Verfahren zum Schneiden und / oder Schweissen von dünnen thermoplastischen Folien und Maschine zur Durchführung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem der Verarbeitung von aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehender dünner Folie, die z. B. als Band von einem Vorrat abgenommen wird, um zu einzelnen Erzeugnissen gleicher Länge verarbeitet zu werden. Im einfachsten Fall sind diese Erzeugnisse oder Werkstücke plan liegende Folienstücke, wie man sie für Verpackungszwecke verwendet; ein bevorzugtes Gebiet, auf dem sich die Erfindung bewegt, ist jedoch die Herstellung dünnwandiger Säckchen aus einem Schlauch aus thermoplastischer Folie.
Verfahren und Einrichtungen zum Zerschneiden von Folienbändern in Einzelteile oder zur Herstellung von Säckchen aus Schlauchabschnitten sind an sich bekannt. Eine Voraussetzung für die zufriedenstellende Arbeitsweise dieser Maschinen besteht darin, dass die Folien eine gewisse Mindeststärke, genauer gesagt, Steifheit haben, die aber relativ gross ist.
Wird diese Mindeststärke, die etwa bei 0,1 mm liegend angenommen werden kann, unterschritten, so beginnt die Maschine in zunehmendem Masse schlechter zu arbeiten; das Kunststoffmaterial wird nicht mehr zufriedenstellend transportiert, es werden die Abschnitte durch den in der Maschine herrschenden Luftzug durcheinandergebracht, es treten die Auswirkungen der statischen Aufladung, der die meisten Kunststoffolien zugänglich sind, in einem bereits sehr störenden Masse in Erscheinung und all dies bedeutet, dass die Ausschussquote untragbar ansteigt. Bei so dünnen Folien muss daher die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine auf ein nicht mehr wirtschaftliches Mass gesenkt werden.
Die herkömmlichen Maschinen, die zur Verarbeitung von Folien zu Säcken dienen, sind so eingerichtet, dass ein Folienschlauch von einem Vorratswickel abgenommen und mittels Transportwalzen unter Einhaltung einer bestimmten Transportgeschwindigkeit einer taktweise arbeitenden Schneideund Schweissvorrichtung zugeführt wird. Diese Arbeitsweise setzt voraus, dass der nach dem Abschneiden des jeweils letzten fertigen Werkstückes von der Kunststoffbahn an dieser entstandene Materialbereich freitragend vorgeschoben werden kann, um der Schneid- und Schweissvorrichtung dargeboten zu werden. Man kann dabei diese Kante unterstützen, aber wenn man die Kante erfassen will, so muss ein letzter Bereich freitragend von der Unterstützung vorragen.
Die Schwierigkeit besteht nun darin, dass die hier interessierenden extrem dünnen Folien bereits in kleinsten Längen nicht mehr freitragend von einer Unterlage vorstehen können; sie fallen, da sie nicht genügend Körper haben, nach unten und hängen unmittelbar über den Rand der Unterlage. Ein solcher Rand kann alsdann überhaupt nicht mehr oder nicht mit ausreichender Sicherheit in die Schneid- oder Schweissvorrichtung eingeschoben werden und es ist ersichtlich, dass diese Schwierigkeit auch nicht dadurch gemildert werden kann, dass man die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine mindert. All dies führt dazu, dass man praktisch häufig Verpackungssäckchen verwendet, deren Wandstärke grösser ist, als dies aus Gründen der eigentlichen Verpackung, insbesondere also aus Festigkeitsgründen, erforderlich wäre.
Das vorliegende Verfahren zum Schneiden und/ oder Schweissen von dünnen thermoplastischen Folien vermeidet diese Nachteile vollkommen, ohne dass es dazu eines komplizierten apparativen Aufwandes bedarf, dadurch, dass die Folie am Vorderrande in wenigstens zwei im gegenseitigen Querabstand befindlichen Bereichen erfasst und dieser Rand um eine vorbestimmte Länge vor einen Schneid- bzw.
-Schweissbalken bewegt wird, bis der Rand einer zweiten Haltevorrichtung gegenüberliegt, die diesen Rand an Stellen erfasst, die zwischen jenen Stellen liegen, an denen er vor der ersten Haltevorrichtung erfasst worden ist, worauf diese zweite Vorrichtung, bei geöffneter -erster Halteeinrichtung, ein der angestrebten Länge des herzustellenden Folienabsohnittes entsprechendes Mass vorgezogen und nach Erreichen der zugeordneten Endlage geschnitten bzw. geschweisst wird, worauf sich diese Vorgänge wiederholen.
