Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen der Quersiegelbacke und Gegenschiene in Verpackungsmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen der Quersiegelbacke und Gegenschiene in Verpackungsmaschmen, mit denen heissiegelbare Schlauchfolien zu Beutelpakkungen verarbeitet werden.
Verpackungsmaschinen dieser Art sind bekannt.
So ist beispielsweise eine Verpackungsmaschine bekannt, bei der das in Bandform vorrätig gehaltene, heissiegelbare Verpackungsmaterial um ein Formund Füllrohr herumgelegt und durch Verschweissung der einander überlappenden Längskanten des Packmaterialbandes miteinander ein Folienschlauch gebildet wird. Dieser Folienschlauch wird durch das Form- und Füllrohr hindurch mit dem zu verpackenden Material gefüllt.
Eine Quersiegelvorrichtung versieht den Schlauch unterhalb des Form- und Füllrohres mit Quersiegelnähten, wobei diese Quersiegelvorrichtung gleichzeitig eine obere Quernaht für einen bereits gefüllten Beutel und eine untere Quernaht für den nachfolgenden Beutel herstellt, die Schlauchfolie zwischen beiden Quernähten durchtrennt und während der Herstellung und Abtrennung die Schlauchfolie vom Form-und Füllrohr nach unten abzieht und dadurch weitertransportiert.
Die Quersiegelvorrichtung muss bei diesen bekannten Maschinen also gleichzeitig zweierlei Bewegungen ausführen: Einmal bewegen sich die Quersiegelbacke und Gegenschiene beim Öffnen und Schliessen derselben quer zur Längsrichtung des Folienschlauches aufeinander zu und voneinander weg und zum anderen bewegt sich die gesamte Quersiegelvorrichtung zur Durchführung der Abziehbewegung in Längsrichtung des Folienschlauches auf und ab. Bei beiden Bewegungsartlen müssen relativ erhebliche Kräfte aufgewandt werden, da einmal ein grosser Schliessdmck ist und zum anderen bei der Aufund Abbewegung der Quersiegelvorrichtung der Folienschlauch über das Form- und Füllrohr abgezogen werden muss.
Die Betätigung der Quersiegelvorrichtung bei den bekannten Maschinen erfolgt ausschliesslich auf mechanischem Wege. Es ist offensichtlich, dass die durch zweierlei Bewegungsrichtungen komplizierte und durch grosse Kräfte beanspruchte Mechanik bei diesen bekannten Maschinen störanfällig sein muss, ausserdem beim Arbeiten der Maschine einen grossen Lärm verursacht, und schliesslich eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit über eine gewisse obere Grenze hinaus unmöglich macht. Zur Verarbeitung von bedruckten Verpackungsmaterialien ist es erforderlich, dass die Maschine mittels vorwiegend foto- elektrischer Steuerungsvorrichtungen so gesteuert wird, dass die Aufdrucke der Packmaterialbahn richtig auf dem fertigen gefüllten Beutel liegen.
Für diese Steuerang sind u. a. drei Systeme bekannt: a) Man zieht eine grössere Länge des Schlauchmaterials vom Form- und Füllrohr ab, als die Länge des herzustellenden Beutels beträgt. Sodann wird nach Öffnung der Quersiegelbacken die Schlauchfolie zurückgezogen, bis eine Abtastvorrichtung auf eine Markierung auf der Schlauchfolie anspricht und den Zurückziehvorgang der Schlauchfolie ab stoppt. b) Die Abzugsbewegung der Quersiegelvorrichtung wird unmittelbar durch eine Abtastvorrichtung abgestoppt, wenn eine auf der Schlauchfolie angebrachte, der Beutellänge entsprechende Markierung an der Abtastvorrichtung vorbeigleitet. c) Die Abzugsbewegung der Quersiegelvorrichtung ist etwas länger als die Länge der herzustellenden Beutel.
