Verfahren zur fortlaufenden Herstellung eines Rohres mit Längsnaht parallel zur Rohrachse aus flexibler, aber gegen Biegen verhältnis mässig steifer Materialbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Herstellung eines Rohres mit Längsnaht parallel zur Rohrachse aus flexibler, aber gegen Biegen verhältnismässig steifer Materialbahn.
Durch das US-Patent Nr. 2832271 wurde beispielsweise ein Gerät für die Herstellung eines solchen Rohres aus einer flachen Bahn eines flexiblen, aber gegen Biegen verhältnismässig steifen Materials bekannt. Bei diesem Gerät wird die Materialbahn aus ihrer flachen Form durch in der Hauptsache äussere Formgebungsmittel allmählich in ein Rohr umgewandelt und die Längskanten der Materialbahn werden in einer Längsnut parallel zur Rohrachse miteinander vereinigt.
Da, wie vorausgesetzt, die Materialbahn gegen Biegen verhältnismässig steif und wenig elastisch ist, ist eine beträchtliche Länge für die Überführung der Materialbahn aus der flachen in die Rohrform erforderlich, wenn das ohne Bruch-, Knick- und Reissstellen erfolgen soll. Um Spannungsunterschiede infolge Unterschieden in der verarbeiteten Länge an verschiedenen Punkten längs der Bandbreite zu vermeiden, müsste theoretisch eine unendliche Formstrecke gegeben sein. Dank der Tatsachse aber, dass Bandmaterial trotz seiner verhältnismässig grossen Steifheit gegen Biegen eine begrenzte Fähigkeit aufweist, Spannungsveränderungen aufzunehmen und auszugleichen, kann die erforderliche Bandlänge auf einen endlichen Wert begrenzt werden.
In manchen Fällen bedeut jedoch die auf einen praktischen endlichen Wert verringerte für die Formgebung erforderliche Bahnlänge eine erhebliche Schwierigkeit, da das Formgebungsgerät einen beträchtlichen Raumaufwand bedingt. Die Schwierigkeiten sind besonders gross für Verpackungsmaschinen, bei denen anschliessend an die Herstellung das Rohr durch das hintere Ende direkt mit einer Füllung versehen und längs Querzonen flachgepresst und in gefüllte und abgeschlossene Packungen unterteilt wird. Mit Rücksicht auf den Füllvorgang muss das Rohr beim Herstellen eine zumindest angenähert senkrechte Stellung einnehmen, wobei das hintere Ende sich oben befinden muss, wie sich das auch dem oben genannten US-Patent ergibt.
Das bewirkt, dass das Totalgewicht der Verpackungsmaschine höher wird, und dass die erforderliche Höhe der Decke der Halle, in der die Maschine aufgestellt werden soll, grösser wird.
Durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ergibt sich ein Mittel, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Dieses Mittel besteht darin, dass der Arbeitsablauf für die Bildung des Rohres in drei Phasen unterteil wird, oder in zwei Phasen mit einer Zwischenphase des Bandweitertransportes. In der ersten Formgebungsphase wird die flache Materialbahn doppelt gelegt, wobei die Bahn längs der Mittellinie so gefaltet wird, dass die für die Innenseite bestimmte Seite der Bahn einwärts umgeschlagen wird. In der Phase der Bahnweiterführung wird die doppelt gelegte Materialbahn über eine Umlenktrommel mit so grossem Krümmungsradius geleitet, dass quer zur Längsrichtung der Materialbahn verlaufende Falle der Knickstellen des Materials längs der Faltstelle vermieden werden.
In der Schlussphase des Formungsvorganges wird die doppelt gelegte Materialbahn in Rohrform mit zumindest angenähert kreisförmigem Querschnitt gebracht, und die Kanten werden gleichzeitig parallel zur Längsachse des Rohres zu einem längsverlaufenden Saum vereinigt.