Die vorliegende Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens ist--gekennzeichnet durch ein Paar von sich taktweise zueinander und Xvoneinander bewegender Zangen mit in einer übergabestellung gegenseitig ineinandergreifenden Backen, wobei die erste, die darbietende Zange, den Querrand der Folie durch einen Bearbeitungsspalt (Schneide- bzw.
Schweisswerkzeugspalt) vorschiebt und sodann die zweite Zange, die Transportzange, diesen Querrand erfasst und durch Fortbewegung Folie vom Folienvorrat abzieht und wobei die darbietende Zange in die Ausgangslage zurückkehrt und die Folie, nachdem -die Transportzange eine wählbar einstellbare Endstellung erreicht hat, abgetrennt und geschweisst wird.
Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die schon matischen Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel darstellen, verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 die wesentlichsten Teile der vorliegenden Maschine in Seitenansicht in -drei verschiedenen markanten Stellungen und Fig. 4 einen zuge hörigen Grundriss, wobei jedoch alle nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten, wie Maschinengestell, Antriebssysteme, Stromleitungen usw., weggelassen sind; Fig. 5-eine Einzelheit zu Fig. 4 und Fig. 6 den Querschnitt durch einen Schneid- -und Schweissbalken, wie er in Verbindung mit einer erfindungsgemässen Maschine verwendet werden -kann.
Die sich taktweise zum und voneinander bewegen den Zangen bestehen im wesentlichen aus einer festen und aus -einer -dazu beweglichen Backe. Diese Backen -sind langgestreckte Gebilde, -die den -quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Folienrand erfassen.
Sie erfassen ihn jedoch nicht längs einer-ununterbro- chenen Linie, sondern über Bereiche, die von Berei chen unterbrochen sind, in denen der Folienrand nicht erfasst wird. Die Gegenzange ist so beschaffen, dass sie den Folienrand in jenen Bereichen erfassen kann, ein denen ihn die zuerst betrachtete Zange nicht erfasst, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, dass die Backen-der darbietenden und die Backen der transportierenden Zangen ineinandergreifen.
Der Vorgang ist also der, dass die eine Zange, -die darbietende, die Folie noch hält und die von ihr nicht erfassten Randbereiche der herangefahrenen zweiten Zange, der Transportzange, darbietet, die zu -diesem Zwecke mit ihren -XIemmbereichen in die zwischen den Klemmbereichen der ersten Zange bestehenden
Ausnehmungen, in denen also der Folienrand frei liegt und -fassbar ist, eingreift. Sobald die zweite .Zange diesen Rand ihrerseits erfasst hat, öffnet die erste Zange und gibt die Folie frei, die alsdann von der sich entfernenden Transportzange vom Vorrat abgenommen werden kann. Nachdem eine hinrei chende Länge an Folie auf diese Weise abgezogen worden ist, tritt die Schneide- oder Schweissvorrichtung in Wirksamkeit.
Knapp vorher hat die erste Zange, die bis dahin offen war, wieder geschlossen, sie hält demnach den durch Abschneiden entstandenen neuen Folienrand für den nächsten Arbeitszyklus bereit. Eine geringe Beweglichkeit der ersten Zange erlaubt es dabei, dass diese Zange den Folienrand durch die Schneid- oder Schweisseinrichtung hin durch der zweiten Zange darbietet, sobald diese Einrichtung geöffnet ist.
Damit sich die Zangen in der beschriebenen Weise bewegen können, sind sie je auf einem Transportwagen 1, 2 montiert, die in der Längsrichtung der Maschine auf Schienen 3 fahrbar sind, vgl. die Laufräder 4. Vor dem die darbietende Zange 5 tragenden Transportwagen 1 ist ortunveränderlich ein Schneid- und Schweissbalken 6 montiert, der aus einem unbeweglichen -Unterteil 6a und aus einem heb- und senkbaren Oberteil 6b bestehen möge, wobei in letzterem eine -Schweisselektrode untergebracht sein kann und wofür weiter unten ein Beispiel beschrieben wird. Die Abschneideeinrichtung kann alsdann in dem unteren Balken angeordnet werden, obgleich es sich versteht, dass auch andere Konstruktionen denkbar sind.
