umreift. Typische Formationen können bspw. 1 × 2-Anordnungen (zwei Behälter in Reihe), 2 × 2-Anordnungen (vier Behälter im Quadrat oder in Rautenformation), 3 × 2-, 4 × 3- oder grundsätzlich auch variable n × m-Anordnungen sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Ausbildung von Verpackungseinheiten, bei denen mindestens zwei Artikel, vorzugsweise Flaschen, durch eine Umverpackung aus Papier oder Karton zusammengefasst werden. Insbesondere betrifft dies sogenannte over-the-top-open (OTO) Verpackungen. Dabei handelt es sich um Verpackungseinheiten, bei denen beispielsweise zwei bis sechs Flaschen teilweise mit einem Umverpackungsmaterial aus Papier oder Karton umhüllt werden. Das Umverpackungsmaterial wird auf der Oberseite teilweise überlappend angeordnet und mit einem Klebeband oder Heißleim verschlossen.
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Für die Verbindung der überlappenden Bereiche des Umverpackungsmaterials wird dabei insbesondere ein Klebemittel verwendet, das in der Regel einen Kunststoffanteil enthält, was die Entsorgung der Umverpackung erschwert. Die Verwendung von wasserbasierenden Klebemitteln ist in der Regel aufgrund der langen Trocknungsdauer ungeeignet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verpackungseinheiten mit einer Umverpackung aus Papier oder Karton herzustellen, bei der vorzugsweise komplett auf kunststoffhaltige Verbindungsmittel verzichtet werden kann.
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Die obige Aufgabe wird durch eine Verpackungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Verpackungseinheiten gelöst, die die Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsvorrichtung zur Herstellung von Verpackungseinheiten. Eine Verpackungseinheit umfasst eine Artikelanordnung aus mindestens zwei Artikeln, welche mindestens zwei Artikel durch mindestens eine Umverpackung zusammengefasst sind. Insbesondere werden die Artikel durch die Umverpackung mechanisch zusammengehalten.
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Die Umverpackung wird vorzugsweise aus einem Umverpackungsmaterial gebildet, das zumindest teilweise aus Papiermaterial oder Kartonmaterial gebildet wird und die Artikelanordnung teilweise umhüllt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Umverpackungsmaterial um ein reines Papiermaterial oder Kartonmaterial, das keine Kunststoffanteile enthält, wodurch Verpackungseinheiten in besonders umweltfreundlicher Weise hergestellt werden können.
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Die Verpackungsvorrichtung kann jedoch auch zur Verarbeitung eines Umverpackungsmaterials mit Kunststoffanteil verwendet werden, beispielsweise um ein mit Kunststoff beschichtetes Papiermaterial oder Kartonmaterial, einen Papier-Kunststoff-Verbundmaterial o.ä. zu verarbeiten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei der Umverpackung um eine sogenannte OTO-Verpackung (OTO: over the top open) handelt. Dabei ist das Umverpackungsmaterial derart um die Artikelanordnung angeordnet, dass zwei einander gegenüberliegende erste Seiten der Verpackungseinheit durch freiliegende Außenmantelflächen der Artikel gebildet werden, während die jeweils zwischen den ersten Seiten angeordneten zweiten Seitenflächen der Verpackungseinheit durch Umverpackungsmaterial gebildet werden, welches jeweils Außenmantelflächen der Artikel nach außen hin abdeckt. Die Oberseiten und die Unterseiten der Artikel sind vorzugsweise ebenfalls durch Umverpackungsmaterial bedeckt.
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Bei den Artikeln handelt es sich vorzugsweise um Getränkebehälter, insbesondere Flaschen aus PET oder einem anderen geeigneten Kunststoff, um Dosen aus Kunststoff und/oder Aluminium o.ä. Die Verpackungsvorrichtung ist jedoch auch geeignet, andere geeignete Artikel in einer entsprechenden Umverpackung als Verpackungseinheiten oder Gebinde zusammenzufassen.
