Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen, Füllen und Verschliessen von quaderförmigen
Beutel-Packungen mit rechteckigem Querschnitt aus heisssiegelfähigem Material
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen, Füllen und Verschliessen von quaderförmigen Beutel-Packungen mit rechteckigem Querschnitt aus heisssiegelfähigem Material.
Es ist bekannt, aus einem gefüllten Schlauch durch Zusammendrücken und Verschweissen in quer zur Längsrichtung des Schlauches liegenden Zonen mit paarweise zusammenarbeitenden Klemm- und Schweissbacken in Abständen, welche der späteren Höhe der Verpackungen entsprechen, fertiggefüllte Beutel zu formen. Die Bildung des Schlauches erfolgte dabei meist um einen runden oder ovalen Formdorn, um Flachbeutel zu erhalten, die man auch mit einem nachträglich angedrückten Standboden ausstattete.
Daneben kannte man bei kreuzweise verlaufenden Querverschweissungen die Bildung tetraederförmiger Packungen, die vornehmlich für Flüssigkeit Verwendung finden.
Bei all diesen bekannten Verfahren bewirkten die Querschweissbacken gleichzeitig den Schlauchvorschub.
Für die Herstellung quaderförmiger Beutelverpakkungen mit standfestem Boden wurde nach einem bekannten Verfahren von einem vorgefertigten Seitenfaltenschlauch ausgegangen, bei dem das Füllgut durch den auf einer Trommel aufgewickelten Schlauch von einem zentralen Zulauf aus in die zu bildenden Packungen gedrückt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass der Schlauch durch Vorrillen der Ausgangsbahn in der Längsrichtung einen rechteckigen Querschnitt erhält, anschliessend in flachem noch unverklebten Zustand Querprägungen erhält, und nach dem Versiegeln des Schlauches in der Längsrichtung sowie nach dem Füllen im Bereich eines dem Beutelquerschnitt angepassten Formdornes beim Verschweissen und Unterteilen des gefüllten Schlauches in der Querrichtung ein Abdecken der Schlauchwandungen in voller Höhe des zu bildenden beutels erfolgt, und im Anschluss an die Abdeckungen der Schlauchwandungen im Bereich der Querfalzlinien flache Bodenbegrenzungen mit einer mittleren Verschlusslasche und seitlich abstehenden Ecklappen gebildet werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass sich an Längsrillvorrichtungen der Ausgangsbahn ein Schlauchbildner und an eine Umlenkwalze des noch unverschlossenen Schlauches eine Querrillvorrichtung für die spätere Bodenbildung anschliesst, dieser im Innern des Schlauches ein Formdorn folgt, über den hindurch der Schlauch gefüllt wird, und an dessen unterem Ende eine Längssiegelvorrichtung und mit der Querrillvorrichtung verbundene Vorschubvorrichtung angeordnet ist, unter welcher Querschweissvorrichtungen folgen, die mit einem ortsfesten Führungskopf für den Schlauch und unteren Messbecherhälften derart zusammenarbeiten, dass gleichzeitig bei der Herstellung der Quersiegelnaht des Beutels rechteckige Böden gebildet werden.
Man erhält bei Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung eine einfach gebaute, billige Maschine, welche mit Rücksicht auf die einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Bodenfaltung der gefüllten Beutel absatzweise arbeitet und bei Schonung des Beutelmateriales und des Füllgutes eine sehr genaue quaderförmige Beutelherstellung gestattet. Zur Erhöhung der Leistung kann man mehrere Vorrichtungseinheiten, so z. B. 2-4 Beutelherstellungs- und Fülleinheiten, auch in Form von Anbaueinheiten nebeneinander vorsehen.
