Funktionsprinzip einer Kartoniermaschine

Funktionsprinzip einer Kartoniermaschine: Der komplette Prozess von der Zuführung bis zum Verschließen der Kartons
Eine Kartoniermaschine ist ein zentrales Gerät der Verpackungsindustrie und ermöglicht die automatisierte Produktkartonierung. Ihre Funktionsweise basiert auf vier Schlüsselschritten: präzise Zuführung, geordnete Anordnung, effizientes Kartonieren und zuverlässiges Verschließen. Sie kann für die Kartonverpackung verschiedener Produkte wie Arzneimittel, Lebensmittel und Alltagsgegenstände angepasst werden. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise.
I. Kernarbeitsprozess: 6 Schlüsselphasen
Der Betrieb einer Kartoniermaschine ist hochautomatisiert. Alle Komponenten arbeiten koordiniert, um den Kartoniervorgang in der folgenden Reihenfolge abzuschließen:
Kartonzuführung
Die Maschine speichert flache, gefaltete Kartons in einem „Kartontrichter“ und am Boden des Trichters ist ein Zuführmechanismus (z. B. Saugnäpfe, Reibräder) installiert.
Der Zuführmechanismus entnimmt in einer festgelegten Frequenz einzelne flache Kartons aus dem Trichter und befördert sie zur „Kartonformstation“.
An der Formstation dehnen mechanische Schubstangen oder Saugdüsen die flachen Kartons in eine dreidimensionale Form aus (Bildung des Kartonbodens und der Kartonwände) und falten gleichzeitig die Kartonunterkanten vor, um sie für die anschließende Versiegelung vorzubereiten.
Produktzuführung und -sortierung
Je nach Produktform (z. B. Flaschen, Beutel, Blisterpackungen) kommen unterschiedliche Zuführmethoden zum Einsatz:
Für in Flaschen/Kartons verpackte Produkte: Ein Förderband und ein Bahntrennmechanismus ordnen die Produkte in einer geordneten „einreihigen/mehrreihigen“ Konfiguration an, um eine gleichbleibende Anzahl von Produkten pro Karton sicherzustellen (z. B. 3 Medikamentenflaschen pro Karton).
Für beutel-/blattartige Produkte: Vibrationsschalen, Sortierschalen oder Robotergreifer bringen lose Produkte in eine feste Ausrichtung (z. B. Beutelöffnungen nach oben).
Einige Maschinen verfügen in dieser Phase über ein System zur Fehlteilerkennung (z. B. fotoelektrische Sensoren). Wird eine unzureichende Produktanzahl oder eine anormale Produktausrichtung erkannt, unterbricht die Maschine die Zufuhr und löst einen Alarm aus, um eine fehlerhafte Kartonierung zu verhindern.
Produktschieben und -laden
Die sortierten Produkte werden zur „Schiebestation“ befördert, wo eine Schubstange (normalerweise von einem Servomotor mit einer Genauigkeit von ±0,5 mm angetrieben) die Produkte entlang einer festgelegten Bahn sanft in den geformten Karton schiebt.
Um zu verhindern, dass sich der Karton durch die Extrusion verformt, wird die Schubgeschwindigkeit mit der Fördergeschwindigkeit des Kartons synchronisiert (wenn sich der Karton beispielsweise mit 10 m/min bewegt, wird die Schubgeschwindigkeit ebenfalls auf 10 m/min eingestellt). Gleichzeitig ist im Karton eine weiche Auskleidung oder Führungsstruktur vorinstalliert, um die Reibung zu verringern.
Klappenfalten & Vorversiegeln
Nachdem die Produkte eingefüllt wurden, werden die „oberen Klappen“ des Kartons (normalerweise in innere und äußere Klappen unterteilt) zunächst durch einen mechanischen Faltmechanismus gefaltet: Die inneren Klappen werden nach innen gebogen, um sich an die Kartonwände anzupassen, und die äußeren Klappen bedecken dann die inneren Klappen, um eine „doppelschichtige versiegelte Struktur“ zu bilden.
