Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Verpakkungen, insbesondere Verpackungen von Produkten unregelmässiger Grösse, von zerbrechlicher Art, leicht oder ungewöhnlich schwer, die beim Verpacken nach bekannten Verfahren Schwierigkeiten bereiten.
Verfahren und Vorrichtungen, bei denen ein kontinuierliches Band von Verpackungsmaterial in die Form einer Röhre umgewandelt und die Packungen aus dieser Röhre gebildet werden, sind schon beschrieben worden.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung verarbeiten einen Streifen Verpackungsmaterial, der automatisch in die zur Verpackung geeignete Form übergeführt, gefüllt und verschlossen wird.
Oben an der Vorrichtung befindet sich ein Former, über den der Streifen läuft und der veranlasst, dass die Kanten des Streifens einander überlappen und auf diese Weise ein vertikales Rohr bilden. Mittel zum Verschliessen der überlappten Kanten sind vorgesehen. Ferner ist ein Paar von Backen vorhanden, um die Röhre aus dem Verpackungsrohr quer zusammenzupressen und so zu schliessen. Die Backen sind so eingerichtet, dass sie sich auf und ab bewegen und die Packung nach dem Verschluss abtrennen können.
Der Arbeitsvorgang bei dieser Vorrichtung verläuft also folgendermassen: Das Streifenmaterial breitet sich über den Former, der es in Röhrenform legt, die Verschlussvorrichtung schliesst die Längskanten des Streifens zusammen, die Backen fassen die gebildete Röhre, ziehen sich nach unten und verschliessen sie, wodurch neues Streifenmaterial über den Former geschoben und in Röhrenform gelegt wird. Während dieser Bewegung wird das zu verpackende Produkt am oberen Ende des Formers freigegeben, so dass es durch die gebildete Röhre nach unten fällt, worauf die Packung geschlossen wird.
Wenn sich die Greif- und Verschlussmittel nach unten bewegen, bewirkt der von ihnen vorgenommene Verschluss gleichzeitig den oberen Verschluss der gefüllten Packung, als auch den unteren Verschluss der nächsten Packung, worauf die fertige Packung durch einen Schnitt zwischen den beiden Verschlüssen abgetrennt wird. Die Backen gehen dann zurück und die fertige Packung fällt ab. Darauf bewegen sich die Greif- und Verschlussmittel wieder nach oben, fassen die inzwischen gefüllte neue Pakkung, pressen die Röhre aus dem Verpackungsmaterial oberhalb der Füllung zusammen, ziehen sie nach unten, und der beschriebene Arbeitsvorgang wiederholt sich.
Bei dieser vorbekannten Einrichtung ist nun zusätzlich zu dem äusseren Former ein innerer Dorn oder ein inneres Rohr vorgesehen, welches innerhalb des röhrenförmig gelegten Streifenmaterials nach abwärts reicht, um die Röhrenform des Materials für die Füllung aufrecht zu erhalten. Es ist daher im Hauptpatent eine neue Art der Verformung vorgeschlagen worden, bei welcher die Schliessung der überlappenden Kanten des röhrenförmigen Gebildes ausschliesslich von aussen erfolgt und daher die Verwendung eines inneren Dorns überflüssig wird. Die Vorteile dieses neuen Verfahrens und der neuen Anordnung sind in dem genannten Hauptpatent eingehend erläutert.
Wenn es sich aber um die Verpackung bestimmter Arten von Produkten handelt, wie sehr leichter oder zerbrechlicher, aber auch sehr schwerer Waren, sind noch immer gewisse Schwierigkeiten zu überwinden.