Weitere Vorteile beruhen in der Möglichkeit einer geringen Bauhöhe der Maschine. Ausserdem ist ein Desinfektion der Schlauchinnenseite und anschliessend eine sterile Abfüllung möglich.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtseitenansicht im Schnitt;
Fig. 2 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt;
Fig. 3 eine Seitenansicht mit drei nebeneinander lie genden Verarbeitungseinheiten;
Fig. 4 Querschnitt 1-1 der Fig. 1;
Fig. 5 Querschnitt in Höhe II der Fig. 1;
Fig. 5a Querschnitt III-III der Fig. 1;
Fig. 6-8 Längsschnitte durch die Quersiegelvorrich tung in verschiedenen Stellungen;
Fig. 9 einen Teilschnitt durch eine Quersiegelvor richtung in vergrösserter Darstellung in verschiedenen darin eingezeichneten Betriebsstellungen;
Fig. 10 Schaubild einer Packung;
Fig. 11 eine schematische Gesamt-Seitenansicht einer
Sterilisiervorrichtung.
Eine Ausgangspapierbahn 1 ist ein- oder beiderseitig heisssiegelfähig beschichtet. Anstelle von derartig be schichtetem Papier kann man auch Kunststoffolien verwenden, die eine Heisssiegelung gestatten. Die Papierbahnrolle wird beispielsweise in ein vornehmlich fahrba res Gehäuse 2 eingesetzt, das sich auch auf Räder auf setzen lässt. Die Fig. 1 lässt einen Auslaufschlitz 2a im oberen Teil des Gehäuses 2 erkennen, unter dem eine beispielsweise aus zwei Walzen 3 und 3a bestehende Längsrillvorrichtung vorgesehen ist Anstelle derartiger Rillwalzen kann man gegebenenfalls auch Falzschienen vorsehen. Die Längsrillen 94 sind beispielsweise in die Faltstufe 4 der Bahn eingezeichnet. über dem Schlitz 2a kann man eine Desinfizierung, z.
B. in Form einer Befeuchtungswalze o. dgl., Sprühdüse o. dgl., vorsehen, damit die Bahn 1 an der Innenseite desinfiziert wird und in diesem Zustand in unmittelbarem Anschluss einem Schlauchbildner beliebiger Ausgestaltung zugeführt werden kann. Dieser muss so beschaffen sein, dass die Bahn mit einer noch unverbundenen Überlappungsnaht 13 zu einem Schlauch 14 geformt wird, der dann über eine Umlenkrolle 15 nach unten zu den Verarbeitungsvorrichtungen gelangt. Die Umlenkrolle 15 kann an einem Träger 16 angesetzt sein, der auf zwei Säulen 17, 18 befestigt ist. Diese sind mit einem Ständer 19 verbunden und mit einer Querplatte 20 abgedeckt (Fig. 2).
In der Fig. 1 sind neun Faltstufen 4-12 gezeigt, wo man z. B. mit Leitblechen 21 und Fingern 22, die sich ausserhalb befinden, die Bahn allmählich zu dem Schlauch 14 formt. Es erweist sich auch als möglich, die Faltung des Schlauches im Bereich der vorher eingearbeiteten Rillinien vorzunehmen. Eine gleichartige Formung kann auch mit an sich beliebigen anderen Faltvorrichtungen erreicht werden. Im Bereich des noch offenen Schlauches, d. h. beispielsweise bei den Faltstufen 4-10, kann man eine Uv-Bestrahlung vorsehen.
Die Schlauchbahn 14, welche an der Überlappungs- naht noch unverbunden ist, wird von der Umlenkrolle 15 aus senkrecht nach unten geführt, um in einer Quer rillungs- oder Querprägevorrichtung mit quer zur Längsrichtung verlaufenden, gegebenenfalls auch schrägen Rillungen versehen zu werden, deren Formgebung den später zu bildenden Böden angepasst ist.
Diese Prägevorrichtung 24 kann nach Fig. 1 und 4 aus einem mit Führungshülsen 25 und 26 versehenen Querträger 27 bestehen, in den eine mit Nuten versehene Prägeplatte 28 angesetzt ist. Diese arbeitet mit der Gegenprägeplatte 29 zusammen, die mit einer federnd aufgedrückten Tragplatte 30 nach aussen abgeschlossen ist. Die Deckplatte 30 mit der Gegendruckplatte 29 werden kraftgesteuert, und zwar kann zu diesem Zweck ein Druckzylinder 31 vorgesehen werden, dessen Kolben 32 die Prägeplatte 29 auf die Gegenplatte 28 zur
Einprägung von Rillinien in den flachen Schlauch 12 aufpresst.