Zur Höhensteuerung des Balkens 6 ist der Wagen
1 mit einer Leitschiene 8 versehen, die eine schräge Leitfläche besitzt, die von einer am Oberbalken befindlichen Laufrolle 9 überfahren werden kann; man erkennt demnach, dass der heb- und senkbare Oberbalken 6b in einer Vertikalführung 10 beweglich ist.
Die bewegliche (obere) Backe der Zange 5 ist mittels eines hebels 12 um einen Lagerzapfen 13 schwingbar, und zwar entgegen der Wirkung einer Zugfeder 14, der dem Elektromagnet 15 entgegen wirkt. Die Fahrbewegung des Wagens 1 wird durch einen Hebelmechanismus erzielt, der aus einem Lenkerpaar 16, 17 besteht, dem ein Fixpunkt 18 und ein Druckkörper 19 zugeordnet sind; -wenn letzterer in der Pfeilrichtung verstellt wird, so wandert der Wagen entgegen der Wirkung der Rückholfeder 20 nach rechts (in der Zeichnung) und er geht in seine Aus gangslage zurück, sobald der Druck auf den Druck körper 19 aufhört.
Der die Transportzange 25 tragende Wagen 2 besitzt wieder Laufräder 4, mit denen er auf einer Schienenbahn 3,-welche dieselben Schienen sein kön nen, auf denen der andere Wagen fährt, hin und her beweglich ist, und zwar unter dem Einfluss einer (nicht gezeichneten) Antriebsvorrichtung, die an sich bekannter Art sein kann und eine Einstellung des dem Wagen zugemessenen Fahrweges erlaubt. Der
Transportwagen 2 ist mit einem nach unten ragenden Anschlag 26 versehen, der dazu bestimmt ist, mit dem Druckkörper 19 des Wagens 1 in der beschriebenen Weise zusammenzuarbeiten.
Die Transportzange 25 besteht aus einer ortsfesten Backe 25a und aus einer beweglichen Backe 25b, die mittels eines Hebelarmes 27 um Gelenkpunkte 28 schwingen kann, wozu sie unter der Wirkung von Hubmagneten 30 steht. Der Hebelarm besitzt einen nach unten ragenden Lenkfortsatz 31, vgl. auch Fig. 5, der mit einem feststehenden Spreizkeil 32 zusammenarbeiten kann, wie dies im folgenden noch ausführlicher beschrieben werden Wird.
Unterhalb des die Transportzange 25 tragenden Wagens 2 ist ein Förderband 33 vorgesehen, das stetig umläuft, und zwar so, dass sein oberes Trum sich in der Zeichnung nach rechts, also vom ersten Wagen weg bewegt.
Die Steuerung der Magnete 15, 30 erfolgt durch ortsverstellbare Schalter (nicht gezeichnet) in Abhängigkeit von der Bewegung der beiden Wagen, durch eine Programmsteuerung oder auf jede andere geeignete Weise, wie sich aus der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise der Maschine und des im Sinne der Erfindung angewendeten Verfahrens ohne weiteres ergibt :
Es sei angenommen, dass die zu verarbeitende Folienbahn, von einem (nicht dargestellten) Vorrat ablaufend, durch den Wagen 1 hindurchgeführt sei und mit ihrem vorderen Rand von der darbietenden Zange 5 gehalten werde. Des Weiteren sei angenommen, dass die Aufgabe darin bestehe, aus dieser Folienbahn Säcke herzustellen, in welchem Falle diese Bahn also eine Schlauchbahn sein wird. Die Arbeitsweise der Maschine ist dann folgende:
Der linke Wagen 1 steht still, der Folienrand ist in der darbietenden Zange 5 geklemmt.