Als Beispiel für eine leichte und zerbrechliche Ware seien gebackene Kartoffelscheiben genannt, die als Kartoffelchips bekannt sind. Bei solchen Warenkommt es vor, dass sie nicht immer vollständig in der Packung angelangt sind, bevor der obere Abschluss der Packung durchgeführt wird. Die Ursache ist in dem Umstand gelegen, dass das Produkt am oberen Ende des als Formschuh ausgebildeten Formers zum Einfallen in die Packung freigegeben wird, sobald die Backen eben die vorhergehende Packung abgeschlossen haben. Es folgt nun das Abschneiden der fertigen Packung und dann bewegen sich die Bakken nach aufwärts, um das neue Paket oben zu fassen, zu schliessen und herabzuziehen.
Das Produkt muss also in der kurzen Zeit vom Verschluss der vorhergehenden Packung bis zum Anfassen der Bakken an der vorliegenden Packung vollständig unten angelangt sein, was bei leichten Waren nicht immer der Fall ist. Kartoffelscheiben weisen gewöhnlich unregelmässige Grösse auf, und da sie leicht sind, legen sie den Weg von der Einschüttöffnung bis in die Pakkung nicht so rasch zurück wie ein schwereres Produkt. Kartoffelscheiben sind also nicht immer schon in der Packung, wenn die Maschine mit der aus wirtschaftlichen Gründen erforderlichen Geschwindigkeit arbeitet. Zerbrechliche Waren können dabei auch beschädigt werden, ehe sie vom Fülltrichter zum Boden der Packung gelangen.
Andere Schwierigkeiten können sich bei der Verpackung schwerer Produkte, beispielsweise bei landwirtschaftlichen Erzeugnissen, ergeben. Wenn ein solches Produkt auf den Boden der eben unten verschlossenen Packung fällt, ist der Verschluss noch warm und nicht genügend abgekühlt, um dem Aufschlag schwerer Stücke zu widerstehen. Das Gewicht der einfallenden Stücke kann daher den Verschluss aufreissen. Auch die Fallhöhe kann zu Beschädigung Anlass geben.
Durch die vorliegende Erfindung sollen die erwähnten Nachteile behoben werden. Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung entwickelt, die sich besonders gut für die Verpackung von leichten oder schweren Produkten eignen. Die Vorrichtung enthält wie beim Ausführungsbeispiel im Hauptpatent einen Formschuh und Backen, die den Verschluss besorgen, sowie Mittel zum Abtrennen der fertigen Packung. Während sich aber beim Beispiel im Hauptpatent die Backen auf- und abwärts bewegen und ausserdem sich öffnen und schliessen, wobei der Formschuh still steht, ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sich der Formschuh bewegt und die Bewegung der Backen in einer Ebene verläuft, die senkrecht zur Bewegungsachse des Formschuhs steht.
Der Arbeitsprozess bei dem abgewandelten Verfahren vollzieht sich daher beispielsweise wie folgt: Während die Backen sich geschlossen haben und der Verschluss der fertigen Packung vollendet ist, befindet sich der Former in seiner tiefsten Stellung und das Produkt wird in die neue Packung einlaufen gelassen. Nun bewegt sich der Former aufwärts und sobald er den Weg einer Länge der neuen Packung zurückgelegt hat, öffnen sich die Backen und ziehen sich zurück.
Der Former setzt seine Aufwärtsbewegung fort und nimmt am Ende die ganze Hülle und damit die neue Packung mit, die oben noch offen ist. Nun kehrt der Former um, senkt sich mit der gefüllten Packung, führt sie zwischen die Backen ein und sobald die richtige Tiefe erreicht ist, schliessen sich die Backen und vollziehen den Verschluss und das Abschneiden der fertigen Packung.
Durch eine kleine Anderung im Zeitablauf des Arbeitsvorganges ist es möglich, die Füllung der neuen Packung erst vor sich gehen zu lassen, wenn die Backen den Verschluss besorgt und die Hülle freigegeben haben. Die Füllung erfolgt dann erst während der Aufwärtsbewegung des Formers unter Mitnahme der Hülle. Die Hülle und das einzufüllende Produkt bewegen sich dabei auf einander zu. Dadurch wird der Fallweg erheblich verkürzt und das Produkt kann sich in der Packung gut setzen.