Sobald die Abtastvorrichtung auf die auf der Schlauchfolie vorgesehene Markierung anspricht, ofinen sich die Quersiegelbacken, so das die Quersiegelvorrichtung bei ihrer restlichen Abwärtsbewe- gung die Schlauehfcliesiicht mehr mitnimmt.
Das unter c) genannte System hat den Vorteil, dass die Schlauchfolie, sollte sie an einer der Quer siegelbacken kleben ! bleiben, bei der restlichen Ab- wärtsbewegung der Quersiegelvorrichtung von der Quersiegelbacke abgezogen wird.
Insbesondere bei den unter b) und c) genannten Systemen, bei denen die Abwärtsbewegung schlagartig abgestoppt wird bzw. die Quersiegelbacken schlagartig geöffnet werden, wird der Betätigungsmecha- nismus der Quersiegelvorrichtung ausserordentlich stark beansprucht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen der Quersiegelbacke und der Gegenschiene in Verpackungsmaschinen anzugeben, bei der diese Nachteile vermieden werden, und bei der der Antriebsmachanismus äusserst einfach und besser zur Aufnahme der grossen Kräfte geeignet ist. Ausserdem soll der Siegeldruck zwischen der Quersiegelbacke und der Gegenschiene leicht einstellbar sein. Schliesslich soll die Vorrichtung gemäss der Erfindung eine geschlossene, staubfreie Konstruktion sein, die nur geringer Wartung bedarf und praktisch keine Verschleissteile aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Vorrichtung gemäss der Erfindung durch mindestens einen quer zur Längsachse der Schlauchfolie ver schieblich gelagerten, hydraulischen Zylinder aus, an dem die Quersiegelbacke befestigt ist, sowie durch einen Kolben in diesem Zylinder, an dessen Kolbenstange die Gegenschiene befestigt ist.
Die Beaufschlagung des oder der Zylinder kann in einer ersten Stufe durch eine von der Hauptwelle der Verpackungsmaschine gesteuerte Saug- und . Druckpumpe und in einer zweiten Stufe durch einen ebenso von der Hauptwelle der Verpackungsmaschine gesteuerte Pumpe erfolgen.
Der Erfindungsgegenstand wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. 1 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. 1 mit dem Buchstaben K bezeichneten Quersiegelbacke und Gegenschiene.
Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, in dem die Quersiegelvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt denjenigen Teil der Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung, welcher den in den in Fig. 3 dargestellten Zylinder benötigten Überdruck erzeugt und steuert.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung soll als Beispiel in Anwendung bei einer der oben erwähnten bekannten Verpackungsmascnen, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, beschrieben werden. Eine solche Verpackungsmaschine besteht t im wesentlichen aus einem Gestell 1, 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 1 befestigt 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 Packma terialbahn 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 Längssie, gelbacke 7 verschweisst diese Längskanten an ihrer Überlappungsstelle miteinander, so dass um das Form- und Füllrohr 3 herum ein Packmaterialschlauch entsteht. Unterhalb des Form- und Füllroh- res 3 befindet sich die den Gegenstand der vorliegen- - den Anmeldung bildende Quersiegelvorrichtung.
Diese Quersiegelvorrichtung besteht im wesentlicher aus einer Siegelbacke 9 und einer 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 Folienschlauches auf- und abbewegt werden, um das Abziehen des Folienschlauches von der Vorratsrolle 5 über die Formschuler 4 und das Form- und Füllrohr 3 zu bewerkstelligen.
Die Quersiegelbacke 9 und die Gegenschiene 8 sind in Fig. 2 schematisch und vergrössert dargestellt.
Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, dass die Quersiegelvorrichtung gleichzeitig eine obere Quernaht für einen bereits gefüllten Beutel mit ihren unteren Tei len el und e2 und eine untere Quernaht für den nachfolgenden 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 !1 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 Dosierbeclters 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 geformt. Dieser Packmaterialschlauch wird unterhalb des Form- und Füllrohres 3 von der Quersiegelvorrichtung durch Schliessen der Quersiegelbacke 9 und der Gegenschiene 8 erfasst und durch Abwärtsbewegung der Quersiegelvorrichtung nach unten abgezogen. Bei der Abwärtsbewegung stellt die Quersiegelvorrichtung 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 fotoelektrische 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 be ginnt sodann von neuem.
Einzelheiten der erfindungsgemässen Quersiegelvorrichtung und Antriebsvorrichtung dazu ergeben 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 Siegeibackengehäuse 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 aufgeschraubten 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 Anordtung einer Schraubenfeder 22 gelassen ist. Die Schraubenfedem 22 liegen mit ihrem einen Ende ge wien den Ansatz 23 am Verbindungsstück 24 und mit ihrem anderen Ende gegen die Kopfseite der erwähnten hohlzylindrischen Ausnehmung an. Ein auf den Kol henstangen 20 befestigter Flansch 21 begrenzt die Verschieblichkeit der Gegenschiene 8 auf der Kol benstange 20 in der einen Richtung.
Die Federn 22 sind d bestrebt, die Gegenschiene 8 gegen die Flansche
21 zu drücken. Die Verschieblichkeit der Gegenschiene 8 auf den Kolbenstangen 20 ist in der ande ren l Richtung durch das Verbindungsstück 24 be- grenzt, gegen das die Vorderenden der hohlzylindrischen Ausnehmungen anschlagen. Mit dem Buchsta ben h ist derjenige Weg bezeichnet, den die Gegen schiene 8 auf den Kolbenstangen 20 gleitend zurück legen kann. An den Zylindern 18 ist je ein Schlauch anschlusstück 29 vorgesehen, an welchem je ein Druckmittelschlauch 30 befestigt ist.
Mit dem Bezugszeichen 31 ist in Fig. 4 die auge- . triebene 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 Ein wegventil 41 dient zum Verschluss des zum Schlauch 30 führenden Kanals 42, solange im Zylinder 36 Unr terdruck herrscht. Zwischen den Einwegventilen 40 und 41 ist ein Überdruckventil 43 angeordnet. Die Dimensionierung der Ventilfeder 44 des Überdruck- ventils 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 vollführt der Kolben 34 im Zylinder 36 eine Hinund Herbewegung. Dabei wird Flüssigkeit aus dem Behälter 38 durch das Rohr 39 und das Einwegventil 40 angesaugt und wiederum 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 gegenläufigen 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 zugeförderte 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 Siegeldrukkes 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 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 drucktes Verpackungsmaterial auf der Verpackungsmaschine verarbeitet wird. Dazu ist an der Verpakkungsmaschine eine Abtastvorrichtung wie etwa eine fotoelektrische 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 Uberdruck entweicht sofort aus dem Kanal 42 und damit aus den Zylindern 18, so dass sich die Quersiegelbacke 9 und die Gegen schiene 8 sofort öffnen.
Device for opening and closing the transverse sealing jaw and counter rail in packaging machines
The present invention relates to a device for opening and closing the transverse sealing jaw and counter rail in packaging machines with which heat-sealable tubular films are processed into bag packages.
Packaging machines of this type are known.
For example, a packaging machine is known in which the heat-sealable packaging material kept in stock in the form of a tape is placed around a form and fill pipe and a film tube is formed by welding the overlapping longitudinal edges of the packaging material tape together. This tubular film is filled with the material to be packaged through the form and fill tube.
A transverse sealing device provides the tube below the form and filling tube with transverse sealing seams, this transverse sealing device simultaneously producing an upper transverse seam for an already filled bag and a lower transverse seam for the following bag, cutting the tubular film between the two transverse seams and the tubular film during production and separation pulls down from the form and filler tube and thereby transported further.