Der rechte Wagen bewegt sich nach links gegen den ersten Wagen. In der Nähe des Wagens 1 wird der Elektromagnet 30 erregt, darf jedoch die Backe 25b der Transportzange 25 noch nicht schliessen, denn diese muss ja zuerst mit ihren Teilen 25c zwischen die Ausnehmungen 5c der darbietenden Zange greifen, wie dies aus Fig. 4 deutlicher erkennbar ist. Das Offenhalten der Transportzange 25 bei schon erregtem Magneten 30 erfolgt durch den Spreizkeil 32, der die Leitrolle 31 des schwingbaren Transportzangenhebels 27 unterfährt und den Hebel dadurch, noch bevor der Magnet erregt worden ist, öffnet und offen hält. Erst wenn die Leitrolle 31 den Spreizkeil 32 wieder verlässt, kann die Transportzange 25 unter dem Einfluss des Hubmagneten 30 schliessen.
Diese vorzeitige Erregung des Magneten hat sich als vorteilhaft er Wiesen, weil damit die Zeit, die zum Aufbau des Magnetfeldes erforderlich ist, schon abgelaufen ist, wenn sich die Zange dem Folienrand nähert, d. h. es kann auf diese Weise die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine nicht unerheblich gesteigert werden.
Sobald der Anschlag 26 an den Druckkörper 19 anstösst, wird der linke Wagen 1 über das Lenkerpaar 16, 17 nach rechts verstellt und dabei der vertikal bewegliche Balken 6 gehoben: die sich nach rechts bewegende, immer noch geschlossen darbietende Zange 5 tritt durch den zwischen beweglichen und nicht beweglichen Balken 6a, 6b gebildeten Spalt hindurch und bietet den freien Folienrand, der in den Zangenausnehmungen 5c verläuft, der sich nähernden Transportzange 25 dar, die noch geöffnet ist. Es ist dies die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung.
Die gegenseitige Annäherung der beiden Transportwagen setzt sich fort, bis schliesslich die Transportzange mit ihren Vorsprüngen 25c hinreichend in die Ausnehmungen 5c der darbietenden Zange eingreift und umkehrt; dann schliesst die Transportzange, vgl. Fig. 3. Im nächsten Augenblick kehrt der Transportwagen seine Bewegungsrichtung um; und die darbietende Zange öffnet auf Grund der entsprechend funktionierenden Magnetsteuerung. Durch die gegenseitige Entfernung der beiden Wagen 1, 2 kann sich nun der linksseitige Wagen 1 unter dem Einfluss der Rückholfeder 20 nach links verstellen, wogegen der nach rechts fahrende Wagen 2 Folie vom Vorrat in einem Masse abzieht, das durch den ge wählten Weg des Transportwagens bestimmt ist.
Sobald letzterer zur Ruhe gekommen ist, wird der Schweiss- bzw. Schneidbalken - ebenfalls durch geeignete Steuerung - betätigt, es wird der Rand des -Sackes verschweisst und der Sack von dem Vorrat abgeschnitten, was jener Stellung der beweglichen Teile des linken Wagens entspricht, die aus Fig. 1 ersichtlich ist. Während des Schweissens können der Wagen 1 und das Werkzeug 6 als Einheit der Bewegung des Wagens 2 folgen. Nach beendeter Schweissung und Abtrennung kehrt Wagen 1 in die Ausgangslage zurück, seine Zange ist geschlossen. Wagen 2 fährt noch ein Stück weiter, sodann öffnet seine Zange, wodurch das Werkstück, also der Sack, auf dem Förderband 33 abgelegt und nach aussen gefördert wird.
Die darbietende Zange enthält Folienmaterial und ist zur Durchführung der Darbietungsbewegung bereit, der Zyklus wiederholt sich.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Folie oder der Sack stets nur gezogen und niemals geschoben wird. Es entfallen damit alle die Schwierigkeiten, die eine Folge der Tatsache sind, dass man sehr dünne Folien nicht oder nur sehr schwer verschieben kann. Dementsprechend besitzt die vorliegende Maschine auch keine untere Grenze der Foliendicke, ab welcher sie ihre Tätigkeit einstellt: jede gegenwärtig herstellbare dünnste Folie kann auf der erfindungsgemässen Maschine verarbeitet werden.
Der Umstand, dass die vorliegende Maschine im Gegensatz zu bekannten Maschinen die Folie in keinem Zeitpunkt ihrer Verarbeitung sich selbst überlässt, erlaubt eine beträchtliche und bisher nicht annähernd für möglich .gehaltene Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit und schafft eine vollkommene Unabhängigkeit der Arbeit der -Maschine von der Länge -der herzustellenden Zuschnitte oder Säcke.