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Vorzugsweise werden mindestens zwei identisch ausgebildete Artikel in einem Einteilmodul o.ä. als Artikelgruppe zusammengestellt und vermittels einer Umverpackung zu Verkaufseinheiten oder Verpackungseinheiten zusammengefasst. Durch Zusammenstellung von unterschiedlich ausgebildeten Artikeln können sogenannte Mischgebinde erzeugt werden.
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Die Verpackungsvorrichtung umfasst eine Applikationseinrichtung zum Anbringen des Umverpackungsmaterial an der Artikelanordnung und weiterhin eine Ultraschallfügevorrichtung zur Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen mindestens zwei einander zumindest teilweise überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials.
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Die Ultraschallfügevorrichtung umfasst mindestens ein Ambosswerkzeug und eine Sonotrode, wobei das Ambosswerkzeug dazu ausgebildet ist, zwischen mindestens zwei von dem Umverpackungsmaterial teilweise umhüllte Artikel der Artikelanordnung zumindest teilweise eingeführt und angeordnet zu werden und wobei die Sonotrode dazu ausgebildet ist, mit dem mindestens einen zumindest teilweise zwischen den Artikeln angeordneten Ambosswerkzeug zur Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen den mindestens zwei zumindest teilweise überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials mit diesen zusammenzuwirken.
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Zur Ausbildung von Verpackungseinheiten mit OTO-Verpackung ist vorgesehen, dass die Applikationseinrichtung als Falteinrichtung ausgebildet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Faltvorrichtung dazu ausgebildet, freie Endbereiche des Umverpackungsmaterials auf einer Oberseite der Artikel zumindest teilweise überlappendend anzuordnen.
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Zuerst werden in einem Einteilmodul o.ä. Artikel in gewünschter Zusammenstellung gruppiert. Anschließend wird die Artikelanordnung auf dem Umverpackungsmaterial angeordnet und seitlich überstehendes Umverpackungsmaterial wird vermittels der als Falteinrichtung ausgebildeten Applikationseinrichtung teilweise nach oben gefaltet, so dass es vorzugsweise an den zugeordneten nach außen weisenden Außenmantelflächen der Artikel im Bereich der zweiten Seitenflächen der auszubildenden Verpackungseinheit anliegt.
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Die Falteinrichtung wird beispielsweise durch eine erste Faltstange und eine zweite Faltstange gebildet. Die auf dem Umverpackungsmaterial angeordnete Artikelanordnung wird anfangs vorzugsweise derart angeordnet, dass die erste Faltstange und die zweite Faltstange seitlich einander gegenüberliegend jeweils einer der auszubildenden zweiten Seitenflächen zugeordnet in einer Ebene unterhalb des Umverpackungsmaterials befinden.
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Durch eine nach oben gerichtete Bewegung der Faltstangen werden die zweiten Seitenflächen der Umverpackung ausgebildet.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Umverpackungsmaterial vorbereitete Knickkanten aufweist, die das Falten des Umverpackungsmaterials unterstützen, so dass beim Falten definierte Kanten entstehen.
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Anschließend werden zur Ausbildung der fertigen Umverpackung zwei Schichten des Umverpackungsmaterials oberhalb der Artikel einander teilweise überlappend angeordnet und miteinander verbunden. Die überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials werden insbesondere unter Ausbildung einer Fügeverbindung aneinander fixiert, wobei hierfür ein Ultraschweißverfahren Verwendung findet, insbesondere ein Ultrareibschweißverfahren.
