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Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen der Quersiegelwerkzeuge in Verpackungsmaschinen
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durch, dass beide Quersiegelwerkzeuge von gesondert beaufschlagten Kolben bewegt wurden, erfolgte die Bewegung der beiden Backen vielfach nicht vollkommen synchron, was für schnellaufende Verpackungsmaschinen ein grosser Nachteil ist. Auch war es bei den bekannten Vorrichtungen sehr schwierig, den gewünschten Pressdruck zwischen den Quersiegelwerkzeugen genau einzustellen, da dazu die Einflüsse mehrerer Zylinder bzw. ihrer Druckmittelleitungen zu berücksichtigen waren.
Schliesslich stellten bei den bekannten Vorrichtungen die Teile, die mit den Quersiegelwerkzeugen auf-und abbewegt wurden, eine relativ grosse Masse dar, wodurch nicht nur der Energieaufwand sehr gross war, sondern auch der Vergrö- sserung der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine Grenzen gesetzt wurden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung anzugeben, die äusserst einfach und leicht in ihrer Konstruktion ist und dabei dennoch grosse Pressdrücke zwischen den Quersiegelbacken erzeugen kann. Vor allem aber soll durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen werden, die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine und damit ihre Leistung beträchtlich zu erhöhen. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung soll eine geschlossene, staubfreie Konstruktion sein, die praktisch wartungsfrei arbeitet und keine Verschleissteile aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung dadurch, dass auch der Zylinder in Richtung der Schliessbewegung horizontal verschieblich gelagert ist, und dass am Zylinder in an sich bekannter Weise das zweite Quersiegelwerkzeug befestigt ist. Es bewegen sich dabei also sowohl der Kolben als auch der Zylinder, an denen jeweils ein Quersiegelwerkzeug befestigt ist, unter der Wirkung einer einzigen Druckmittelzufuhr, so dass die Bewegung der beiden Quersiegelwerkzeuge absolut synchron verläuft und beide Quersiegelwerkzeuge sich genau unter der Mitte des Füllrohres treffen.
Die Öffnung der Quersiegelwerkzeuge erfolgt gemäss der Erfindung durch mindestens eine Feder, welche gegen die Wirkung des in den Zylinder einführbaren Druckmediums die Quersiegelbacken zu öffnen bestrebt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Beaufschlagung mit dem Druckmedium durch zwei Pumpen, welche das Druckmedium während eines Arbeitszyklus der Quersiegelwerkzeuge in zwei aufeinanderfolgenden Stufen in den Zylinder fördern.
In der ersten Stufe wird dabei die eigentliche Schliessbewegung der Quersiegelwerkzeuge vollzogen, während die zweite Stufe zur Erzeugung des Pressdruckes zwischen den Quersiegelwerkzeugen bestimmt ist. Eine der Quersiegelbacken ist dazu in bekannter Weise auf mindestens einer Feder elastisch gelagert, wobei der Druck dieser Feder erst in der zweiten Stufe überwunden wird, so dass die Quersiegelbacke bis zu einem Anschlag zurückgedrängt wird. Diese zweistufige Ausgestaltung erbringt den Vorteil, dass die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung weiter gesteigert werden kann, da der Saughub der beiden Pumpen jeweils während des Druckhubes der andern Pumpe erfolgen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. l zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Verpackungsmaschine, in der die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Anwendung kommen kann ; Fig. 2 ist eine schematische, vergrösserte Darstellung der in Fig. l mit dem Buchstaben K bezeichneten Quersiegelbacke und Gegenschiene ; Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie IH-Ill in Fig. l, in dem die Quersiegelvorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt ist ; Fig. 4 zeigt denjenigen Teil der Vorrichtung gemäss der Erfindung, welcher den in den in Fig. 3 dargestellten Zylindern benötigten Überdruck erzeugt und steuert.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung soll als Beispiel in-Anwendung bei einer der oben erwähnten bekannten Verpackungsmaschinen, wie sie in Fig. l schematisch dargestellt ist, beschrieben werden. Eine solche Verpackungsmaschine besteht im wesentlichen aus einem Gestell l, das an seiner Oberseite mit einem nach vorne herausragenden Deckel 2 versehen ist. Das Form-und Füllrohr 3 ist am Deckel 2 befestigt und erstreckt sich von diesem ausgehend vor dem Maschinengestell 1 nach unten. Es durchtritt an seiner Befestigungsstelle den Deckel 2 und erweitert sich oberhalb desselben trichterförmig. Unterhalb des Deckels 2 ist das Form-und Füllrohr von einer Formschulter 4 umgeben, welche am Gestell l befe- stigt ist. Auf der Rückseite des Gestells 1 ist eine Packmaterialvorratsrolle 5 gelagert.