Dank dieser Methode wird es möglich, die Bandführung während des einen Teils der Formgebung zur Herstellung des Rohres räumlich neben der Bandführung während des andern Teils der Formgebung zur Herstellung des Rohres anzuordnen. Dadurch wird die Höhe für die Formgebungsmaschine beim Formen eines vertikalen Rohres, die durch die notwendige Weglänge bei der Bandformung beeinflusst wird gegenüber der nach dem oben genannten Formgebungsverfahren erforderlichen Höhe erheblich verringert.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung, die in schematischer Weise das Verfahren nach dieser Erfindung in seiner Anwendung auf die Herstellung gefüllter und verschlossener Packungen in Tetraeder-Form darstellt, im Detail beispielsweise beschrieben.
Von einer Abgaberolle 1 wird eine Materialbahn 2 aus Packungsmaterial abgerollt, wobei die Materialbahn beispielsweise aus einem verhältnismässig dicken Papier bestehen kann, das auf der einen Seite einen Überzug in Form einer bedeutend dünner als die Bahn ausgebildeten Überzugsschicht aus Kunststoff aufweist, der durch Wärmeanwendung dicht schliessend gemacht werden kann, z. B. Polyäthylen, während die andere Seite einen noch dünneren Überzug in Form einer Lage aus Wachs oder Kunststoff aufweist.
Die Materialbahn 2 wird zuerst über eine Klappe 3, die unter Federspannung steht und dazu dient, der Bahn die richtige Spannung zu vermitteln, und um eine Führungsrolle 4, die zur Achse der Abgaberolle 1 parallel liegt und an einem Drehtisch befestigt ist, geführt, um dann unter einer zur Führungsrolle 4 parallel angeordneten, die Materialbahn einstellenden Rolle 5 hindurchgeführt zu werden, gegen die sich die dickere Überzugsschicht der Materialbahn anlegt. Von der Rolle 5 wird die Materialbahn zumindest angenähert senkrecht aufwärts geführt, wobei sie allmählich in die Doppellage übergeht, in dem sie um ihre Längsmittellinie zusammengeführt wird und zwischen zwei zusammenwirkenden Pressrollen 6 und 7 gelangt, die mit ihren zueinander parallelen Achsen sowohl zur Längsrichtung der Materialbahn 2, wie auch zur Rolle 5 zumindest angenähert senkrecht sind.
In dem Raum zwischen den Pressrollen 6 und 7 wird das Doppellegen der Materialbahn 2 vollendet. Die Materialbahn verlässt deswegen diesen Raum in flacher, doppelt liegender Form und wird über eine Umlenktrommel 8 geführt, die in einem Abstand oberhalb der Pressrollen 6 und 7 und mit der Achse parallel zu den Achsen der Pressrollen angeordnet ist. Zwischen der Trommel 8 und dem Raum der Pressrollen wird die doppelt gelegte Materialbahn 2' durch drei an ihrem Unfang mit Laufnuten versehene Scheiben 9, 10 und 11, deren Achsen zumindest angenähert senkrecht zur Seitenebene der Materialbahn angeordnet sind und in deren Umfangsnuten die Seitenlängskanten der doppelt gelegten Materialbahn 2' verlaufen, seitlich geführt.
Die Umlenktrommel 8 hat einen relativ so grossen Radius, dass zur Längsrichtung der Materialbahn querverlaufende Knick- oder Faltlinien der Materialbahn längs der Faltlinien bei der Mittellinie der Materialbahn vermieden werden. Solche Knick- oder Faltlinien sind nicht nur aus ästhetischen Gründen an dem fertigen Rohr unerwünscht, sondern bilden eine Gefahr, dass das Material an dieser Stelle reisst, was im höchsten Masse unerwünscht ist, wenn z. B. das Rohr als Behälter für Flüssigkeit verwendet wird, wie das für Flüssigkeiten in Packungen der Fall ist.
Von der Trommel 8 läuft die doppelt gelegte Materialbahn zu einer ähnlichen Umlenktrommel 12, deren Achse zur Achse der erstgenannten Trommel 8 parallel ist. Durch die zweite Trommel 12 wird die Materialbahn 2' so umgelenkt, dass sie von der Trommel 12 zumindest angenähert senkrecht abwärts gerichtet abläuft.