In these known machines, the transverse sealing device must therefore perform two kinds of movements at the same time: On the one hand, the transverse sealing jaw and counter bar move towards and away from each other transversely to the longitudinal direction of the film tube when they are opened and closed, and on the other hand, the entire transverse sealing device moves in the longitudinal direction of the to perform the pull-off movement Tube up and down. With both types of movement, relatively considerable forces have to be exerted, since on the one hand there is a large closing pressure and on the other hand the film tube has to be pulled off over the form and fill tube during the up and down movement of the transverse sealing device.
In the known machines, the transverse sealing device is operated exclusively by mechanical means. It is obvious that the mechanics of these known machines, which are complicated by two different directions of movement and stressed by great forces, must be prone to failure, and also cause a lot of noise when the machine is working, and finally make it impossible to increase the working speed beyond a certain upper limit. In order to process printed packaging materials, it is necessary that the machine is controlled by means of predominantly photo-electric control devices in such a way that the imprints of the packaging material web are correctly positioned on the finished, filled bag.
For this tax rate are u. a. three systems are known: a) A greater length of the hose material is drawn from the form and fill tube than the length of the bag to be produced. Then, after opening the transverse sealing jaws, the tubular film is pulled back until a scanning device responds to a marking on the tubular film and the process of pulling back the tubular film stops. b) The withdrawal movement of the transverse sealing device is stopped immediately by a scanning device when a marker attached to the tubular film and corresponding to the length of the bag slides past the scanning device. c) The withdrawal movement of the transverse sealing device is slightly longer than the length of the bags to be produced.
As soon as the scanning device responds to the marking provided on the tubular film, the transverse sealing jaws open, so that the transverse sealing device no longer carries the loop with it during its remaining downward movement.
The system mentioned under c) has the advantage that the tubular film should stick to one of the transverse sealing jaws! remain, is pulled off the transverse sealing jaw during the remaining downward movement of the transverse sealing device.
Particularly in the systems mentioned under b) and c), in which the downward movement is suddenly stopped or the transverse sealing jaws are suddenly opened, the actuating mechanism of the transverse sealing device is extremely stressed.
The object of the present invention is to provide a device for opening and closing the transverse sealing jaw and the counter rail in packaging machines, in which these disadvantages are avoided and in which the drive mechanism is extremely simple and better suited to absorbing the large forces. In addition, the sealing pressure between the transverse sealing jaw and the counter bar should be easily adjustable. Finally, the device according to the invention should be a closed, dust-free construction that requires little maintenance and has practically no wearing parts.
To solve this problem, the device according to the invention is characterized by at least one hydraulic cylinder slidably mounted transversely to the longitudinal axis of the tubular film, to which the transverse sealing jaw is attached, and by a piston in this cylinder, to the piston rod of which the counter rail is attached.
The application of the cylinder or cylinders can be performed in a first stage by a suction and suction device controlled by the main shaft of the packaging machine. Pressure pump and in a second stage by a pump that is also controlled by the main shaft of the packaging machine.
The subject matter of the invention is explained in more detail in the following description of an exemplary embodiment, reference being made to the accompanying drawings.
1 shows schematically a side view of a packaging machine in which the device according to the invention can be used.
FIG. 2 is a schematic, enlarged representation of the transverse sealing jaw and counter-rail designated by the letter K in FIG. 1.
Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1, in which the transverse sealing device according to the present invention is shown.
FIG. 4 shows that part of the device according to the present invention which generates and controls the overpressure required in the cylinder shown in FIG.
The device according to the invention is to be described as an example in use in one of the above-mentioned known packaging machines, as shown schematically in FIG. Such a packaging machine consists essentially of a frame 1 which is provided on its upper side with a cover 2 protruding to the front.