Das auf dieser Rolle in Bandform vorrätig gehaltene Packmaterial verläuft von der Rolle 5 über eine oder mehrere Umlenkrollen 6 zur Formschulter 4, welche die Packmaterialbahn derart um das Form- und Füllrohr 3 herumlegt, dass sich die Längskanten der Packmaterialbahn am Rohr 3 geringfügig überlappen. Eine gegen das Form- und Füllrohr 3 arbeitende Längssiegelbacke 7 verschweisst diese Längskanten an ihrer Überlappungsstelle miteinander, so dass um das Form- und Füllrohr 3 herum ein Packmaterialschlauch entsteht.
Unterhalb des Form-und Füllrohres 3 befindet sich die den Gegenstand der Erfindung bildende Quersiegelvorrichtung. Diese Quersiegelvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Siegelbacke 9 und einer
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Gegenschiene 8, welche zweierlei Bewegungen ausführen können. Die Siegelbacke 9 und Gegenschiene 8 sind einmal quer zur Längsrichtung des Folienschlauches derart bewegbar, dass die Siegelbacke und die
Gegenschiene sich öffnen und schliessen und dabei im geschlossenen Zustand den Folienschlauch zwischen sich einpressen. Ausserdem kann die Quersiegelvorrichtung in Richtung der Längsachse des Folienschlau- ches auf-und abbewegt werden, um das Abziehen des Folienschlauches von der Vorratsrolle 5 über die
Formschulter 4 und das Form- und Füllrohr 3 zu bewerkstelligen.
Die Quersiegelbacke 9 und die Gegenschiene 8 sind in Fig. 2 schematisch vergrössert dargestellt. Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, dass die Quersiegelvorrichtung gleichzeitig eine obere Quernaht für ei- nen bereits gefüllten Beutel mit ihren unteren Teilen el und e2 und eine untere Quernaht für den nach- folgenden Beutel mit ihren Teilen fl und f2 herstellt. Zwischen beiden Quernähten wird die Schlauchfolie mittels des Trennmessers 12 durchtrennt. Das Trennmesser 12, das zwischen den Teilen fl und el der
Gegenschiene 8 gleitend gelagert ist, wird zum Durchtrennen des Folienschlauches in die Ausnehmung 60 zwischen den Teilen e2 und f2 der Quersiegelbacke 9 hineingetrieben.
Die Zufuhr des zu verpackenden Materials durch das Form- und Füllrohr 3 hindurch erfolgt mittels eines Dosierbechers 11, dessen Boden 10 herausziehbar ist.
Die Verpackungsmaschine arbeitet folgendermassen : Das von der Vorratsrolle 5 abgezogene Packma- terialband wird in der beschriebenen Weise um das Form- und Füllrohr 3 herum zu einem Schlauch ge- formt. Dieser Packmaterialschlauch wird unterhalb des Form-und Füllrohres 3 von der Quersiegelvor- richtung durch Schliessen der Quersiegelbacke 9 und der Gegenschiene 8 erfasst und durch Abwärtsbewe- gung der Quersiegelvorrichtung nach unten abgezogen. Bei der Abwärtsbewegung stellt die Quersiegel- vorrichtung die beschriebenen beiden Quernähte her und durchtrennt die Schlauchfolie zwischen beiden Quernähten. Zugleich wird das im Becher 11 dosierte zu verpackende Material durch Öffnen des Schiebers 10 in die Schlauchfolie eingefüllt.
Wenn die Quersiegelvorrichtung ihre unterste Stellung erreicht hat bzw. wenn die gegebenenfalls photoelektrische Abtastvorrichtung registriert, dass eine Beutellänge abgezogen ist, dann öffnen sich die Quersiegelbacke und Gegenschiene. Der fertige gefüllte Beutel fällt nach unten und die Quersiegelvorrichtung wandert mit geöffneten Backen in ihre obere Ausgangsstellung zurück. Der beschriebene Arbeitszyklus beginnt sodann von neuem.