Unmittelbar unterhalb der Trommel 12 beginnt die allmähliche Umformung der doppelt gelegten Materialbahn 2 in das gewünschte Rohr 13. Indem die Materialbahn 2' ein zumindest angenähert vertikales Füllrohr umgibt, aber nicht gegen dasselbe anliegt, wird die Materialbahn in einen horizontal angeordneten Formring 15 eingeführt, dessen Form der gewünschten Querschnittsform des Rohres 13, das gebildet werden soll, auf einer bestimmten Höhe unterhalb der zweiten Trommel entspricht.
Mit einem bestimmten Abstand von dem Rohrformring 15 nach unten ist ein, das Rohr in Längsrichtung verschliessendes Element 16, mit einer Pressrolle 17 für die Aussennaht vorgesehen. Das Element 16 bereitet die infolge des Durchtrittes der Materialbahn 2' durch den Ring 15 sich überlappenden Ränder der Materialbahn, die Rohrform aufweist, für das Verschliessen miteinander vor, während die Pressrolle 17 durch Zusammenwirken mit einer innen im Rohr durch das Füllrohr 14 getragene Gegendruckrolle (nicht gezeigt) den notwendigen Druck erzeugt und den Saum längs des Rohres 13 bildet.
Im vorliegenden Falle ist das Verschliesselement 16 so ausgebildet, dass es durch Aufheizen der inneren dickeren Kunststoffschicht der Materialbahn 2' in der Zone, die dem beabsichtigten längsverlaufenden Saum entspricht, die Randteile der Materialbahn für das Verbinden miteinander durch Wärmeanwendung verbreitet. Auf einer Höhe zwischen der Trommel 12 und dem Formring 15 ist das Füllrohr 14 an einer Stütze 18 mittels eines Hebels 19 aufgehängt, der zwischen den Rändern der Materialbahn, die auf dieser Höhe noch durch einen Schlitz getrennt ist, vom Füllrohr 14 vorragt. Das zum Füllrohr 14 führende Zuführrohr 20 ist infolgedessen ebenfalls durch den genannten Schlitz geführt.
Für die Führung des fortlaufend erzeugten Rohres 13 in Richtung nach unten und insbesondere für die Unterteilung des Rohres 13 unterhalb der Pressrollen 17 in gefüllte und verschlossene Packungen sind in der Verlängerung der Rohres zwei Joche 21 und 22 längs der Rohrachse vorgesehen und durch Führungsstäbe 23 bzw. 24 ist das eine Joch 21 innerhalb des andern Joches 22 hin und her verschiebbar. Das Joch 21 und das Joch 22 tragen jedes ein Paar zussmmenarbeitende (nicht gezeigte) Klemmbacken. Die Klemmbacken bewirken das Flachpressen des Rohres 13 längs verhältnismässig schmalen quer zur Rohrachse verlaufenden Streifen und das Aufheizen der Kunststoffschicht in dieser Zone, um das Rohr 13 in gefüllte und verschlossene Packungen zu unterteilen.
Im vorliegenden Falle liegen die Klemmbacken in Ebenen die zueinander senkrecht stehen, um das Rohr 13 flach zu drücken und mittels Wärme zu schliessen und so Packungen in Tetraeder-Form zu bilden. Ausserdem wird vorausgesetzt, dass jedes Paar Klemmbacken mit einem Messer oder dergleichen ausgerüstet ist, das so angeordnet ist, dass es für den Schnitt quer zum Rohr in der quer zur Längsachse verlaufenden Verschlusszone liegt, um eine durch Verschluss in Querrichtung gebildeten Packung von der nächstfolgenden Packung abzutrennen.