Die Vorteile, welche durch das neue, abgewandelte Verfahren und die neue Vorrichtung erreichbar sind, liegen auf der Hand. Das zu verpackende Produkt gelangt unmittelbar in den vorbereiteten Hüllensack und muss keinen langen Weg vom Verteiler bis zur Packung zurücklegen. Daraus ergibt sich schon eine Zeitersparnis bei der Herstellung der Packung.
Darüber hinaus aber laufen zerbrechliche Produkte weniger die Gefahr der Beschädigung, weil die Fallhöhe praktisch verschwindet. Bei schweren Produkten kann man es einfach so einrichten, dass die Bakken sich bei der Bildung des Verschlusses noch immer im Eingriff befinden, wenn die Einfüllung stattfindet, so dass der Aufschlag auf dem Boden aufgefangen und ein Bruch des Verschlusses verhindert wird. Leicht und schwer einzufüllende Produkte gehen durch die Behälteröffnung, und wenn sie nicht vollkommen am richtigen Platz liegen, befördert sie die Bewegung des Hüllensackes rasch an den geeigneten Ort, da sich die Hülle entgegengesetzt zur Fallrichtung verschiebt.
Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung lassen sich also leicht. besonderen Eigenschaften der zu verpackenden Produkte anpassen, wobei der Umstand, dass die Backen in der Verschlusstellung verbleiben können, während die Ware einfällt, und damit den Schock aufnehmen, von Bedeutung ist.
Die angeschlossenen Zeichnungen sollen die Erfindung beispielsweise näher erläutern.
Die Fig. 1-5 sind schematische Darstellungen, die den Verlauf des Arbeitsvorgangs beim Verpacken von leichten und zerbrechlichen Produkten illustrieren sollen, beispielsweise von Kartoffelscheiben.
Die Fig. 6-10 sollen den Ablauf des Arbeitsvorgangs beim Verpacken von schweren Waren anschaulich machen, z. B. landwirtschaftlicher Erzeugnisse.
Fig. 11 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung.
Fig. 12 gibt die Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 11 wieder.
Fig. 13 zeigt eine Ausführung des Formschuhs in Seitenansicht, und
Fig. 14 ist eine Ansicht des Formschuhs nach Fig. 14 von oben.
In den Zeichnungen Fig. 1-10 sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt einen Former (Formschuh) 1, wie er im vorliegenden Fall Verwendung findet, entsprechend der allgemeinen Ausbildung, die im Hauptpatent eingehend beschrieben ist. Ein Streifen 2 aus Packmaterial irgend einer bekannten Art wird über den Former geführt und zu der röhrenartigen Hülle 3 eingerollt. Man erkennt die beiden Backen 4 und 5, welche ebenfalls in ihrer allgemeinen Gestaltung der Beschreibung im Hauptpatent entsprechen. Sie sind mit Mitteln für den Heissverschluss des Verpackungsmaterials und mit Messern ausgestattet, um die fertige Packung von der nächsten abzutrennen. Die Pakkungen werden vom oberen Ende des Formers her gefüllt, und eine automatische Waagschale oder eine ähnliche Einrichtung ist bei 6 angedeutet.
Der Ablauf der Verfahrenschritte bei der Verpackung eines leichten oder zerbrechlichen Produkts, wie beispielsweise Kartoffelscheiben, ist nun in den Fig. 1-5 gezeigt. In Fig. 1 sind die Backen 4 und 5 im Eingriff mit dem Verpackungsmaterial, um den Hitzeverschluss des oberen Endes der Packung 7 und des unteren Endes der Packung 8 zu besorgen. Der Former 1 steht in seiner niedrigsten Position und die Einwägeinrichtung 6 lässt das zu verpackende Produkt in das oben offene Ende des Formers 1 gleiten.