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Hierfür wird eine Sonotrode der Ultraschallfügevorrichtung benachbart zu den zumindest teilweise überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials, insbesondere oberhalb der überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials,
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Zur Ausbildung der Fügeverbindung wird das Ambosswerkzeug der Ultraschallfügevorrichtung zwischen mindestens zwei Artikel der mit Umverpackungsmaterial teilweise umhüllten Artikelanordnung eingeführt und benachbart zu den zumindest teilweise überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials angeordnet. Insbesondere wird das Ambosswerkzeug über eine der nicht von Umverpackungsmaterial bedeckten Seitenflächen zwischen die Artikel der Artikelzusammenstellung eingeführt und vorzugsweise zwischen benachbarten Artikelreihen hindurchgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Ambosswerkzeug dazu ausgebildet ist, in einem oberen Bereich zwischen mindestens zwei Artikeln eingeführt zu werden. Vorzugsweise werden die Artikeln durch Flaschen gebildet, welche in einem oberen Bereich Flaschenhälse mit einer reduzierten Querschnittsfläche aufweisen, so dass in dem oberen Bereich zwischen den benachbarten Flaschen ein Abstand ausgebildet ist. Das Ambosswerkzeug wird insbesondere in diesen Abstand eingeschoben.
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Die Anordnung des Ambosswerkzeugs zwischen den Artikeln der Artikelzusammenstellung erfolgt hierbei beispielsweise zu einem Zeitpunkt, an dem das Umverpackungsmaterial noch nicht durch die Applikationseinrichtung in seine endgültige Form gebracht wurde.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Anordnung des Ambosswerkzeugs im zeitlichen Zusammenhang mit dem Anbringen und Handhaben des Umverpackungsmaterials an der Artikelzusammenstellung erfolgen. Auch kann das Umverpackungsmaterial zuerst in seine im Wesentlichen endgültige Form gebracht werden, bevor das Ambosswerkzeug zwischen den Artikeln der Artikelzusammenstellung angeordnet wird, wobei das Ambosswerkzeug über einen Bereich eingeführt wird, an dem kein Umverpackungsmaterial an den Artikeln der Artikelzusammenstellung angeordnet ist.
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Die Sonotrode der Ultraschallfügevorrichtung ist gemäß einer Ausführungsform in der Höhe einstellbar ausgebildet, so dass die Sonotrode vermittels Höheneinstellung an der mit dem Umverpackungsmaterial teilweise umhüllten Artikelzusammenstellung positioniert werden kann. Insbesondere wird die Sonotrode dabei dem Ambosswerkzeug zugeordnet, welches teilweise zwischen zwei Artikeln und im Bereich der überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials positioniert ist. Dabei wird die Sonotrode insbesondere oberhalb der Artikelzusammenstellung, oberhalb des zwischen den Artikeln angeordneten Ambosswerkzeugs und oberhalb der überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials angeordnet.
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Vorzugsweise wird die Anordnung von überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials dabei zwischen dem Ambosswerkzeug und der Sonotrode geklemmt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Sonotrode in seitlich verfahrbar ausgebildet und/oder angeordnet sein, so dass die Sonotrode vermittels einer seitlichen Zustellbewegung in geeigneter Position oberhalb der mit dem Umverpackungsmaterial teilweise umhüllten Artikelzusammenstellung angeordnet werden kann. Durch Beaufschlagen der überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials mit Ultraschallschwingung das ein Zusammenfügen und Verbinden der Schichten.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Ambosswerkzeug und der Sonotrode ein Druck erzeugt wird, beispielsweise werden diese über eine Zustellbewegung gegeneinandergepresst, um den Ultraschweiß- Prozess zu unterstützen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Ultraschallfügevorrichtung eine Befeuchtungseinrichtung zugeordnet ist, mit der das Umverpackungsmaterial zumindest Bereich der mindestens zwei teilweise überlappenden Schichten beispielsweise mit Wasser oder Wasserdampf angefeuchtet wird, um den Fügeprozess weiter zu begünstigen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Ambosswerkzeug derart ausgebildet ist, dass es zeitgleich zwischen Artikeln von mindestens zwei Artikelanordnungen angeordnet werden kann und/oder eingreifen kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ambosswerkzeug zweiteilig ausgebildet ist, so dass innerhalb der Verpackungsvorrichtung eine mehrbahnige, insbesondere mindestens zweibahnige, Bearbeitung von Artikelzusammenstellungen möglich ist. Beispielsweise wird das Ambosswerkzeug durch zwei gegeneinander zustellbare Ambossteile gebildet.
