Verfahren und Vorrichtung zum Verschliessen von gefüllten Beuteln
Die Erfindung betrifft das Verschliessen von Beuteln aus Kunststoff-Folien, Papier mit heisssiegelfähiger Beschichtung oder dergleichen durch Bildung eines Klotzbodens. Derartige Beutel sollen für Füll- güter beliebiger Art, vornehmlich für flüssige, halbflüssige oder pastöse Güter bestimmt sein. Der Klotzboden wird bei diesen Beuteln u. a. auch dadurch gebildet, dass ein Längs abschluss mit einer durchgehenden Heisssiegelnaht erfolgt, wodurch an den beiden Schmalseiten dreieckförmige Endlappen gebildet werden, die in sich heiss versiegelt sein können. Das Verschliessen dieser Klotzboden-Beutel nach dem Füllen bereitet Schwierigkeiten.
Man hat daher auch bereits Vorrichtungen vorgeschlagen, die aus Spreizfingern bestehen, die man in die Beutelöffnung einführt und voneinander wegbewegt, so dass die obere Öffnung des gefüllten Beutels in die flache Verschlussstellung versetzt wird, worauf man dann nach dem Herausziehen der Spreizfinger den gesamten oberen Verschlussrand, der in der Längsrichtung des Beutels verläuft, durch Heisssiegeln mit beheizten Pressbakken oder Druckrollen in der gesamten Länge des flachgezogenen Beutelrandes verschliesst.
Es besteht der Nachteil, dass sich der Beutelrand im Anschluss an das Herausziehen der Spreizfinger wieder leicht öffnet, oder sich Wellungen bilden, so dass beim Heisssiegeln Falten entstehen, die zu Undichtigkeiten führen.
Man kannte auch bereits Saugröhrchen, mit denen der Beutelinhalt luftleer gemacht oder mit Gasen gefüllt werden konnte. Mit diesen bekannten Evakuiervorrichtungen liess sich jedoch das Beutelende zum Heisssiegeln nicht spannen, sondern man drückte mit Gummipressbacken bei noch im Beutelende verbleibenden Saugröhrchen das Beutelende zusammen und zog dann erst die Röhrchen heraus. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Spreizfinger nach dem Auseinanderziehen des Verschlussrandes zunächst in diesem verbleiben, ein anschliessendes Heisssiegeln nur zwischen den Spreizfingeröffnungen erfolgt, und die Dreieckendlappen in dem Bereich dieser Öffnungen zur Schaffung einer späteren aufziehbaren Entnahmeöffnung abgeschnitten werden, worauf man dann die verbleibenden stumpfen Endlappen gesondert versiegelt.
Es ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass durch die im Beutelrand verbleibenden Spreizfinger der Beutelrand während des Siegelvorganges straff gezogen bleibt, so dass sich ein sehr gut abdichtender Heisssiegelverschluss mit an sich bekannten Heisssiegelbacken oder dergleichen ergibt. Die Spreizfinger können dadurch, dass sie während des Siegelvorganges in noch neuartiger Weise im Beutel verbleiben, einen weiteren Zweck erfüllen, der sich zusätzlich noch einstellt. Die Spreizfinger kann man nämlich zum an sich bekannten Begasen oder zum Entziehen der Luft im Beutelinnern verwenden, was für Spreizfinger noch neu ist.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch bedingt, dass sich die Öffnung der beim Heisssiegeln im Verschlussrand verbleibenden Spreizfinger in einem später abzuschneidenden Bereich der Dreieckendlappen befinden.
Im Zusammenhang mit diesem Kürzen der Dreieckendlappen und dem gesonderten Versiegeln der stumpfen Endlappen wird bei der laufenden Fabrikation ohne besondere Arbeitsverrichtungen zusätzlich eine Entnahmeöffnung geschaffen.