Einzelheiten der erfindungsgemässen Quersiegelvorrichtung und Antriebsvorrichtung dazu ergeben sich im folgenden bei Betrachtung der Fig. 3 und 4. Auf einer gegebenenfalls auf-und abbeweglichen Stange 13 ist ein Joch 14 starr befestigt. An den beiden Enden des Joches 14 sind Führungsbuchsen 15 angeordnet. In diesen Führungsbuchsen 15 ist je'ein Rohr 16 gleitend gelagert. Die Rohre 16 sind auf der einen Seite der Gleitbuchsen 15 mittels eines Querstückes 17, welches zugleich das Siegelbackengehäuse darstellt, miteinander starr verbunden. Am Querstück 17 ist die Quersiegelbacke 9 befestigt. Am gegen- überliegenden Ende sind die Rohre 16 einstückig mit je einem Zylinder 18, in welchem je ein Kolben 19 gleitend gelagert ist.
Die Kolbenstangen 20 des Kolbens 19 sind in den Rohren 16 verschieblich geführt. Mit dem Rohr 16 durchtreten diese Kolbenstangen 20 das Querstück 17. An ihrem Ende 25 sind die beiden Kolbenstangen 20 durch ein Verbindungsstück 24 starr miteinander verbunden. Die Befestigung des Verbindungsstückes 24 erfolgt mittels zweier auf die Enden der Kolbenstangen 20 aufgeschraubter Muttern
26. Am Mittelteil des Verbindungsstückes 24 ist das Trennmesser 12 starr befestigt. Es ragt mit seiner gezackten Schneide in Richtung auf die in der Quersiegelbacke 9 vorgesehene Aussparung 60 zu. Zwischen dem Querstück 17 und dem Verbindungsstück 24 sind zwei Druckfedern 27 angeordnet, welche bestrebt sind, das Querstück 17 und das Verbindungsstück 24 auseinander zu bewegen.
Diese von den Federn 27 bewirkte Bewegung wird durch Anschläge 28 begrenzt, welche innerhalb des Zylinders 18 um die Kolbenstange 20 herum vorgesehen sind und gegen den Boden des Zylinders 18 anschlagen. Das Verbindungsstück 24 weist um die Kolbenstangen 20 herum je einen rohrförmigen Ansatz 23 auf. auf welche je eine hohlzylindrische Führung der Gegenschiene 8 gleitend aufgepasst ist. Diese hohlzylindrischen Führungen umgeben die Kolbenstange 20, wobei zwischen der Wandung der Hohlzylinder und der Kolbenstange 20 ausreichend Platz zur Anordnung einer Schraubenfeder 22 gelassen ist. Die Schraubenfedern 22 liegen mit ihrem einen Ende gegen den Ansatz 23 am Verbindungsstück 24 und mit ihrem andern Ende gegen die Kopfseite der erwähnten hohlzylindrischen Ausnehmung an.
Ein auf den Kolbenstangen 20 befestigter Flansch 21 begrenzt die Verschieblichkeit der Gegenschiene 8 auf der Kolbenstange 20 in der einen Richtung. Die Federn 22 sind bestrebt, die Gegenschiene 8 gegen die Flansche 21 zu drücken. Die Verschieblichkeit der Gegenschiene 8 auf den Kolbenstangen 20 ist in der andern Richtung durch das Verbindungsstück 24 begrenzt, gegen das die Vorderenden der hohlzylindrischen Ausnehmungen anschlagen. Mit dem Buchstaben h ist derjenige Weg bezeichnet, den die Gegenschiene 8 auf den Kolbenstangen 20 gleitend zurücklegen kann. An den Zylindern 18 ist je ein Schlauchanschlussstück 29 vorgesehen, an welchen je
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ein Druckmittelschlauch 30 befestigt ist.
Mit dem Bezugszeichen 31 ist in Fig. 4 die angetriebene Hauptwelle der Verpackungsmaschine bezeichnet. Auf dieser Hauptwelle 31 ist eine Exzenterscheibe 32 befestigt. Diese Scheibe 32 arbeitet mit einer mittels einer Achse 35 im Kolben 34 gelagerten Rolle 33 zusammen. Der im Zylinder 36 verschieblich gelagerte Kolben 34 wird durch die Feder 37 federnd gegen die Exzenterscheibe 32 gedrückt. Der Innenraum des Zylinders 36 steht über eine Leitung 39 mit einem Druckflüssigkeitsbehälter 38 in Verbindung. Ein in der Leitung 39 angeordnetes Einwegventil 40 bewirkt, dass Flüssigkeit nur vom Behälter 38 zum Zylinder 36 strömen kann. Ein weiteres Einwegventil 41 dient zum Verschluss des zum Schlauch 30 führenden Kanals 42, solange im Zylinder 36 Unterdruck herrscht.