Der Querträger 27 wird auf den Säulen 17 und 18 geführt. Diese Säulen 17 und 18 können auf dem Ma schinenkörper 33 befestigt sein, in den weitere Verarbei tungsvorrichtungen eingeschlossen sind. Daneben steht das Gehäuse 2 mit den Papierrollen.
An die Querprägevorrichtung 24 schliesst sich nach unten ein Formdorn 34 an, der mit einem Träger 35 an der Säule 17 befestigt sein kann. Nach oben zu ist der Formdorn konisch verjüngt und besitzt nach unten zu den Querschnitt der zu formenden Beutel. Im Innern des Formdorns befindet sich ein Einfüllkanal 36 für das
Füllgut und dieser Kanal 36 kann durch einen Füll stutzen 37 hindurch mit einem Vorratsbehälter für das
Füllgut verbunden werden. Durch den Auslauf 38 ge langt das Füllgut in den Beutelschlauch. Über dem Auslauf befindet sich am unteren Ende des Formdornes 34, wo derselbe eine dem zu formenden Beutel angepasste rechteckige Formgebung besitzt, die Längssiegelvorrich tung 39. Diese besteht aus an einem an den Säulen 17,
18 befestigten Träger 39a und einer beheizten Druckplatte 40, welche mit einer Druckvorrichtung, so z.
B. mit dem Kolben eines hydraulischen Zylinders 42, an die Längssiegelnaht des Schlauches angepresst wird und diesen versiegelt. Als Gegendruck dient der Formdorn 34 (vergl. auch Fig. 5).
Etwa in Höhe der Längssiegelvorrichtung 39 befindet sich noch eine Vorschubvorrichtung 43 für den Beutelschlauch. Diese besteht aus zwei Vorschubbacken 44, 44a und Rollen 45, die sich im Schlauchinnern befinden, um den Druck der Vorschubbacken aufzufangen. Diese Rollen 45 sind an dem Formdorn 34 über dessen Auslauf 38 angesetzt, der in Höhe der Vorschubvorrichtung einen entsprechend verringerten Aussendurchmesser besitzt.
Die im Innern mit Haftflächen versehenen Vorschubbacken 44, 44a befinden sich an einem Querträger 46, der ebenso wie die Querträger 27 der Querprägevorrichtung auf den Säulen 17 und 18 geführt ist. Dieser Querträger 46 steht mit dem Querträger 27 über Stangen 47, 48 in Verbindung.
Die Vorschubbacken 44, 44a stehen über Gelenkhebel 49, die jeweils in der Mitte bei 49a am Träger 46 drehbar angesetzt sind, mit dem Kolben 50 und dem Gehäuse 51 eines Druckzylinders derart in Gelenkverbindung, dass von diesem Zylinder die Backen 44, 44a an den Schlauch angedrückt und von diesem abbewegt werden können, d. h. hierdurch die Vorschubbacken ge öffnet und geschlossen werden können (Fig. 5a).
Der Vorschub des Schlauches in der vertikalen Richtung wird mit dem Druckzylinder 52 vollzogen, dessen Kolbenstange 53 über einen Arm 54 mit der Tragplatte 30 der Querprägevorrichtung in Verbindung steht. Dieser Vorschub vollzieht sich in der Weise, dass nach dem Schliessen der Vorschubbacken 44, 44a deren Querträger 46 von dem mit der Kolbenstange 53 verbundenen Querträger 27 der Vorschubvorrichtung über die Verbindungsstangen 47 und 48 in der gewünschten Länge nach unten geschoben wird. In der Fig. 1 und 2 ist die untere Stellung und in Fig. 3 die obere Stellung gezeigt.
Der vertikale Schlauchvorschub vollzieht sich zwischen einem festen und beweglichen Anschlag, und dieser wird mit einer Fotozelle 55 überwacht, die an einem an der Säule 18 befestigten Träger 55a sitzt. Die Füllguthöhe in dem Schlauch erfolgt mit einer Niveausteue rung 56. Diese kann mit Hilfe eines elektrischen I Kon- densators durchgeführt werden. Der Kondensator mit einem luftgefüllten Schlauch zwischen den beiden Kondensatorplatten besitzt eine andere Kapazität als ein Kondensator mit einer dazwischen geschalteten Flüssigkeitssäule.