In Fig. 2 stehen die Backen 4 und 5 noch immer in Berührung mit dem Verpackungsmaterial, aber der Former 1 hat schon seine Aufwärtsbewegung begonnen. Da die Backen 4 und 5 das Verpackungsmaterial festhalten, wird weiteres Streifenmaterial 2 über den Former 1 gezogen, und der Former bewegt sich weiter aufwärts, wobei er den Streifen in die Röhrenform überführt. In Fig. 3 haben die Backen 4 und 5 das Verpackungsmaterial freigegeben, so dass das untere, gefüllte Paket abfällt. Der Bodenverschluss der oberen Packung 8 ist hergestellt. In Fig. 4 haben sich die Backen 4 und 5 nach auswärts zurückgezogen, um genügend freien Platz für den Durchgang der Packung 8 zu schaffen. Der Former 1 hat inzwischen seine Aufwärtsbewegung mit einem zusätzlichen Hub fortgesetzt. Dieser zusätzliche Hub hilft, das Produkt in der Packung 8 fest einzulagern.
Da das Produkt nach abwärts fällt, die Hülle, welche bei dem zusätzlichen Hub vom Former 1 mitgenommen wurde, aber nach oben steigt, bewegen sich Hülle und Material gegeneinander, was zur guten Einlagerung der Ware in der Packung beiträgt. Es ist auch möglich, eine Platte oder einen Stempel vorzusehen, der an einem bestimmten Punkt des Aufwiirtsweges des Formers angebracht ist, so dass der zusätzliche Hub des Formers und die Aufwärtsbewegung der Packung die Platte mit der Oberfläche des Produkts in der Packung in Berührung bringt, wobei der Stempel das Produkt niederdrückt. Auf diese Weise wird erzielt, dass die Oberfläche der Füllung stets in derselben Höhe in der Packung 8 liegt. In der Fig. 5 wird gezeigt, dass sich der Former 1 nach abwärts in seine tiefste Lage bewegt hat. Dadurch ist die Packung 8 zwischen den Backen 4 und 5 nach unten gekommen.
Die Backen 4 und 5 sind nun bereit, die Packung zu fassen und den oberen Verschluss der Packung 8 zu bilden, worauf sich der ganze Arbeitsvorgang wiederholt.
Die Fig. 6-10 zeigen die Anwendung des Verfahrens im Zusammenhang mit der Verpackung schwererer Waren, wie z. B. landwirtschaftlicher Erzeugnisse oder dergleichen. Der Arbeitsverlauf entspricht im allgemeinen demjenigen, der in den Fig. 15 dargestellt ist, die Art der Durchführung nach Fig. 6-10 lässt aber klar die Vorteile erkennen, die sich bei der Verpackung schwerer Waren ergeben.
Die Ware, welche in die Packung eingefüllt wird, braucht bloss einen Weg zurückzulegen, der die Tiefe der Packung kaum überschreitet. Die Backen 4 und 5 befinden sich noch in Verschlusstellung, wenn die Ware auf den Boden der Packung auftrifft, so dass der Stoss aufgefangen wird und der Bodenverschluss durch das Gewicht der fallenden Ware nicht aufgerissen wird. Sobald sich der Former nach oben bewegt, wird eine übergreifende Verpackungswirkung erzielt, so dass auch sehr unregelmässig geformte Güter gut verpackt werden können. Das Verfahren kann auch dort angewendet werden, wo es sich darum handelt, einen festen Gegenstand zu verpacken.
Die meisten Verpackungsmaterialien besitzen hinreichende Flexibilität, um sich um Waren wie Lattich, Gurken und ähnliche unregelmässig geformte Produkte herumzulegen.
Eine Ausführungsform einer Maschine, mit welcher die Vorrichtung betätigt werden kann, ist in den Fig. 11-14 dargestellt. Viele Einzelheiten entsprechen bekannten Einrichtungen und sind daher weggelassen worden. In Fig. 12 ist ein Rahmen gezeigt, der die L-förmigen Rahmenteile 9 und 10 enthält.