Selbstverständlich besteht die Unabhängigkeit der Arbeitsweise von der Foliendicke nicht nur nach unten; es können mit der Maschine auch dickere Folien verarbeitet werden, was bedeutet, dass die Erfindung eine universell einsetzbare Maschine schafft.
In Fig. 6 ist der Querschnitt durch ein kombiniertes Schneid- und Schweisswerkzeug gezeigt, wie es mit Vorteil in einer erfindungsgemässen Maschine angewendet werden kann. Der bewegliche Oberbalken 6b trägt eine Klemmeinrichtung 40 mit federnden Niederhaltern 41, die das Abschneiden des Werkstückes zwischen dem Schweissbalken 42 und diesem Niederhalter ermöglichen. Die Schneideinrichtung besteht aus einer Mehrzahl von schwingbaren Schneidklingen 43, die um Schraubenbolzen 44 drehbar sind, wenn man sie durch senkrecht zur Zeichenebene erfolgendes Verschieben einer Leiste 45 aus dem Spalt 46, in dem sie bei Nichtgebrauch versenkt sind, herausdreht, in welchem Fall die Kupplungsbolzen 47 in ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Schlitzen wandern.
Anstelle einer kontinuierlichen Bewegung des Förderbandes 3 kann sich, besonders bei Säcken grösserer Länge, eine absatzweise Bewegung dieses Bandes als vorteilhaft erweisen. Man kann dann beispielsweise so vorgehen, dass man auf dem Band eine bestimmte Menge von Zuschnitten, d. h. Säcken oder dergleichen, also zweckmässig 10 oder 12 Stück, übereinander legen lässt und das Förderband erst dann um eine Sacklänge oder mehr weiterbewegt.
Die Transporteinrichtung 3 dient also auch dazu, die Ausgabe der Werkstücke zweckentsprechend zu gestalten. Diese Regelung des Förderbandvorschubes erfolgt zweckmässig in Abhängigkeit von der Bewegung des Transportwagens 2 oder, anders gesagt, in Abhängigkeit von der jeweiligen Länge des Zuschnittes (Sackes).
Zu diesem Zweck kann der Antrieb des Förderbandes 3 beispielsweise über eine (nicht dargestellte) magnetische Kupplung erfolgen, die von der Wagenbewegung aus erregt und aberregt wird; wodurch das Mass der Förderbandbewegung pro Bewegungstakt bestimmt wird: über eine entsprechend beschaffene Zusatzeinrichtung wird dann dafür gesorgt, dass beispielsweise nur jede zehnte oder hundertste Wagenbewegung eine Bewegung des Förderbandes auslöst, damit man die vorhin erwähnten Stapel von Zuschnitten (deren Zahl pro Stapel wählbar gemacht wird) auf dem Förderband bildet, bevor dieses um einen bestimmten Betrag weitergeschaltet wird. Allgemein gesagt handelt es sich also darum, dass die Bewegung des Förderbandes absatzweise erfolgt und diese Bewegung nach ihrem Ausmass und ihrer Taktfolge in Abhängigkeit von der Bewegung der Transportzange gesteuert ist.
In den Ausführungsbeispielen ist angenommen, dass die wesentlichen beweglichen Organe der Maschine auf elektromagnetische Weise gesteuert werden. Obgleich dies eine zweckmässige Art der Steuerung vorstellt, ist es nicht die einzige. Für Maschinen grösserer Abmessungen kann sich eine pneumatische oder hydraulische Steuerung als zweckmässig erweisen, wie auch Mischformen aus elektrischen, mechanischen, pneumatischen und hydraulischen Steuerungen denkbar sind. Im Falle einer pneumatischen oder hydraulischen Steuerung wird man die beweglichen Zangenbacken mittels kleiner Arbeitszylinder betätigen, wobei die Steuerung des Arbeitsmittels von geeigneten, längs der Fahrbahn der Wagen verstellbar einstellbaren Steuerventilen erfolgen kann; indes ist auch hier wieder die Steuerung mittels Programmsteuergeräten möglich.
Einrichtungen dieser Art sind aus vielen Gebieten der Technik ebenso bekannt wie die Ausbildung einer rein elektromagnetischen Steuerung, weshalb es nicht für nötig erachtet wird, diesbezüglich auf näheres einzugehen.