An die Niveausteuerung 56 schliesst sich nach unten die in den Fig. 1, 6, 7, 8 und 9 dargestellte Quersiegelvorrichtung 57 an. Diese besitzt in ihrem oberen Teil einen ortsfesten Führungskopf 58, der am unteren Ende eine dem Beutelquerschnitt entsprechende rechteckige Aussparung aufweist, die sich nach oben trichterförmig erweitert. An den beiden einander gegenüber liegenden Tragarmen 60 des Führungskopfes 58 sind jeweils bei 61 und 62 Winkelhebel 63, 64 angelenkt, die an den oberen Enden über eine Schiene 65 stets parallel zueinander verbunden sind. (Fig. 6 und Fig. 9). An den abgewinkelten unteren Enden der Winkelhebel 63, 64 befinden sich Rollen 66, die in Längsschlitzen 67 von Quersiegelbacken 68, 69 geführt sind (Fig. 9).
An dem verlängerten unteren Ende 70 der Winkelhebel 64 sind mit Zapfen 71 Zugschienen 72 in Verbindung gebracht, die am unteren Ende an Träger 73 der Quersiegelvorrichtung angelenkt sind. Diese Träger 73 werden mit Kolben 74 von Druckzylindern 75 horizontal vor- und zurückbewegt.
Bei dieser Vor- und Zurückbewegung werden Messbecherhälften 76/77 mitbewegt. Diese besitzen am unteren Ende Druckbacken 78, 79, die bei der Vor- und Zurückbewegung geöffnet und geschlossen werden.
An den Quersiegelbacken 68, 69, an deren vorderen Enden jeweils bei 80 Heizvorrichtungen eingebettet sein können, stehen mit Druckkolben 81, 82 in Verbindung, die mit Druckzylindern 83, 84 gesteuert werden. Mit diesen Druckzylindern erfolgt das Öffnen und Schliessen der Heisssiegelbacken 68, 69.
Anstelle der in die Siegelbacken 68, 69 eingesetzten Heizelemente 80, welche die notwendige Wärme übertragen und in dem geschlossenen Schlauch 14a die Quernaht 91 der Beutel 90 heisssiegeln, kann man auch für die Siegelung eine Impulsschweissung anwenden.
Die in den Fig. 1-9 beschriebenen Vorrichtungen arbeiten wie folgt:
Der geschlossene Schlauch 90 wird zunächst mit der Vorschubvorrichtung wie oben beschrieben bis in den unteren Teil der Messbecherhälften 76, 77 vorgezogen.
Nun werden bei stillstehendem Schlauch die Zylinder 83, 84 beaufschlagt, wobei über die Kolben 81, 82 die Quersiegelbacken 68, 69 horizontal jedoch um die Achsen 61, 62 einschwenkend zueinander und nach oben bewegt werden. Hierbei ziehen die Zugschienen 72 gleichzeitig den rahmenartigen Träger 73 mit den Messbecherhälften 76, 77 um die doppelte Höhe nach oben, wo sie in eine nicht dargestellte Klinke einrasten.
Bei diesem kombinierten Bewegungsvorgang der Quersiegelvorrichtung 57 wird der mit der Längssiegelvorrichtung 39 in der Längsrichtung verschlossene Schlauch 90 mit den Quersiegelbacken 68, 69 in der Querrichtung mit einer Quernaht 91 versehen. Durch das gleichzeitige Hochdrücken der Quersiegelbacken 68, 69 beim Querschweissen wird die Quernaht 91 zwischen den Quersiegelbackenenden nach oben gedrückt, wobei der obere rechteckige Boden am unteren Ende des ortsfesten Führungskopfes 58 bei gleichzeitiger Bildung seitlich abstehender Endklappen gebildet wird.