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Die zwei synchron verarbeiteten von Verpackungsmaterial teilweise umhüllte Artikelanordnungen befinden sich hierbei innerhalb der Verpackungsvorrichtung in einer Anordnung, bei der die nicht von Umverpackungsmaterial bedeckten ersten Seiten der Artikelanordnungen unmittelbar benachbart und einander gegebenenfalls kontaktierend angeordnet sind, während jeweils zwei durch das Verpackungsmaterial bedeckte zweiten Seitenflächen im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, insbesondere in einer gemeinsamen Vertikalebene.
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Die beiden Ambossteile werden von einander gegenüberliegenden ersten Seiten in die zwei nebeneinander angeordneten Artikelanordnungen eingeführt. Insbesondere werden die Ambossteile jeweils in den Bereich zwischen den Flaschenhälsen eingeschoben.
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Die Ultraschallfügevorrichtung kann beispielsweise eine Sonotrode umfassen, die dazu ausgebildet ist, mit den beiden Ambossteilen des Ambosswerkzeugs zur Herstellung der Fügeverbindungen beider Verpackungseinheiten zeitgleich zusammenzuwirken. Alternativ kann die Verpackungsvorrichtung auch zwei Sonotroden umfassen, wobei jeweils eine Sonotrode einem Ambossteil zugeordnet wird.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein Ambosswerkzeug mindestens zwei Artikelanordnungen zugeordnet und dabei zwischen Artikeln beider Artikelanordnungen angeordnet werden kann. Auch hierbei sind die mit Umverpackungsmaterial teilweise umhüllten Artikelanordnungen derart nebeneinander angeordnet, dass jeweils eine freie erste Seite einer ersten Artikelanordnung an eine freie erste Seite einer zweiten Artikelanordnung angrenzt.
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Das Ambosswerkzeug wird über die der zweiten Artikelanordnung gegenüberliegende freie erste Seite der ersten Artikelanordnung eingeführt und zwischen den Artikeln der ersten Artikelanordnung hindurchgeführt. Durch weiteres Verschieben wird das Ambosswerkzeug nunmehr auch zwischen den Artikeln der zweiten Artikelanordnung hindurchgeführt und somit bereichsweise zwischen Artikeln der ersten Artikelanordnung und bereichsweise zwischen Artikeln der zweiten Artikelanordnung positioniert.
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Die Sonotrode wird an entsprechender Position oberhalb beider Artikelanordnungen angeordnet und die Fügeverbindungen werden durch Beaufschlagung der jeweils überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials oberhalb der Artikel der beiden Artikelanordnungen hergestellt.
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Mit der erfindungsgemäßen Verpackungsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit Verpackungseinheiten mit einer Umverpackung hergestellt werden, bei der die Umverpackung komplett aus Papier oder Karton besteht und auch für die Ausbildung von Fügeverbindungen kein anderes Kunststoffanteile enthaltendes Befestigungsmittel verwendet werden muss. Insbesondere kann auf die Verwendung eines Klebstoffes zum Verbinden von freien Endbereichen des Umverpackungsmaterials verzichtet werden. Die Verpackungsvorrichtung ist aufgrund fehlender Beleimung deutlich sauberer.
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Eine Ausführungsform kann vorsehen, dass das zwischen den Artikeln angeordnete Ambosswerkzeug im Rahmen oder nach Abschluss des Fügeprozesses zum Anheben der fertigen Verpackungseinheit genutzt werden kann. Damit kann das Herstellen der Fügeverbindung und das Verbringen der Verpackungseinheit für die nachfolgende Handhabung kombiniert und zeitlich optimiert werden, wodurch die Taktzeiten bei der Herstellung und der weiteren Handhabung der Verpackungseinheiten reduziert werden können.