The form and fill tube 3 is fastened to the cover 2 and extends from this downwards in front of the machine frame 1. It passes through the cover 2 at its fastening point and widens above the same in a funnel shape. Below the cover 2, the forming and filling pipe is surrounded by a forming shoulder 4 which is attached to the frame 1. A packaging material supply roll 5 is mounted on the back of the frame 1. The packing material held in stock in tape form on this roll runs from roll 5 via one or more deflection rolls 6 to forming shoulder 4, which wraps the Packma material web around the form and fill pipe 3 in such a way that the longitudinal edges of the pack material web on pipe 3 slightly overlap.
A longitudinal sealing gel jaw 7 working against the forming and filling tube 3 welds these longitudinal edges to one another at their point of overlap, so that a packing material tube is created around the forming and filling tube 3. The transverse sealing device forming the subject matter of the present application is located below the form and filling tube 3.
This transverse sealing device consists essentially of a sealing jaw 9 and a counter rail 8, which can perform two kinds of movements. The sealing jaw 9 and counter rail 8 can be moved once transversely to the longitudinal direction of the film tube in such a way that the sealing jaw and the counter rail open and close and, in the closed state, press the film tube between them. In addition, the transverse sealing device can be moved up and down in the direction of the longitudinal axis of the film tube in order to pull off the film tube from the supply roll 5 via the forming shoulder 4 and the forming and filling tube 3.
The transverse sealing jaw 9 and the counter bar 8 are shown schematically and enlarged in FIG. 2.
From this illustration it can be seen that the transverse sealing device simultaneously produces an upper transverse seam for an already filled bag with its lower parts el and e2 and a lower transverse seam for the subsequent pouch with its parts f1 and f2. The tubular film is cut through by means of the cutting knife 12 between the two transverse seams. The cutting knife 12, which is slidably mounted between the parts 11 and 11 of the counter rail 8, is driven into the recess 60 between the parts e2 and f2 of the transverse sealing jaw 9 in order to cut through the film tube.
The material to be packaged is fed through the form and fill tube 3 by means of a dosing container 11, the bottom 10 of which can be pulled out.
The packaging machine works as follows: The Packma material band withdrawn from the supply roll 5 is formed in the manner described around the form and fill tube 3 to form a tube. This packaging material hose is grasped below the form and filling tube 3 by the transverse sealing device by closing the transverse sealing jaw 9 and the counter rail 8 and pulled off by the downward movement of the transverse sealing device. During the downward movement, the transverse sealing device produces the two transverse seams described and cuts the tubular film between the two
Cross seams. At the same time, the material to be packaged that is dosed in the cup 11 is filled into the tubular film by opening the slide 10.
When the transverse sealing device has reached its lowest position, or when the possibly photoelectric scanning device registers that a bag length has been withdrawn, then the transverse sealing jaw and counter bar open. The finished, filled bag falls down and the transverse sealing device moves back to its upper starting position with the jaws open. The working cycle described then begins again.
Details of the transverse sealing device and the drive device according to the invention are shown below when looking at FIGS. 3 and 4. On a rod that can optionally be moved up and down
13 a yoke 14 is rigidly attached. Guide bushings 15 are arranged at the two ends of the yoke 14. A tube 16 is slidably mounted in these guide bushes 15. The tubes 16 are rigidly connected to one another on one side of the sliding bushings 15 by means of a crosspiece 17, which at the same time represents the sealing jaw housing. The transverse sealing jaw 9 is attached to the transverse piece 17. At the opposite end, the tubes 16 are integral with a cylinder 18 each, in each of which a piston 19 is slidably mounted. The piston rods 20 of the piston 19 are guided displaceably in the tubes 16.
With the tube 16, these piston rods 20 pass through the crosspiece 17. At their end 25, the two piston rods 20 are rigidly connected to one another by a connecting piece 24. The connection piece 24 is fastened by means of two nuts 26 screwed onto the ends of the piston rods 20. The cutting knife 12 is rigidly fastened to the middle part of the connection piece 24. It protrudes with its serrated cutting edge in the direction of the recess 60 provided in the transverse sealing jaw 9. Between the cross piece 17 and the connecting piece 24, two compression springs 27 are arranged which strive to move the cross piece 17 and the connecting piece 24 apart. This movement caused by the springs 27 is limited by stops 28 which are provided within the cylinder 18 around the piston rod 20 and strike against the bottom of the cylinder 18.