Gleichzeitig ziehen die Zugschienen 72 die geschlossenen Messbe- cherhälften 76, 77 nach oben, wobei an deren oberen Enden noch oben von den Quersiegelbacken 68, 69 begrenzt der rechteckige Boden des innerhalb der Messbecherhälften befindlichen Beutels gebildet wird, bei dem seitlich die Ecklappen abstehen.
Die Ausgangsstellung der Quersiegelvorrichtung 57 sowie einige Zwischenstellungen sind gestrichelt in Fig. 9 dargestellt. Die Endstellung ist in Fig. 7 zu sehen.
Im Anschluss an die Bildung der Quersiegelnaht 91, wobei sich die lleisssiegelbacken 68, 69 und die Messbecherhälften 76, 77 in Höhenrichtung im Anschluss an den Führungskopf 58 dicht aneinanderschieben und dabei, wie oben beschrieben, die Quaderform der Beutel gebildet wird (Fig. 7), werden die Zylinder 83, 84 zur Öffnung der Heisssiegelbacken 68, 69 in der Öffnungsrichtung betätigt. Die Kolben 81, 82 ziehen nun die Heisssiegelbacken 68, 69 zunächst über die Längsschlitze 67 auseinander, wie in Fig. 8 dargestellt. In dieser Stellung wird die Höhenrastung des Trägers 73 wieder entrastet und die Abwärtsbewegung der Quersiegelbacken 68, 69 und des Trägers 73 mit den Messbecherhälften 76, 77 erfolgt bis zu der in den Figuren 1 und 6 dargestellten Ausgangsstellung.
Mit Anschlägen 85 (Fig. 9) kann ein unerwünschtes Herausziehen der Quersiegelbacken verhindert werden. Nunmehr erfolgt das öffnen der Messbecher 76, 77 mit den Druckkolben 75, und das Einfüllen des Füllgutes, z. B. einer Flüssigkeit, kann durch den Stutzen 37 und den Kanal 36 in den Schlauch 90 durchgeführt werden. Die Füllguthöhe wird mit der oben beschriebenen Niveau Steuerung 56 eingeregelt.
Nach dem Füllen folgt ein weiterer Vorschub des gefüllten Schlauches 14a bis in Höhe der Messbecherhälften 76, 77, worauf sich diese schliessen (Fig. 7 und 8) und dabei mit den an den unteren Druckbacken 78, 79 sitzenden Messern 86 der vorher gefertigte Beutel 90 abgetrennt wird. Es handelt sich hier zunächst um einen halben Beutel, der bei der Inbetriebnahme der Maschine entsteht und nun entfernt werden muss.
Nach diesen Vorarbeiten kann das selbsttätige Arbeiten der Maschine beginnen, und zwar in der vorbeschriebenen Weise, wobei jeweils nach dem Abschweissen der Quernaht 91 sich über derselben ein voll angefüllter nach oben offener Beutel und unten ein an beiden Enden rechteckig abgeschlossener Beutel 90 innerhalb der Messbecherhälften 76, 77 befindet. Nach dem Öffnen der Messbecherhälften wird dann der gefüllte Beutel nach dem Abtrennen einer weiteren Bearbeitungsstufe zugeführt. In dieser Bearbeitungsstufe, welche nicht Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist, wird der Beutel 90 fertig gefaltet.
Anstelle der in der Zeichnung dargestellten hydraulisch und pneumatisch betätigten Zylinder-Kolben kann man auch mechanisch oder elektrisch betätigte Antriebsvorrichtungen verwenden.
Die Fig. 10 zeigt einen fertig gefüllten Beutel 90. Der Boden 92 ist mit seitlich hervorstehenden Ecklappen 93 jeweils flachgedrückt und die Querschweissnähte 91 stehen nach oben und unten ab.
In weiteren nicht gezeigten Verarbeitungsstufen müssen die Querschweissnähte 91 flach auf den Boden 92 gelegt, die Ecklappen 93 gegebenenfalls gekürzt und im Innern verschweisst auf den Boden umgeschlagen werden, um sie daselbst zu befestigen. Dann gelangen die völlig fertigen Beutel in Kästen o. dgl. zum Versand.