Bei laufender Maschine werden beide Joche 21 und 22 von einem gemeinsamen (nicht gezeigten) Antrieb angetrieben, der auch die Klemmbackenpaare antreibt. Die Joche 21 und 22 bewegen sich in Abhängigkeit vom Antrieb in solcher Weise, dass das eine Joch zu seinem höchsten Punkt gelangt, während das andere sich mit dem zugehörigen Paar Klemmbacken in Eingriff mit dem Rohr 13 abwärts bewegt und dieses mitführt, d. h. eine entsprechende Länge der Materialbahn 2 von der Lieferrolle 1 abwickelt. Wenn das abwärts bewegte Joch den tiefsten Punkt erreicht hat, hat auch das aufwärts bewegte Joch den höchsten Punkt erreicht und wird durch den Antrieb das zugehörige Paar Klemmbacken gegen das Rohr 13 zum Anliegen gebracht, während das I Klemmbackenpaar des unteren Joches das Rohr freigibt usw.
In zeitlicher Abstimmung auf die Rohrzuführung, d. h. die Herstellung von Packungen, wird das betreffende Füllmaterial dem Innern des hergestellten Rohres 13 über das Zuführrohr 20 und das Füllrohr 14 zugeführt. Die Zufuhr des Füllmaterials kann beispielsweise mittels einer Beschickungspumpe erfolgen, die durch den oben angegebenen Antrieb oder dgl. angetrieben wird.
Um zu bewirken, dass die Bildung des Rohres ohne Spannungen und unabhängig von Spannungs änderungen erfolgt, die durch die gleichzeitige Zuführung von Rohr und die Bildung der Packungen erzeugt werden, ist die Trommel 12 am einen Ende einer Traggabel 25 angeordnet, deren anderes Ende an einem (nicht gezeigten) parallel zur Achse der Trommel 12 angeordneten Stift drehbar angeordnet ist. Durch (nicht gezeigte) Kupplungsmittel ist die Traggabel 25 mit dem Antrieb in solcher Weise verbunden, dass die Trommel in zeitlicher Abstimmung auf den abwärtsgerichteten Rohrvorschub um einen Betrag, der zumindest angenähert dem Rohrvorschub entspricht, abwärts schwingt, um dann wieder aufwärts zu schwingen und dabei ein entsprechendes Stück der Materialbahn 2' von der Abgaberolle 1 abzuwickeln.
Die Erfindung ermöglicht demnach die Aufteilung des Rohrformungsvorganges in zwei Rohrformungsstufen mit einer Zwischenstufe für die Weiterführung oder Umlenkung der Materialbahn. Dadurch muss der Rohrformungsvorgang nicht mer ausschliesslich in Richtung der Rohrachse oder ihrer Verlängerung erfolgen, sondern die erste Stufe der Rohrformung kann räumlich verlegt werden, so kann sie z. B. parallel zur zweiten Stufe aber mit umgekehrter Bewegungsrichtung der Materialbahn durchgeführt werden, wie das in der Zeichnung veranschaulicht und oben beschrieben wurde.
Process for the continuous production of a pipe with a longitudinal seam parallel to the pipe axis from a flexible material web that is relatively stiff against bending
The present invention relates to a method for the continuous production of a pipe with a longitudinal seam parallel to the pipe axis from a flexible material web that is relatively rigid against bending.
For example, US Pat. No. 2,832,271 has disclosed an apparatus for producing such a tube from a flat sheet of flexible material that is relatively rigid to bending. In this device, the material web is gradually converted from its flat shape into a tube by mainly external shaping means and the longitudinal edges of the material web are united with one another in a longitudinal groove parallel to the tube axis.
Since, as assumed, the material web is relatively stiff and not very elastic against bending, a considerable length is required for the transfer of the material web from the flat to the tubular shape if this is to be done without breaking, kinking and tearing points. In order to avoid tension differences due to differences in the processed length at different points along the strip width, an infinite molding path should theoretically be given. Thanks to the fact that strip material, despite its relatively high stiffness against bending, has a limited ability to absorb and compensate for changes in tension, the required strip length can be limited to a finite value.