The connecting piece 24 has around the piston rods 20 each a tubular extension 23, on which a hollow cylindrical guide of the counter rail 8 is slidably fitted. These hollow-cylindrical guides surround the piston rod 20, with sufficient space being left between the wall of the hollow cylinder and the piston rod 20 for a helical spring 22 to be arranged. The coil springs 22 are at one end ge wien the approach 23 on the connector 24 and with its other end against the head side of the hollow cylindrical recess mentioned. A henstangen on the Kol 20 attached flange 21 limits the displaceability of the counter rail 8 on the Kol rod 20 in one direction.
The springs 22 endeavor to hold the counter rail 8 against the flanges
21 to press. The displaceability of the counter rail 8 on the piston rods 20 is limited in the other direction by the connecting piece 24 against which the front ends of the hollow cylindrical recesses abut. The letter h ben denotes the path that the counter rail 8 can slide back on the piston rod 20. A hose connection piece 29 is provided on each of the cylinders 18, to which a pressure medium hose 30 is attached.
With the reference numeral 31 in Fig. 4 is the eye. driven main shaft of the packaging machine. An eccentric disk 32 is attached to this main shaft 31. This disk 32 works together with a roller 33 mounted in the piston 34 by means of an axis 35. The piston 34, which is mounted displaceably in the cylinder 36, is resiliently pressed against the eccentric disk 32 by the spring 37. The interior of the cylinder 36 is connected to a hydraulic fluid container 38 via a line 39. A one-way valve 40 arranged in the line 39 ensures that liquid can only flow from the container 38 to the cylinder 36.
Another one-way valve 41 is used to close the channel 42 leading to the hose 30 as long as there is negative pressure in the cylinder 36. A pressure relief valve 43 is arranged between the one-way valves 40 and 41. The dimensioning of the valve spring 44 of the pressure relief valve 43 will be discussed further below. A further eccentric disk 56 is provided on the shaft 31, which works together with a piston 45 operating in the cylinder 47. The piston 45 is guided against the eccentric disk 56 by the spring 46 arranged in the cylinder 47. The cylinder 47 is connected to the channel 42 on the other side of the one-way valve 41. A valve 48 is also provided on channel 42.
The valve 48 is kept closed via an angle lever 49 by means of a tension spring 50, the dimensions of which will be discussed further below. The core of an electromagnet 55 also acts on the lever 49.
The current flow in the electromagnet 55 is controlled by a scanning device, not shown, which responds to markings on the packaging material web. A line 51 connects the valve 48 to the container 38. An eccentric disk 54, which is also mounted on the shaft 31, works together with a control valve 52 provided on the channel 42.
The control valve 52 is connected to the storage container 38 via a line 53.
In operation, the device works as follows: When the main shaft 31 rotates, the piston 34 performs a reciprocating motion in the cylinder 36. In the process, liquid is sucked in from the container 38 through the pipe 39 and the one-way valve 40 and is in turn pressed through the one-way valve 41, the channel 42 and the hoses 30 into the cylinder 18. As a result, the pistons 19 in the cylinders 18 move to the right as seen in FIG. 3 and at the same time the cylinders 18 move to the left. During this counter-rotating movement of the piston 19 and the cylinder 18, the transverse sealing jaw 9 and the counter rail 8 move towards one another while the spring 27 is compressed. A synchronous running mechanism (not shown) ensures that the size of the movement of the pistons 19 to the right is equal to the size of the movement of the cylinders 18 to the left.