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Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
- 1 bis 6 zeigen jeweils schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungseinheiten.
- 7 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung.
- 8 und 9 zeigen zwei verschiedene seitliche Ansichten einer erfindungsgemäß hergestellten Verpackungseinheit.
- 10 bis 13 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung.
- 14 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Verpackungsvorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Verpackungseinheiten ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
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Die schematischen Darstellungen der 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung 1 und ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungseinheiten 20.
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Eine Verpackungseinheit 20 umfasst eine Artikelanordnung 21 aus mindestens zwei Artikeln 22 in einer Umverpackung 25.
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Die Umverpackung 25 wird vorzugsweise aus einem Umverpackungsmaterial 26 gebildet, das die Artikelanordnung 21 teilweise umhüllt und insbesondere mechanisch zusammenhält. Insbesondere handelt es sich bei dem Umverpackungsmaterial 26 um ein reines Papiermaterial oder Kartonmaterial, das keine Kunststoffanteile enthält.
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Die Verpackungsvorrichtung 1 kann jedoch auch zur Verarbeitung eines Umverpackungsmaterials 26 mit Kunststoffanteil verwendet werden, beispielsweise um ein mit Kunststoff beschichtetes Papiermaterial oder Kartonmaterial, einen Papier-Kunststoff-Verbundmaterial o.ä.
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Beispielsweise handelt es sich bei der Umverpackung 25 um eine sogenannte OTO- Verpackung (over the top open- Verpackung) 27, wie sie in den 8 und 9 beispielhaft dargestellt ist.
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Die 8 und 9 zeigen zwei verschiedene seitliche Ansichten einer erfindungsgemäß hergestellten Verpackungseinheit 20, insbesondere zeigt 8 eine erste seitliche Ansicht einer Verpackungseinheit 20 und 9 zeigt eine zweite seitliche Ansicht einer um 90 Grad gedrehten Verpackungseinheit 20.
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Die Verpackungseinheit 20 umfasst eine Artikelanordnung 21 aus sechs Flaschen 23, die in zwei parallelen Dreierreihen angeordnet sind. Das Umverpackungsmaterial 26 der OTO-Verpackung 27 ist dabei derart um die Artikelanordnung 21 angeordnet, dass die ersten Seiten 31 der Verpackungseinheit 20 jeweils durch zwei Flaschen 23 gebildet werden, die nicht durch Umverpackungsmaterial 26 bedeckt sind (8), während die anderen beiden zweiten Seitenflächen 32 der Verpackungseinheit 20 durch Verpackungsmaterial 26 gebildet werden, welches die nach außen weisenden Mantelflächen der Dreierreihe der Flaschen 23 bedeckt (9).
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In 8 ist dargestellt, dass zwei Schichten des Umverpackungsmaterials 26 auf der Oberseite der Verpackungseinheit 20 einander überlappend angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten des Umverpackungsmaterials 26 zumindest bereichsweise eine Fügeverbindung 40 ausgebildet ist, die insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Verpackungsvorrichtung 1 und/oder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
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Bei den Artikeln 22 handelt es sich vorzugsweise um Getränkebehälter, insbesondere Flaschen 23 aus PET oder einem anderen geeigneten Kunststoff oder Dosen aus Kunststoff und/oder Aluminium o.ä. Die Verpackungsvorrichtung 1 ist jedoch auch geeignet, andere geeignete Artikel 22 in einer entsprechenden Umverpackung 25 als Verpackungseinheiten 20 oder Gebinde zusammenzufassen.
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Zur Herstellung der Verpackungseinheiten 20 können mindestens zwei gleichartige oder auch mindestens zwei identisch ausgebildete Artikel 22 als Artikelgruppe 21 bereitgestellt werden. Durch Zusammenstellung von unterschiedlich ausgebildeten Artikeln 22 können sogenannte Mischgebinde erzeugt werden.