Eine Beutelecke kann dadurch ohne besondere Hilfsmittel bequem dadurch geöffnet werden, dass man die Beutelschlauchlängsnaht und die obere Querschlussnaht jeweils im Anschluss an den stump fen Endlappen erfasst und diese Siegelnaht auseinanderzieht. Nach dem Loslassen der Verschlussränder kehrt der stumpfe Endlappen wieder in die ursprüngliche Lage zurück, so dass bei nicht vollständiger Entnahme des Beutelinhaltes dieser gegen Verschmutzungsgefahr von aussen aus geschützt ist. Durch die Öffnung des Beutels an einer Ecke wird man eine Ausguss öffnung für Flüssigkeiten, Pulver usw. schaffen, oder man kann hier ein Entnahmeröhrchen zum Austrinken des flüssigen Beutelinhaltes einschieben.
Zur Durchführung des Verfahrens sind im Rahmen der Erfindung beliebige Vorrichtungen verwendbar, so können beispielsweise schwenkbare undl oder in der Höhenrichtung verschiebbare Spreizfinger mit einer zu den zu belassenden Endschlitzen angepassten Breite an einem Verschliesskopf angeordnet sein, während die Heisssiegelbacken der Breite des zwischen den Fingern vorgesehenen Beutelrandes entsprechen.
Bei einer bevorzugten Ausführung kann man die Spreizfinger und die Siegelbacken um 90 Grad gegeneinander versetzten und an einem auf und ab bewegbaren Traglager anlenken sowie für die Steuerung deren Schwenkbewegungen in dem Traglager einen Stössel mit vertikal verlaufenden Kurven vertikal verschiebbar einsetzen. Der Stössel ist entgegen der Wirkung einer Feder verschiebbar und mit den Steuerkurven arbeiten jeweils an den oberen Enden der Spreizfinger und Siegelbacken angeordnete Rollen zusammen.
Zweckmässig ist das Traglager der Spreizfinger und der Siegelbacken an einem Führungskörper angesetzt, und dieser ist mit einer Gleitrolle an einer Steuerkurve auf und ab bewegbar angeordnet.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Spreizfinger in der Spreizstellung zur Entlastung der Beutel-Quersiegelnaht eine durch die Vertikalkurven steuerbare leichte Innenbewegung durchführen, so dass diese keine Spannung auf die Beutelwandungen ausüben und dabei die Siegelnähte besonders an den äusseren Enden geschont sind.
Hierbei ergeben sich sehr sicher arbeitende Schliessvorrichtungen bei an sich einfachem Aufbau und schnellen Arbeitsbewegungen.
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und zwar:
Fig. 1 Schaubild eines Beutels vor dem Abfüllen,
Fig. 2 Schaubild eines gefüllten Beutels mit eingesetzten Spreizfingern und angesetzten Heisssiegelbakken,
Fig. 3 Schaubild eines fertig verschlossenen Beutels in einer weiteren Arbeitsstellung,
Fig. 4 Schaubild eines Beutels in der Schneidstation,
Fig. 5 Schaubild eines Beutels in einer weiteren Arbeitsstellung,
Fig. 6 Schaubild eines Beutels in der Verschliessstation der stumpfen Ecklappen,
Fig. 6a Teilquerschnitt durch eine Verschlussecke eines Beutels,
Fig. 7 Querschnitt durch eine Beutelschliessvorrichtung,
Fig. 8 Querschnitt durch eine weitere Ausführung einer Beutelschliessvorrichtung,
Fig. 9 einen Gesamtlängsschnitt durch einen Verschliesskopf in Höhe der Spreizfinger,
Fig. 10 einen Längsschnitt A-A der Fig.