The result is that the transverse sealing jaw 9 and the counter rail 8 are approximately in the middle of their opening width, d. H. meet centrally under the pipe 3.
In order to ensure that the transverse sealing jaw and the counter rail meet regardless of any slight losses of pressure fluid, more pressure fluid is conveyed by the piston 34 than the cylinders 18 can accommodate. As soon as the transverse sealing jaw 9 comes into contact with the counter rail 8, the pressure fluid that is still being supplied by the piston 34 is pressed back into the container 38 by the safety valve 43. For this purpose, the valve spring 44 of the valve 43 is dimensioned such that the valve 43 opens before the springs 22 (FIG. 3) are compressed.
If any object accidentally comes between the sealing jaw 9 and the counter rail 8 during the previously described closing process, the valve 43 acts as a safety valve through which the liquid supplied by the piston 34 is diverted without the sealing jaw and counter rail closing any further.
After the end of the pressure stroke of the piston 34, the pressure stroke of the piston 45 in the cylinder 47, caused by the eccentric disk 56, begins. The one-way valve 41 closes automatically. The piston 45 presses a certain amount of pressure fluid through the channel 42 into the cylinder 18. The pressure now rising in the cylinder 18 is large enough to overcome the force of the springs 22. The counter rail 8 moves away from the flanges 21 on the piston rods 20 and moves over the path h on the piston rods 20 up to the stop on the connecting piece 24. During this movement, the cutting knife 12 enters the recess 60 in the transverse sealing jaw 9 and cuts through the film tube.
The increase in the sealing pressure between the transverse sealing jaw 9 and the counter rail 8 after the start of the pressure stroke of the piston 45 does not occur suddenly due to the damping by the springs 22.
Only after the counter rail 8 rests against the connecting piece 24 does the liquid pressure rise rapidly as the pressure stroke of the piston 45 continues, which at the same time also increases the sealing pressure rapidly.
The valve 48 limits the height of the seal pressure upwards. As soon as the liquid pressure on the valve 48 becomes so great that this valve opens against the action of the tension spring 50, the pressure liquid further conveyed by the piston 45 flows off via the line 51 into the container 38. The spring 50 is thus dimensioned such that the valve 48 opens after the desired sealing pressure of the transverse sealing jaw 9 and the counter bar 8 has been reached with a further increase in the liquid pressure.
The pressure stroke of the piston 45 in the cylinder 47 is completed before the end of the downward movement of the transverse sealing device. The piston 45 moves back under the action of the spring 46. The valve 48 closes, the liquid pressure decreases, and the counter rail 8 is moved again in the direction of the flanges 21 under the action of the spring 22. At the end of the downward movement of the transverse sealing device, a valve 52 is opened by the eccentric disk 54. The pressure fluid now flows back via the line 53 from the cylinders 18 into the container 38. Under the action of the springs 27, the transverse sealing jaw 9 and the counter rail 8 move away from one another. Shortly before the described process starts again by pushing the piston 34 back into the cylinder 36, the eccentric disk 54 closes the valve 52 again.
During the pressure stroke of the piston 45, the suction stroke of the piston 34 could already take place, during which the piston 34 sucks in new pressure fluid from the container 38. Note that the relief valve 43 is arranged between the two one-way valves 40 and 41. Through this valve 43, no liquid can escape into the container 38 during the pressure stroke of the piston 45.
The solenoid 55 is used when printed packaging material is processed on the packaging machine. For this purpose, a scanning device such as a photoelectric system is provided on the packaging machine, which responds to markings on the packaging material web. These markings are attached to the packaging material web, for example at a distance of the length of the bags to be produced. If such a marking wanders past the scanning device, the scanning device switches on the electromagnet 55. This pulls the arm of the lever 49 connected to its core upwards so that the valve 48 opens. The excess pressure escapes immediately from the channel 42 and thus from the cylinders 18 so that the transverse sealing jaw 9 and the counter rail 8 open immediately.