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An einer beispielsweise in einem Einteilmodul (nicht dargestellt) zusammengestellte Artikelanordnung 21 wird durch eine Applikationseinrichtung 8 ein Umverpackungsmaterial 26 angeordnet.
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Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform wird die Artikelanordnung 21 auf das Umverpackungsmaterial 26 aufgesetzt und das Umverpackungsmaterial 26 wird vermittels einer als Falteinrichtung 2 ausgebildeten Applikationseinrichtung 8 teilweise nach oben gefaltet, so dass das Umverpackungsmaterial 26 bereichsweise an nach außen weisenden Außenmantelflächen der Flaschen 23 im Bereich der zweiten Seitenflächen 32 (vergleiche 9) anliegt.
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Die Falteinrichtung 2 wird beispielsweise durch eine erste Faltstange 3 und eine zweite Faltstange 4 gebildet. Die auf dem Umverpackungsmaterial 26 angeordnete Artikelanordnung 21 wird anfangs vorzugsweise derart angeordnet, dass sich die erste Faltstange 3 und die zweite Faltstange 4 seitlich einander gegenüberliegend und jeweils einer der auszubildenden zweiten Seitenflächen 32 zugeordnet in einer Ebene unterhalb des Umverpackungsmaterials 26 befinden. Durch eine nach oben gerichtete Bewegung der Faltstangen 3 und 4 werden die zweiten Seitenflächen 32 der Umverpackung 25 ausgebildet.
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Die Verpackungseinrichtung 1 umfasst weiterhin eine Ultraschallfügevorrichtung 5 zur Ausbildung einer Fügeverbindung 40 zwischen mindestens zwei einander zumindest teilweise überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials 26 (vergleiche 8). Die Ultraschallfügevorrichtung 5 umfasst hierfür mindestens ein Ambosswerkzeug 6 und mindestens eine Sonotrode 7.
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Wie in 1 sowie in der um 90 Grad gedrehten Ansicht gemäß 2 dargestellt ist, wird das Ambosswerkzeug 6 dabei zumindest teilweise zwischen den Flaschen 23 der Artikelanordnung 21 angeordnet, insbesondere wird das Ambosswerkzeug 6 zumindest teilweise zwischen den Flaschen 23 der beiden parallelen Dreiherreihen im Bereich der Flaschenhälse 35 eingeschoben. Die Flaschen 23 weisen im Bereich der Flaschenhälse 35 eine gegenüber dem Flaschenkörper 36 reduzierte Querschnittsfläche auf, so dass zwischen benachbarten Flaschen 23 im Bereich der Flaschenhälse 35 jeweils ein Abstand A ausgebildet ist.
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Die Anordnung des Ambosswerkzeugs 6 zwischen den Flaschen 23 erfolgt hierbei beispielsweise zu einem Zeitpunkt, an dem das Umverpackungsmaterial 26 noch nicht durch Falten mit Hilfe der Falteinrichtung 2 in seine endgültige Form gebracht wurde.
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Die schematische Ansicht der 3 zeigt das weitere Hochfalten der zweiten Seitenflächen 32 durch die Falteinrichtung 2 bis zur vertikalen Ausrichtung und Anordnung der zweiten Seitenflächen 32. Weiterhin ist in 3 die Sonotrode 7 der Ultraschallfügevorrichtung 5 dargestellt.
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Gemäß den 4 und 5 (5 zeigt eine um 90 Grad gedrehte Ansicht der Darstellung gemäß 4) werden die nach oben über die Flaschen 23 hinausragenden Bereiche des Umverpackungsmaterials 26 durch die Faltstangen 3,4 nach unten in Richtung der Oberseite der Flaschen 23 gefaltet, wobei die einander gegenüberliegenden Randbereiche 33, 33-1, 33-2 des Umverpackungsmaterials 26 zumindest teilweise einander überlappend oberhalb der Flaschen 23 angeordnet werden.