9 zur Sichtbarmachung der Siegelbacken, Fig.. all einen der Fig. 10 entsprechenden Längsschnitt in einer anderen Betriebsstellung der Siegelbacken,
Fig. 12 die Spreizfinger in anderer Stellung,
Fig. 13 bis 15 Querschnitt durch das obere Verschluss ende eines Beutels in verschiedenen Betriebsstellungen der Siegelbacken,
Fig. 16 einen schematischen Längsschnitt durch das obere Beutelende,
Fig. 17 Gesamtseitenansicht einer Steuerkurve für einen Verschliesskopf,
Fig. 18 einen Verschliesskopf in einer der Fig. 12 entsprechenden Darstellung, teils im Schnitt, in einer anderen Ausführungsform,
Fig. 19 eine schaubildliche Darstellung eines Beutels in der Öffnungsstellung.
Für die Beutel werden heisssiegelfähige Kunststoff-Folien oder Papier mit heisssiegelfähiger Beschichtung verwendet, wobei diese Beschichtung sich an der Beutelinnenseite befindet. Aussen können die Beutel noch zusätzlich einen Lacküberzug oder dergleichen aufweisen.
Der Beutel als solcher besteht, wie Fig. 1 zeigt, aus einem Schlauch 1 mit einem unteren Klotzboden 2, der eine durchgehende Längsheisssiegelnaht 3 und an beiden Bodenschmalseiten dreieckförmige Endlappen 4 besitzt, die unten an dem Boden festgelegt werden können. Der Schlauch besitzt an einer oder beiden Längs seiten heissgesiegelte Längsnähte 5.
Durch die obere Öffnung 6 wird nach der Fertigstellung des Beutels das Füllgut mit an sich beliebigen Füllvorrichtungen eingebracht.
Der Verschluss erfolgt in der Weise, dass man mit Spreizfingern 7 von flachem oder rundem Querschnitt, die man an den beiden Schmalseiten der Beutelöffnung ansetzt, diese in der Längsrichtung so weit auseinanderzieht, bis die Längsseiten der Beutelöffnung flach aneinanderliegen.
Diese beiden Längsseiten 8 werden dann miteinander durch Heisssiegeln verbunden, was man zweckmässig durch gegenseitiges Andrücken von Heisssiegelbacken 9 zwischen den Spreizfingern 7 erreichen kann (Fig. 2). In Grösse der Spreizfinger 7 verbleiben Öffnungen, welche nicht mitgesiegelt werden. Durch diese Öffnungen kann man den Beutelinhalt beim Abfüllen entlüften oder es besteht auch die Möglichkeit, geeignete Gase oder dergleichen während oder nach dem Füllvorgang in den Beutel einzuführen.
Die Spreizfinger 7 kann man gegebenenfalls auch zur Verminderung des Reibungswiderstandes beim Herausziehen nach unten zu konisch verkleinern oder als Röhrchen ausbilden, um durch diese die Luft abzusaugen, oder Gase oder dergleichen einzuführen, (vergl. Fig. 18). Man kann auch in einem Spreizfingerröhrchen Luft absaugen und in dem anderen Gase einleiten. Zum Zwecke der Sterilhaltung kann man durch das Röhrchen die gesamte Luft absaugen.
Dabei werden die Beutelverschlussteile durch den Unterdruck fest an die Röhrchen und gegenseitig im Bereich der Abschlussnaht aneinandergedrückt.
Nach dem Heisssiegeln der Verschlusslappen 8 und Herausziehen der Spreizfinger aus dem Beutel werden die Verschlusslappen in einer gesonderten Arbeitsstation unter einem Leitblech 20 hindurchgeführt, mit dem die Verschlusslappen 8 flach auf den Oberboden der Beutel gelegt werden (Fig. 3).
Die von den Spreizfingern 7 belassenen Öffnungen befinden sich im Bereich der abzutrennenden Bodenendlappen 11. Es ist nämlich beabsichtigt, nicht die gesamten dreieckförmigen Bodenendlappen an den oberen Verschlussboden des Beutels zu belassen, sondern die Endzipfel 11 werden, wie Fig. 4 zeigt, abgeschnitten und an dem Beutel verbleiben nur stumpfe trapezförmige Lappen 12. In dem Bereich der abzuschneidenden Zipfel 11 liegen die seitlichen Öffnungen 10 und die Grösse dieser Öffnungen wird durch die Breite der Spreizfinger 7 bestimmt.