Zwischen den Einwegventilen 40 und 41 ist ein Überdruckventil 43 angeordnet. Die Dimensionierung der Ventilfeder 44 des Überdruckventils 43 wird weiter unten noch besprochen. Auf der Welle 31 ist eine weitere Exzenterscheibe 56 vorgesehen, welche mit einem im Zylinder 47 arbeitenden Kolben 45 zusammenarbeitet. Der Kolben 45 wird durch die im Zylinder 47 angeordnete Feder 46 gegen die Exzenterscheibe 56 geführt. Der Zylinder 47 steht jenseits des Einwegventils 41 mit dem Kanal 42 in Verbindung. Am Kanal 42 ist ausserdem ein Ventil 48 vorgesehen. Das Ventil 48 wird über einen Winkelhebel 49 mittels einer Zugfeder 50 verschlossen gehalten, deren Dimensionierung weiter unten noch besprochen werden soll. Am Hebel 49 greift ausserdem der Kern eines Elektromagneten 55 an.
Der Stromfluss im Elektromagneten 55 wird durch eine nicht dargestellte Abtastvorrichtung gesteuert, welche auf Markierungen auf der Packmaterialbahn anspricht. Eine Leitung 51 verbindet das Ventil 48 mit dem Behälter 38. Eine auf der Welle 31 weiterhin montierte Exzenterscheibe 54 arbeitet mit einem am Kanal 42 vorgesehenen Steuerventil 52 zusammen. Das Steuerventil 52 ist über eine Leitung 53 mit dem Vorratsbehälter 38 verbunden.
Im Betrieb arbeitet die Vorrichtung folgendermassen : Wenn die Hauptwelle 31 sich dreht, dann vollzieht der Kolben 34 im Zylinder 36 eine Hin- und Herbewegung. Dabei wird Flüssigkeit aus dem Behälter 38 durch das Rohr 39 und das Einwegventil 40 angesaugt und wieder durch das Einwegventil 41, den Kanal 42 und die Schläuche 30 in die Zylinder 18 gepresst. Dadurch bewegen sich die Kolben 19 in den Zylindern 18 in Fig. 3 gesehen nach rechts und zugleich bewegen sich die Zylinder 18 nach links. Bei dieser gegenseitigen Bewegung der Kolben 19 und der Zylinder 18 bewegen sich die Quersiegelbacke 9 und die Gegenschiene 8 unter Zusammendrückung der Feder 27 aufeinander zu. Ein nicht dargestellter Synchronlauf-Mechanismus sorgt dafür, dass die Grösse der Bewegung der Kolben 19 nach rechts gleich der Grösse der Bewegung der Zylinder 18 nach links ist.
Die Folge ist, dass sich die Quersiegelbacke 9 und die Gegenschiene 8 etwa in der Mitte ihrer Öffnungsweite, d. h. mittig unter dem Rohr 3 treffen.
Um sicherzustellen, dass die Quersiegelbacke und die Gegenschiene ungeachtet etwaiger geringfügiger Druckflüssigkeitsverluste aufeinandertreffen, wird vom Kolben 34 mehr Druckflüssigkeit gefördert, als die Zylinder 18 aufnehmen können. Sobald die Quersiegelbacke 9 mit der Gegenschiene 8 in Berührung kommt, wird die weiterhin vom Kolben 34 zugefördert Druckflüssigkeit durch das Sicherheitsventil 43 in den Behälter 38 zurückgepresst. Dazu ist die Ventilfeder 44 des Ventils 43 so dimensioniert, dass das Ventil 43 sich öffnet, bevor die Federn 22 (Fig. 3) zusammengedrückt werden.
Kommt während des bisher beschriebenen Schliessvorganges irgendein Gegenstand irrtümlich zwischen die Siegelbacke 9 und die Gegenschiene 8, dann wirkt das Ventil 43 als Sicherheitsventil, durch welches die weiter vom Kolben 34 zugeführte Flüssigkeit abgeleitet wird, ohne dass sich die Siegelbacke und Gegenschiene weiter schliessen.
Nach beendetem Druckhub des Kolbens 34 beginnt der von der Exzenterscheibe 56 bewirkte Druckhub des Kolbens 45 im Zylinder 47. Dabei schliesst sich automatisch das Einwegventil 41. Der Kolben 45 presst eine bestimmte Menge Druckflüssigkeit durch den Kanal 42 in die Zylinder 18. Der nun steigende Druck im Zylinder 18 ist gross genug, um die Kraft der Federn 22 zu überwinden. Die Gegenschiene 8 entfernt sich von den Flanschen 21 an den Kolbenstangen 20 und verschiebt sich über den Weg h auf den Kolbenstangen 20 bis zum Anschlag an das Verbindungsstück 24. Bei dieser Bewegung tritt das Trennmesser 12 in die Ausnehmung 60 in der Quersiegelbacke 9 ein und durchtrennt den Folienschlauch.