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Insbesondere wird zuerst der Randbereich 33-1 vermittels der ersten Faltstange 3 nach unten gefaltet und anschließend wird der gegenüberliegende Randbereich 33-2 mit der zweiten Faltstange 4 nach unten gefaltet, so dass sich der Randbereich 33-2 zumindest teilweise überlappend oberhalb des Randbereichs 33-1 befindet.
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Insbesondere wird durch die teilweise überlappenden Randbereiche 33-1, 33-2 ein sogenannter Überlappungsbereich oberhalb des zwischen den Flaschen 23 angeordneten Ambosswerkzeugs 6 ausgebildet.
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Im zeitlichen Zusammenhang mit dem Falten der Randbereiche 33 oder anschließend an das Falten der Randbereiche 33 wird die Sonotrode 7 oberhalb der überlappenden Randbereiche 33 und somit oberhalb des Ambosswerkzeugs 6 angeordnet. Durch Beaufschlagen der überlappenden Randbereiche 33 mit Ultraschallschwingung erfolgt ein Zusammenfügen und Verbinden der Randbereiche 33 über ein sogenanntes Ultraschall- Schweißverfahren, insbesondere über ein sogenanntes Ultraschallreibschweißverfahren.
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Zusätzlich können das Ambosswerkzeug 6 und die Sonotrode 7 gegeneinandergepresst werden, um den Ultraschweiß- Prozess zu unterstützen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Ultraschallfügevorrichtung 5 eine Befeuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) zugeordnet ist, mit der das Umverpackungsmaterial 26 zumindest im Überlappungsbereich der beiden Randbereiche 33-1, 33-2 beispielsweise mit Wasser oder Wasserdampf angefeuchtet wird, um den Fügeprozess weiter zu begünstigen.
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Nach Abschluss des Fügeprozesse wird das Ambosswerkzeug 6 durch seitliches Verfahren o.ä. aus der fertig gestellten Verpackungseinheit 20 herausgezogen. Die Verpackungseinheit kann nunmehr der weiteren Handhabung zugeführt werden, beispielsweise einer Palettiervorrichtung o.ä.
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Die 7 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung 1, bei der eine mehrbahnige Verarbeitung erfolgt, insbesondere erfolgt eine synchrone zweibahnige Herstellung von Verpackungseinheiten 20. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ambosswerkzeug 5 zweiteilig ausgebildet ist und insbesondere zwei gegeneinander zustellbare Ambossteile 6-1 und 6-2 umfasst.
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Die zwei synchron verarbeiteten von Verpackungsmaterial 26 teilweise umhüllte Artikelanordnungen 21 befinden sich in der Verpackungsvorrichtung 1 insbesondere in einer Anordnung, bei der die nicht von Umverpackungsmaterial 26 bedeckten ersten Seiten 31 unmittelbar benachbart und einander gegebenenfalls kontaktierend angeordnet sind, während jeweils zwei durch das Verpackungsmaterial 26 bedeckte zweiten Seitenflächen 32 im Wesentlichen in einer Ebene, insbesondere einer gemeinsamen Vertikalebene, angeordnet sind.
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Die Ambossteile 6-1 und 6-2 werden von einander gegenüberliegenden Seiten in die zwei nebeneinander angeordneten, von Verpackungsmaterial 26 teilweise umhüllten Artikelanordnungen 21 eingeführt, insbesondere im Bereich des Abstands A zwischen den Flaschenhälsen 35.
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Nunmehr kann beispielsweise eine Sonotrode 7 verwendet werden, die dazu ausgebildet ist, mit den beiden Ambossteilen 6-1, 6-2 des Ambosswerkzeugs 6 zur Herstellung der Fügeverbindungen (nicht sichtbar) beider Verpackungseinheiten 20 zeitgleich zusammenzuwirken. Alternativ kann die Verpackungsvorrichtung 1 auch zwei Sonotroden (nicht dargestellt) umfassen, wobei jeweils eine Sonotrode einem Ambossteil 6-1, 6-2 zugeordnet ist.