In some cases, however, the length of the web required for shaping, reduced to a practically finite value, represents a considerable difficulty, since the shaping apparatus requires a considerable amount of space. The difficulties are particularly great for packaging machines in which, following production, the tube is directly provided with a filling through the rear end and pressed flat along transverse zones and divided into filled and closed packs. With regard to the filling process, the tube must assume an at least approximately vertical position during manufacture, with the rear end being at the top, as is also evident from the above-mentioned US patent.
This has the effect that the total weight of the packaging machine is higher and that the required height of the ceiling of the hall in which the machine is to be installed is higher.
The method according to the present invention provides a means of avoiding the aforementioned disadvantages. This means consists in dividing the work flow for the formation of the tube into three phases, or into two phases with an intermediate phase of belt advancement. In the first shaping phase, the flat material web is laid twice, the web being folded along the center line so that the side of the web intended for the inside is turned inwards. In the web continuation phase, the double-laid web of material is passed over a deflection drum with such a large radius of curvature that traps of kinks in the material along the folds running transversely to the longitudinal direction of the web of material are avoided.
In the final phase of the forming process, the double-laid web of material is brought into a tube shape with at least an approximately circular cross-section, and the edges are simultaneously combined parallel to the longitudinal axis of the tube to form a longitudinal seam.
Thanks to this method, it is possible to arrange the tape guide spatially next to the tape guide during one part of the shaping for the production of the pipe during the other part of the shaping for the production of the pipe. As a result, the height for the shaping machine when shaping a vertical tube, which is influenced by the necessary path length in the band shaping, is considerably reduced compared to the height required according to the shaping process mentioned above.
In the following, the invention is described in detail, for example, with reference to the drawing, which schematically shows the method according to this invention in its application to the production of filled and closed packs in tetrahedral shape.
A material web 2 made of packing material is unrolled from a dispensing roll 1, wherein the material web can consist, for example, of a relatively thick paper, which on one side has a coating in the form of a coating layer made of plastic that is significantly thinner than the web and which closes tightly through the application of heat can be made e.g. B. polyethylene, while the other side has an even thinner coating in the form of a layer of wax or plastic.
The material web 2 is first over a flap 3, which is under spring tension and serves to impart the correct tension to the web, and around a guide roller 4, which is parallel to the axis of the dispensing roller 1 and is attached to a turntable, to then to be passed under a roller 5 which is arranged parallel to the guide roller 4 and adjusts the material web, against which the thicker coating layer of the material web rests. From the roll 5, the material web is guided at least approximately vertically upwards, gradually changing into the double layer in which it is brought together around its longitudinal center line and passes between two cooperating press rollers 6 and 7, which with their mutually parallel axes both to the longitudinal direction of the material web 2, as well as to the roller 5 are at least approximately perpendicular.
In the space between the press rollers 6 and 7, the double laying of the material web 2 is completed. The web of material therefore leaves this space in a flat, double-lying form and is guided over a deflection drum 8 which is arranged at a distance above the press rollers 6 and 7 and with the axis parallel to the axes of the press rollers. Between the drum 8 and the space of the press rollers, the double-laid material web 2 'is supported by three disks 9, 10 and 11, which are provided with running grooves on their periphery, the axes of which are arranged at least approximately perpendicular to the side plane of the material web and in their circumferential grooves the side longitudinal edges of the double laid material web 2 'run, laterally guided.
The deflection drum 8 has a relatively large radius that crease or fold lines of the material web running transversely to the longitudinal direction of the material web are avoided along the fold lines at the center line of the material web. Such kink or fold lines are not only undesirable on the finished pipe for aesthetic reasons, but also create a risk that the material will tear at this point, which is extremely undesirable when z. B. the tube is used as a container for liquid, as is the case for liquids in packs.
From the drum 8, the doubled web of material runs to a similar deflection drum 12, the axis of which is parallel to the axis of the first-mentioned drum 8. The material web 2 ′ is deflected by the second drum 12 in such a way that it runs off the drum 12 in an at least approximately perpendicularly downward direction.