Das Abschneiden der Endzipfel kann in einer besonderen Arbeitsstation mit Messern oder dergleichen 21/22 erfolgen.
Die trapezförmigen Endlappen 12 müssen nach dem Versiegeln des Beutelrandes 8 und nach Abschneiden der Lappen 11 in einem gesonderten Arbeitsgang ebenfalls durch Heisssiegeln verschlossen werden. Dieses Heisssiegeln der Lappen 12 kann beispielsweise in einer besonderen Siegeltrommel durchgeführt werden.
Zweckmässig stellt man, wie Fig. 5 zeigt, die stumpfen Endlappen 12 mit Formblechen 23 senkrecht nach oben, worauf mit Siegelbacken 24/25 ein Verschliessen der stumpfen Endlappen 12 erfolgt (Fig. 6). Beim Eindrücken einer Quernute 12a mit den Siegelbacken 24/25 ergibt sich ein sehr dichter Beutelabschluss, wie dies die Fig. 6a in einem vergrösserten Schnitt durch eine obere Ecke zeigt.
Es ist auch denkbar, einen Formkörper 13 zwischen die senkrecht gestellten Endlappen 12 einzusetzen, um dann zwischen Doppelleisten 14a mit Schweissleisten 15 die Endlappen 12 in Form eines schmalen Streifens zu verschweissen (Fig. 7).
Die Fig. 8 zeigt eine Verschliessvorrichtung, bei welcher der Beutel 1 in einen Aufnahmekasten 17 eingesetzt wird, der oben an der Längsseite der langen Seite des Beutels entsprechende Klappen aufweist, d. h. diese Klappen entsprechen der Beutelbreite.
Man kann mit diesen nach innen umgelegten Klappen einen Beutel nach Fig. 1 verschliessen, indem man die Klappen 18 in Richtung der Pfeile nach innen schlägt, wobei die Längsseiten 8 der oberen Beutelöffnung zwischen den Klappenrändern 1 8a nach oben abstehen. Man kann diese Klappen 18 an den Rändern 18a heizbar gestalten, so dass man dann die Beutelverschlussränder 8 gleichzeitig miteinander heisssiegeln kann. Die Verschliessvorrichtung besteht nach Fig. 9 aus einem Führungskörper 101, der in vertikaler Richtung verschiebbar auf einen Führungsbolzen 102 aufgesetzt ist.
Unten ist der Führungskörper 101 an eine Druckfeder 103 angelegt, die an das am Bolzen sitzende feste Widerlager 104 angrenzt. Am oberen Ende befindet sich an der einen Seite eine Führungsrolle 105, welche mit einer Steuerkurve 106 zusammenarbeitet.
Mit dieser Steuerkurve 106 kann über die Laufrolle 105 der Führungskörper 101 senkrecht auf und ab bewegt werden.
An dem Führungskörper 101 ist mit einem Tragarm 107 ein Traglager 108 angesetzt. In diesem ist ein Stössel 109 vertikal entgegen der Wirkung einer Feder 110 verschiebbar. Diese Auf- und Abbewegung des Stössels 109 erfolgt über eine Laufrolle 111 mit einer Steuerkurve 112.
Die beiden schrägen Aussenflächen 113 des Stö ssels 109 sind als Steuerkurven ausgebildet (Fig. 11) und der Stössel besitzt in der anderen Ebene (Fig. 12) untere Ausnehmungen 114 und über einem geraden Mittelstück die oberen leichten Ausnehmungen 115 (Fig. 12).
An dem Traglager 8 sind jeweils bei 116 Dreharme 117 angelenkt, welche mit Rollen an den Kurven 113 bis 115 geführt werden. An den Dreharmen 117 sind Spreizfinger 119 befestigt, welche in das obere Beutelende einschiebbar sind (Fig. 9).