Das Ansteigen des Siegeldruckes zwischen der Quersiegelbacke 9 und der Gegenschiene 8 nach Beginn des Druckhubes des Kolbens 45 erfolgt infolge der Dämpfung durch die Federn 22 nicht schlagartig. Erst nachdem die Gegenschiene 8 gegen das Verbindungsstück 24 anliegt, steigt der Flüssigkeitsdruck bei fortgesetztem Druckhub des Kolbens 45 schnell an, womit zugleich auch der Siegeldruck schnell steigt.
Das Ventil 48 begrenzt die Höhe des Siegeldruckes nach oben. Sobald nämlich der Flüssigkeitsdruck auf das Ventil 48 so gross wird, dass sich dieses Ventil gegen die Wirkung der Zugfeder 50 öffnet, fliesst die weiter vom Kolben 45 geförderte Druckflüssigkeit über die Leitung 51 in den Behälter 38 ab. Die Feder 50 wird also so dimensioniert, dass sich das Ventil 48 nach Erreichen des gewünschten Siegeldruckes
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der Quersiegelbacke 9 und der Gegenschiene 8 bei weiterem Ansteigen des Flüssigkeitsdruckes öffnet.
Der Druckhub des Kolbens 45 im Zylinder 47 ist vor dem Ende der Abwärtsbewegung der Quersiegelvorrichtung beendet. Der Kolben 45 bewegt sich unter der Wirkung der Feder 46 zurück. Das Ventil 48 schliesst sich, der Flüssigkeitsdruck nimmt ab, und die Gegenschiene 8 wird unter der Wirkung der Feder 22 wieder in Richtung auf die Flansche 21 bewegt. Am Ende der Abwärtsbewegung der Quersiegelvorrichtung wird ein Ventil 52 durch die Exzenterscheibe 54 geöffnet. Die Druckflüssigkeit fliesst nun über die Leitung 53 aus den Zylindern 18 in den Behälter 38 zurück. Unter der Wirkung der Federn 27 entfernen sich die Quersiegelbacke 9 und die Gegenschiene 8 voneinander. Kurz bevor der beschriebene Vorgang dadurch von neuem beginnt, dass der Kolben 34 wieder in den Zylinder 36 eingeschoben wird, schliesst die Exzenterscheibe 54 das Ventil 52 wieder.
Während des Druckhubes des Kolbens 45 konnte bereits der Saughub des Kolbens 34 erfolgen, bei dem der Kolben 34 aus dem Behälter 38 neue Druckflüssigkeit ansaugt.
Man beachte, dass das Überdruckventil 43 zwischen den beiden Einwegventilen 40 und 41 angeordnet ist. Durch dieses Ventil 43 kann also während des Druckhubes des Kolbens 45 keine Flüssigkeit in den Behälter 38 austreten.
Der Elektromagnet 55 wird benutzt, wenn bedrucktes Verpackungsmaterial auf der Verpackungsmaschine verarbeitet wird. Dazu ist an der Verpackungsmaschine eine Abtastvorrichtung wie etwa eine photoelektrische Anlage vorgesehen, welche auf Markierungen auf der Packmaterialbahn anspricht. Diese Markierungen sind auf der Packmaterialbahn beispielsweise im Abstand der Länge der herzustellenden Beutel angebracht. Wandert nun eine solche Markierung an der Abtastvorrichtung vorbei, so schaltet die Abtastvorrichtung den Elektromagneten 55 ein. Dieser zieht dabei den mit seinem Kern verbundenen Arm des Hebels 49 nach oben, so dass das Ventil 48 sich öffnet. Der Überdruck entweicht sofort aus dem Kanal 42 und damit aus den Zylindern 18, so dass sich die Quersiegelbacke 9 und die Gegenschiene 8 sofort öffnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen der Quersiegelwerkzeuge in Verpackungsmaschinen, mit denen heisssiegelfähige Schlauchfolien zu Beutelpackungen verarbeitet werden, wobei die Schliessbewegung der Quersiegelwerkzeuge mittels einer horizontal angeordneten hydraulisch betätigten ZylinderKolben-Anordnung erfolgt und eines der Quersiegelwerkzeuge an der verschieblich gelagerten Kolbenstange des Kolbens befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Zylinder (18) in Richtung der Schliessbewegung horizontal verschieblich gelagert ist, und dass am Zylinder (18) in an sich bekannter Weise das zweite Quersiegelwerkzeug (9) befestigt ist.