Immediately below the drum 12 begins the gradual deformation of the double-laid material web 2 into the desired tube 13. As the material web 2 'surrounds an at least approximately vertical filling tube, but does not rest against it, the material web is introduced into a horizontally arranged molding ring 15, whose Shape corresponds to the desired cross-sectional shape of the tube 13 to be formed at a certain height below the second drum.
At a certain distance downward from the pipe molding ring 15, an element 16, which closes the pipe in the longitudinal direction, is provided with a press roller 17 for the outer seam. The element 16 prepares the edges of the material web, which overlap as a result of the passage of the material web 2 'through the ring 15, which has a tubular shape, for sealing with one another, while the pressure roller 17 interacts with a counter-pressure roller ( not shown) generates the necessary pressure and forms the seam along the pipe 13.
In the present case, the closing element 16 is designed so that by heating the inner thicker plastic layer of the material web 2 'in the zone which corresponds to the intended longitudinal seam, it spreads the edge parts of the material web for the connection to one another by the application of heat. At a level between the drum 12 and the form ring 15, the filling pipe 14 is suspended from a support 18 by means of a lever 19 which protrudes from the filling pipe 14 between the edges of the material web, which is still separated by a slot at this level. The feed pipe 20 leading to the filling pipe 14 is consequently also passed through the aforementioned slot.
For guiding the continuously produced tube 13 in the downward direction and in particular for dividing the tube 13 below the press rollers 17 into filled and closed packs, two yokes 21 and 22 are provided along the tube axis in the extension of the tube and are supported by guide rods 23 and 24 one yoke 21 can be moved back and forth within the other yoke 22. The yoke 21 and yoke 22 each carry a pair of engaging jaws (not shown). The clamping jaws cause the pipe 13 to be flattened along relatively narrow strips running transversely to the pipe axis and the heating of the plastic layer in this zone in order to divide the pipe 13 into filled and closed packs.
In the present case, the clamping jaws lie in planes which are perpendicular to one another in order to press the tube 13 flat and close it by means of heat and thus to form packs in the shape of a tetrahedron. In addition, it is assumed that each pair of clamping jaws is equipped with a knife or the like, which is arranged so that it lies for the cut across the pipe in the closure zone running transversely to the longitudinal axis, around a pack formed by closure in the transverse direction from the next pack to separate.
When the machine is running, both yokes 21 and 22 are driven by a common drive (not shown) which also drives the pairs of clamping jaws. The yokes 21 and 22 move as a function of the drive in such a way that one yoke reaches its highest point, while the other moves downwards with the associated pair of clamping jaws in engagement with the pipe 13 and carries it with it, i.e. H. unwinds a corresponding length of the material web 2 from the delivery roll 1. When the yoke moved downwards has reached the lowest point, the yoke moved upwards has also reached the highest point and the drive brings the associated pair of clamping jaws against the pipe 13, while the pair of clamping jaws of the lower yoke releases the pipe, etc.
In timing with the pipe feed, d. H. For the production of packs, the filler material in question is fed to the inside of the pipe 13 produced via the feed pipe 20 and the fill pipe 14. The filling material can be fed in, for example, by means of a feed pump which is driven by the above-mentioned drive or the like.
In order to ensure that the formation of the tube takes place without tension and independently of tension changes that are generated by the simultaneous feeding of tube and the formation of the packs, the drum 12 is arranged at one end of a support fork 25, the other end at one (not shown) parallel to the axis of the drum 12 arranged pin is rotatably arranged. The support fork 25 is connected to the drive by means of coupling means (not shown) in such a way that the drum swings downwards by an amount that at least approximately corresponds to the pipe feed, in order to then swing upwards again unwind a corresponding piece of the material web 2 'from the delivery roll 1.
The invention accordingly enables the pipe forming process to be divided into two pipe forming stages with an intermediate stage for the continuation or deflection of the material web. As a result, the pipe forming process does not have to take place exclusively in the direction of the pipe axis or its extension, but the first stage of pipe forming can be relocated spatially. B. parallel to the second stage but with the opposite direction of movement of the web of material, as illustrated in the drawing and described above.