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Die 10 bis 13 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung 1. Zur Beschreibung der Bezugszeichen wird insbesondere auf die Beschreibung zu den 1 bis 6 verwiesen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 6 erfolgt bei der hier dargestellten Ausführungsform zuerst das Falten des Umverpackungsmaterials 26 in die gewünschte Endform (siehe 10 bis 12). Erst daran anschließend wird das Ambosswerkzeug 6 über die offene erste Seite 31 zwischen die Flaschen 23 eingeführt und eine Sonotrode 7 oberhalb der überlappenden Randbereiche 33 angeordnet, um die Fügeverbindung zwischen den überlappenden Randbereichen 33 auf der Oberseite der Verpackungseinheit herzustellen (13).
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Die schematische Ansicht der 14 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Verpackungsvorrichtung 1 zur synchronen Herstellung von mindestens zwei Verpackungseinheiten. Hierbei ist das Ambosswerkzeug 6 derart ausgebildet, dass es zwischen die Flaschen 23 von mindestens zwei nebeneinander angeordneten von Umverpackungsmaterial 26 teilweise umhüllte Artikelanordnungen 21 eingeführt werden kann.
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Insbesondere sind die von Umverpackungsmaterial 26 teilweise umhüllten Artikelanordnungen 21 analog zur Beschreibung zu 7 derart nebeneinander angeordnet, dass jeweils eine freie erste Seite 31 der einen, nachfolgend als erste bezeichneten Artikelanordnung 21-1, an eine freie erste Seite 31 der anderen, nachfolgend als zweite bezeichneten Artikelanordnung 21-2, angrenzt.
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Das Ambosswerkzeug 6 wird über die freie erste Seite 31 der ersten Artikelanordnung 21-1 eingeführt und zwischen den Flaschen 23 beider Artikelanordnugnen 21-1, 23-2 durchgeführt. Die Sonotrode 7 wird an entsprechender Position oberhalb beider Artikelanordnungen 21-1, 21-2 angeordnet und durch Beaufschlagung von überlappenden Schichten des Umverpackungsmaterials 26, ggf. in Verbindung mit Druck, welcher insbesondere durch eine Zustellbewegung von Ambosswerkzeug 6 und Sonotrode 7 erzeugt werden kann, wird in oben beschriebener Weise jeweils eine Fügeverbindung (nicht sichtbar) zwischen zwei Schichten des jeweils die Artikelanordnungen 21-1, 21-2 umgebenden Umverpackungsmaterials 26 erzeugt.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Figuren, einschließlich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind.
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Wenn auch im Zusammenhang der Figurenbeschreibung generell von „schematischen“ Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt maßstabsgerechten Größenverhältnissen der Artikel und/oder Teilen der Verpackungsvorrichtung, der Verpackungseinheit oder anderer gezeichneter Elemente in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser somit, anhand der konkreter erläuterten Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der konkreter erläuterten Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verpackungsvorrichtung
- 2
- Falteinrichtung
- 3
- erste Faltstange
- 4
- zweite Faltstange
- 5
- Ultraschallfügevorrichtung
- 6
- Ambosswerkzeug
- 6-1,6-2
- Ambossteil
- 7
- Sonotrode
- 8
- Applikationseinrichtung
- 20
- Verpackungseinheit
- 21
- Artikelanordnung
- 22
- Artikel
- 23
- Flasche
- 25
- Umverpackung
- 26
- Umverpackungsmaterial
- 27
- OTO- Verpackung (over the top open- Verpackung)
- 31
- erste Seiten
- 32
- zweite Seitenflächen
- 33, 33-1, 33-2
- Randbereich
- 35
- Flaschenhals
- 36
- Flaschenkörper
- 40
- Fügeverbindung
- A
- Abstand