Diese Rahmenteile stützen vertikale Säulen 11 und 12. Gleitend an diesen Säulen ist eine Querstange 13 befestigt, welche einen Bügel 14 trägt. Auf dem Bügel 14 ruht der Former, der hier das Bezugszeichen 15 hat. Es ist ersichtlich, dass der Former 15 in bezug auf den Aussenrahmen vertikal verschoben werden kann. Die Mittel für diese vertikale Verschiebung bestehen aus einer Kette 16, deren eines Ende an der Stange 13 befestigt ist. Die Kette läuft über ein Zahnrad auf der Welle 17 (Fig. 11), die im Rahmen befestigt ist und geht dann abwärts über ein Zahnrad 18, das auf der Welle 19 sitzt. Das Ende der Kette 16 ist nun an dem Zahnrad 18 festgemacht, so dass die Drehung dieses Zahnrads bewirkt, dass die Kette auf dem Zahnrad aufgewunden oder von ihm abgewickelt wird. Dadurch wird die Vertikalbewegung des Formers hervorgerufen.
Die Antriebsmittel für das Zahnrad 18 bestehen in einem hydraulischen Zylinder 20, der einen Kolben mit der Kolben stange 21 enthält. An der Kol benstange 21 ist eine Kette 22 befestigt, welche in ein Zahnrad 23 eingreift, das gleichfalls auf der Welle 19 montiert ist. Die Bewegung des Kolbens im Zylinder 20 ruft daher eine Drehung der Welle 19 hervor und bewirkt damit eine Vertikalverschiebung des Formers 15. Gleichartige Ketten 16 sind zu beiden Seiten der Stange 13 vorgesehen, um ein gleichmässiges Heben und Senken der Stange zu gewährleisten.
Die Mittel zum Fassen der gefüllten Packung, zur Herstellung des Bodenverschlusses für die nächste Packung und das Abschneiden der fertigen Packung bestehen aus dem Backenpaar 24 und 25 (vgl.
Fig. 11). Die Backen sind gleitend auf Querstangen 26 montiert, die im Rahmen befestigt sind. Die Üff- nung und das Schliessen der Backen wird von dem hydraulischen Zylinder 27 besorgt, der einen Kolben mit Kolbenstange 28 gleitend umschliesst. Das äussere Ende der Kolbenstange 28 ist drehbar an dem Arm 29 gelagert, der seinerseits um den Zapfen 30 geschwenkt werden kann. Der Zapfen 30 dreht sich in den Lagern 31 und 32, die an den Rahmenteilen 9 und 10 befestigt sind. An dem Zapfen 30 sind die Glieder 33 und 34 angebracht, deren äussere Enden schwenkbar mit den Hebeln 35 und 36 verbunden sind. Die äusseren Enden der Hebel 35 und 36 schliessen sich drehbar an die Backen 24 und 25 an.
Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass infolge der Gelenkverbindungen jede Bewegung der Kolbenstange 28 in den und aus dem hydraulischen Zylinder eine Drehung des Zapfens 30 und dadurch eine Verschiebung der Backen 24 und 25 mit sich bringt, die sich zusammenschliessen oder auseinander bewegen, je nach der Drehungsrichtung des Zapfens. Aus Fig. 12 geht hervor, dass an der anderen Seite des äusseren Rahmens ein gleichartiger hydraulisch angetriebener Mechanismus mit seinen Gelenkgliederungen vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine gleichmässige, weiche und stossfreie Bewegung der Backen 24 und 25 sichergestellt.
Eine hydraulische Pumpe 37 mit den geeigneten Leitungen betätigt die Kolbenstangen 21 und 22 in den zugehörigen hydraulischen Zylindern. An sich bekannte Relais sind vorgesehen, um die folgerichtige Bewegung der Backen 24 und 25 und des Formers 15 zu veranlassen, so dass die Maschine die Arbeitsvorgänge, welche in den Fig. 1-5 oder 6-10 dargestellt sind, einwandfrei durchführen kann. In den Backen 24 und 25 sind weitere Mittel eingebaut, die das Abschneiden der fertigen Verpackung erledigen. Diese Einrichtungen sind schon beschrieben worden.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Zufuhr der Waren in die Packungen durch das obere offene Ende des Formers. Zum Abwägen und Einfüllen der Waren können bekannte Einrichtungen benutzt werden.