Neben den Spreizfingern 119 sind an dem Traglager 108, um 90 Grad versetzt, Siegelbacken 120 jeweils bei 121 angelenkt. Die Siegelbacken besitzen jeweils am unteren Ende 120a heizbare Siegelbacken.
Diese Aufheizung der Teile 120a kann in beliebiger Weise erfolgen. Am oberen Ende befinden sich Führungsrollen 122, welche mit den Steuerkurven 113 zusammenarbeiten.
In der in Fig. 10 gezeichneten Stellung liegen die Rollen 122 in Ausnehmungen 123, so dass die Siegelbacken 120a voneinander entfernt sind. Bewegt sich der Stössel 109 entgegen der Wirkung der Feder 110 nach unten in die in Fig. 11 gezeigte Stel- lung, so schieben sich die Rollen 122 nach oben auf die Führungen 113, und die Siegelbacken 120a werden aneinandergedrückt.
Bei der Abwärtsbewegung des Stössels 109 schieben sich die Führungsrollen 118 der Spreizfingerhebel 117 nach aussen und gelangen über die Kurventeile 114 auf den darüberliegenden zylindrischen Teil des Stössels. In dieser Stellung sind die Spreizfinger völlig ausgespreizt, so dass der Beutelhals in der in Fig. 13 gezeigten Stellung flach auseinandergezogen ist. Wird der Stössel 109 noch um einen entsprechenden Betrag weiter abwärtsbewegt, so laufen die Rollen 118 in die Ausnehmungen 115. Dadurch erreicht man, dass die Spreizfinger um einen geringen Betrag gegenseitig nach innen bewegt werden, wie Fig. 14 zeigt. Diese Bewegung erfolgt zu einem Zeitpunkt, wenn die beiden Siegelbacken 120a das obere Beutelende 127 zusammengedrückt und verschweisst haben.
Hierbei sind die Spreizfinger innerhalb der Öffnungen 124 von den beiden Beutelenden um einen geringen Betrag entfernt, so dass keine Spannungen mehr auf den Beutelhals ausgeübt werden.
Die Schliessköpfe kann man in einer Vielzahl hintereinander in einer Kreisbahn anordnen (nicht gezeichnet). In diesem Fall sind die Steuerkurven 105 und 106 an einem kreisförmigen Träger befestigt (nicht dargestellt). Man kann jedoch die Schliessköpfe auch in einer Vielzahl hintereinander anordnen, in welchem Fall die Steuerkurven 105 und 106 geradlinig verlaufen.
In Fig. 17 sind die Steuerkurven 105, 106 geradlinig gezeichnet, jedoch können diese auch die Abwicklungen von kreisförmig angeordneten Steuerkurven darstellen.
Die Arbeitsweise der hier dargestellten Verschliess Vorrichtung gestaltet sich wie folgt:
Zu Beginn des Verschliessvorganges, Stellung I in Fig. 17, wird das Traglager 108 des Verschliesskopfes durch die Kurve 106 und Rolle 105 gegen den Druck der Feder 103 so weit gesenkt, bis nach Fig. 9 und 10 die Spreizfinger 119 und die geöffneten Siegelbacken 120a dem Beutelende 126 gegen überstehen. Der Beutel sitzt in Fig. 10 in einem Behälter 125 oder dergleichen.
Die Kurve 106 verläuft von Stellung I nach Stellung II gerade, und an der Kurve 112 wird über die Rolle 111 der Stössel 109 abwärts bewegt bis zur Stellung II. Durch die Abwärtsbewegung des Stössels 109 werden die Spreizhebel 117 mit den Spreizdornen nach aussen geschwenkt und der Beutel erhält die gespreizte Form nach Fig. 13. Gleichzeitig werden die Siegelbacken 120a in die in Fig. 13 gezeigte Stellung eingeschwenkt. Am Ende der Abwärtsbewegung des Stössels 109 treten die Druckrollen 118 der Spreizhebel 117 in die Ausnehmungen 115 des Stö ssels 109 ein. Der so entstandene Spielraum zwischen Spreizdorn 119 und Beutelende 127 ermöglicht ein spannungsfreies Aneinanderlegen und Siegeln der beiden Randstreifen 127 des Beutels durch die Siegelbacken 120a (Fig. 14).