Einige Maschinen fügen in diesem Stadium eine „Vorbeschichtung mit Schmelzklebstoff“ (für Szenarien, die eine Versiegelung mit Klebstoff erfordern) oder eine „Faltverstärkung“ (für starre Kartonmaterialien, um flache Falze ohne Rückprall zu gewährleisten) hinzu.
Endversiegelung
Je nach Kartondesign gibt es zwei Hauptverschlussmethoden:
Klebeversiegelung : Eine Heißklebepistole oder ein Sprühmechanismus für wasserbasierten Klebstoff trägt eine feste Klebstoffmenge auf die Klebefläche der Lasche auf (die Klebstoffdosierung ist präzise steuerbar, z. B. 0,1 g pro Karton). Ein Andruckrad verdichtet die Laschen anschließend, um eine feste Haftung zu gewährleisten (die Abziehfestigkeit beträgt typischerweise ≥ 5 N/25 mm).
Schnapp-/Einsteckversiegelung : Bei Kartons mit integrierten Druckknöpfen oder Einstecklaschen drücken mechanische Paddel die Laschen in die Schnappposition oder drücken auf die Schnappstruktur, um die Versiegelung abzuschließen. Es sind keine zusätzlichen Verbrauchsmaterialien erforderlich, sodass sich diese Methode für umweltfreundliche Verpackungen eignet.
Nach dem Verschließen wird eine „Versiegelungsprüfung“ (z. B. per Vision-Sensor) durchgeführt. Werden Probleme wie fehlender Klebstoffauftrag oder falsch ausgerichtete Laschen erkannt, schleust die Maschine den fehlerhaften Karton automatisch in einen Abfallkanal.
Transport und Stapelung fertiger Produkte
Qualifizierte Kartonprodukte werden über ein Förderband zur nächsten Stufe (z. B. Kodierung, Kartonverpackung) befördert. Einige Maschinen verfügen über einen „automatischen Stapelmechanismus“, der fertige Produkte in einer festgelegten Menge (z. B. 10 Kartons pro Stapel) sauber stapelt und so die anschließende manuelle oder robotergestützte Kartonverpackung erleichtert.
II. Kernkomponenten und ihre funktionale Abstimmung
Der effiziente Betrieb einer Kartoniermaschine beruht auf der Koordination von Schlüsselkomponenten, deren Funktionen den Kernanforderungen des oben genannten Prozesses entsprechen:

III. Betriebsunterschiede zwischen Kartoniermaschinentypen
Basierend auf Produktformen und Kartonieranforderungen werden Kartoniermaschinen in „horizontale Kartoniermaschinen“ und „vertikale Kartoniermaschinen“ unterteilt, wobei sich ihre Arbeitsprozesse geringfügig unterscheiden:
Horizontale Kartoniermaschine : Kartons werden horizontal platziert und Produkte seitlich in den Karton geschoben. Sie eignet sich für Flaschen-, Karton- und Blisterverpackungen (z. B. Blisterpackungen, Kosmetikboxen). Zu den Vorteilen zählen hohe Kartonstabilität und ein breites Spektrum an Produktgrößen.
Vertikale Kartoniermaschine : Die Kartons werden vertikal (mit der Öffnung nach oben) platziert, und die Produkte fallen von oben in den Karton. Sie eignet sich für Beutel- und Granulatprodukte (z. B. Waschmittel, Snackbeutel). Zu den Vorteilen zählen der geringe Platzbedarf und die höhere Kartoniergeschwindigkeit (bis zu 300 Kartons pro Minute).
Durch den oben beschriebenen Prozess ermöglicht eine Kartoniermaschine die vollautomatische Umwandlung von „losen Produkten“ in „versiegelte, kartonierte Fertigprodukte“. Dadurch wird die Verpackungseffizienz deutlich verbessert (5-10 Mal höher als beim manuellen Kartonieren) und gleichzeitig die Genauigkeit und Konsistenz des Kartonierens gewährleistet. Sie ist eines der Kerngeräte moderner Verpackungsproduktionslinien.