Vorteilhaft ist bei der vorliegenden Maschine die Anwendung von schwenkbaren Gleitbahnen 38 und 39, welche von dem Abwäge- und Zuteilungsmechanismus nach dem offenen Ende des Formers über das Zwischenglied 44 führen. Diese Gleitbahnen liegen mit ihren äusseren Enden auf dem Rahmen auf, während das innere Ende auf der Kante des Zwischengliedes 44 ruht, so dass sie frei auf und ab schwingen können, wenn sich der Former 15 vertikal verschiebt.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, sind an der Maschine zwei Rollen 40 und 41 mit Verpackungsmaterial angebracht. Bei dieser Ausführungsform wird also eine doppelwandige Packung hergestellt. Es ist aber selbstverständlich, dass man auch mit einer einzigen Lage von Verpackungsmaterial arbeiten kann. Das Verpackungsmaterial läuft in Streifenform über eine Anzahl von Führungsrollen, die bei 42 angedeutet sind, und wird über den Former 15 geleitet, der den Streifen in die Röhrenform überführt. An der Vorderseite des Formers 15 ist, wie bereits im Hauptpatent ausführlich beschrieben, eine Einrichtung angebracht, welche die überlappenden Kanten des eingerollten Streifens mit einander verschweisst und so die Hülle für die Packungen erzeugt. Diese Einrichtung besteht zweckmässig aus einem Rollenpaar, wie es bei 43 in Fig. 13 gezeigt ist.
Die Rollen enthalten Heizelemente, zwischen denen die Kanten des Streifenmaterials durchlaufen.
Aus den vorstehenden Ausführungen können die vielen Vorteile entnommen werden, welche das neue Verfahren und die neue Vorrichtung mit sich bringen. Durch den Umstand, dass sich an der Stelle der Verschlussbacken der Former auf- und abwärts bewegt, um eine neue Länge an Verpackungsmaterial bereitzustellen, ist es möglich geworden, die Fallhöhe für das einzufüllende Produkt erheblich zu vermindern und damit die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung zerbrechlicher Waren praktisch auszuschalten. Durch die Verkleinerung der Fallhöhe wird aber auch eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erzielt. Ausserdem wird bei der Verpackung von leichtgewichtigen Produkten durch die zusätzliche Hubbewegung, die der Former unter Mitnahme der Packung bei gleichzeitiger Freigabe derselben durch die Backen ausführt, ein gutes Setzen der Produkte in der Pakkung gewährleistet.
Bei schwereren Produkten kann man mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens und der Vorrichtung erreichen, dass die geschlossenen Backen den Aufschlag des Produkts auffangen, wenn dieses am Boden der Packung auftrifft. Durch die Bewegung des Formers in bezug auf ein bereits in der Packung befindliches, Raum beanspruchendes Produkt kann eine Überschlagungswirkung mit dem Verpackungsmaterial erzielt werden, so dass es möglich wird, auch unregelmässig geformte Waren zu verpacken.
Offensichtlich sind in den Einzelheiten der beschriebenen Erfindung zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne ihren Grundgedanken zu veranlassen.
Beispielsweise ist es nicht notwendig, die verschiedenen Teile so anzuordnen, wie sie in den Zeichnungen der guten Ubersicht halber dargestellt sind. Auch kann der Former an Stelle einer Vertikalbewegung eine Horizontalverschiebung ausführen und die Backen können sich in vertikaler Richtung öffnen und schliessen. Der runde Querschnitt der Verpackung kann durch eine andere Querschnittsform ersetzt werden, usw.