Der Siegeldruck ist in Stellung m beendet und erfolgt allein durch weiteres Ansteigen der Kurve 112 um einen geringen Betrag und Entlastung der Rolle 105, die nun mit der Kurve 106, die horizontal weiterläuft, keine Berührung mehr hat.
Nach einer optimalen Siegelzeit, Stellung III, nimmt Rolle 105 wieder Berührung auf mit Kurve 106, während die Kurve 112 nun um einen geringen Betrag bis zur Stellung IV abfällt, so dass der Stössel 109 durch den Druck der Feder 110 gehoben wird, jedoch nur um so viel, dass die Druckrollen 118 der Hebel 117 noch in den Ausnehmungen 115 des Stössels 109 bleiben. Durch das geringe Anheben des Stössels werden die Siegelbacken gelüftet, und die Schweissnaht 127 kann abkühlen.
Bei dieser Stellung des Stössels und entspannten Spreizdornen 119 (Fig. 15) fallen beide Kurven 106 und 112 gleichzeitig und gleichmässig ab. Der Verschliesskopf wird durch den Druck der Feder 103 gehoben (Fig. 12). Erst wenn die Spreizdorne 119 die verbliebenen Öffnungen 124 des Beutels 1 verlassen haben (Fig. 10) erfolgt vollständiges Öffnen des Verschliesskopfes. Bis zur Stellung V erfolgt die Lüftung der Siegelbacken und die Abkühlung der Schweissnaht. Bis zur Stellung VI ist die Ursprungsstellung wieder eingenommen.
In einem besonderen Arbeitsgang werden dann, wie schon oben beschrieben, die oberen Beutelecken abgeschnitten, so dass sich eine durchgehende Siegelnaht ergibt. Bei dem Senken des Traglagers 108 des Verschliesskopfes wird gleichzeitig ein oberer Verschlussboden nach Art eines Klotzbodens gebildet, bei dem dreieckförmige Endzipfel, in an sich bekannter Weise, nach aussen ab stehen. Im Bereich der abgeschnittenen Ecken befinden sich die von den Spreizfingern 119 herrührenden Beutelöffnungen 124. Die Ecklappen 12 werden nun versiegelt (Fig. 6).
Bei dem Verschliesskopf nach Fig. 18 sind in den Hebeln 117 anstelle der Spreizfinger 119 Röhrchen 129 befestigt. Diese stehen mit Rohren 130 oder Schläuchen mit einer Evakuiervorrichtung in Verbindung. Mit dieser kann man die Luft in dem Beutel absaugen. Gegebenenfalls kann man auch durch die Röhrchen 129 Gase oder dergleichen in das Beutelinnere einblasen.
Die Röhrchen 129 dienen gleichzeitig zum Spreizen der Beutelenden.
Die Öffnung einer Packung erfolgt in der Weise, dass man, wie Fig. 19 zeigt, die beiden heissversiegelten Verschlusslaschen 5 mit den Fingern erfasst und die heissversiegelten stumpfen Ecklaschen 12 an der Siegelnaht auseinanderzieht, so dass diese Ecklaschen 12 an beiden Hälften 12b und 12c voneinander getrennt werden. Nunmehr kann aus der Öffnung 50 der Beutelinhalt entnommen werden. Nach dem Freilassen der beiden Schweissleisten 5 springt der obere Beutelverschluss an der geöffneten Ecke wieder zusammen, und die beiden Ecklaschenhälften 12b und 12c legen sich wieder lose aufeinander.