Bei der Ausführungsform der Fig. 11 ist die Ausgangspapierbahn 1 auf eine Rolle 102 aufgewickelt und wird von hier über eine Wippenrolle 103 in einem Tauchbehälter 104 um eine dort eingesetzte Umlenkrolle 105 im wesentlichen senkrecht nach oben geführt.
Der Tauchbehälter 105 ist mit einer desinfizierenden Flüssigkeit o. dgl. gefüllt. Gegebenenfalls kann man anstelle eines derartigen Tauchbades auch eine an sich bekannte Bestrahlungsvorrichtung oder eine Sprühvorrichtung vorsehen (nicht dargestellt).
Die Papierbalmrolle 102 mit dem Tauchbehälter und Rollenführungen befindet sich in einem vornehmlich fahrbaren Gehäuse 106. Dieses ist beispielsweise auf die Räder 107 aufgesetzt In diesem Gehäuse befindet sich noch eine Vorratsrolle 108.
Vor dem Desinfektionsbad 104 oder am oberen Teil des Gehäuses 106 ist eine beispielsweise aus zwei Walzen 3, 3a bestehende Längsrillvorrichtung vorgesehen.
Anstelle derartiger Rillwalzen kann man gegebenenfalls auch Falzschienen o. dgl. vorsehen.
Unmittelbar an den Gehäuseschlitz 109 schliesst sich der in Fig. 1 gezeigte Schlauchbildner an.
Vor diesem Schlauchbildner, der auch in beliebiger anderer Weise ausgebildet sein kann, wird eine Zuführungsvorrichtung für ein Desinfektionsmittel, z. B. für eine Befeuchtungswalze 125, angeordnet, die mit einer in der Desinfektionsflüssigkeit 126 rotierenden Tauchwalze 127 benetzt wird. Anstelle dieser Befeuchtungswalze kann man auch eine Sprühvorrichtung oder einen Benetzungsschwamm o. dgl. vorsehen. Dieser kann in Ausbildung als Walze ebenso wie die Walze 125 mit einer Tauchwalze 127 benetzt werden.
Der anschliessende Schlauchbildner ist, wie eingangsbeschrieben, so ausgebildet, dass die Bahn mit einer noch offenen Überlappungsnaht im Innern vollständig steril zu einem Schlauch 13 geformt wird, der dann unmittelbar über eine Umlenkrolle zu den weiteren Ver arbeitungsvorrichtungen, so z.B. zu einer Querprägevorrichtung, Formdorn, Längssiegelvorrichtung und Quer siegelvorrichtung gelangt. Bei dieser Schlauchbildung erfolgt keine Berührung mit der sterilen Innenschicht der Bahn, so dass diese völlig steril bleibt.
Die nicht dargestellte Klinke für die beiden Mess becherhälften 76, 77, die mit den Trägern 73 ausgestattet sind, kann aus zwei Schwenkhebeln bestehen, die sich an geeigneten Stellen neben den beiden Trägern 73 befinden. Die Hebel sind mit Vorsprüngen ausgestattet, die sich unter die Träger schieben können. Beispielsweise kann man diese beiden Hebel am Maschinenkörper 33 an festen Lagerkörpern anlenken. Sie werden jeweils mit einer Feder aussen an die Träger 73 angedrückt. Unterhalb der Bolzen 74 sind in Bohrungen der Träger 73 horizontal verschiebbare Bolzen eingesetzt. In den in Fig. 7 und 8 dargestellten Stellungen der Messbecherhälften 76, 77 und deren Träger 73, sind die Hebel zu den Trägern eingeschwenkt, so dass sich deren Vorsprünge unter die Träger 73 schieben. Hierbei sind die Messbecherhälften in der Höhenrichtung arretiert.
Die Bolzen legen sich in dieser Stellung an die Messbecherhälften 76, 77 an.
Bewegen sich nun die Messbecherhälften 76, 77 nach aussen, werden von diesen die Bolzen durch die Träger hindurch nach aussen gestossen, so dass die Klinkenhebel von den Bolzen abgedrückt werden. Die Vorsprünge an den Hebeln geben die Träger 73 frei, so dass diese zusammen mit den Messbecherhälften 76, 77 nach unten bewegt werden können, und zwar in die Stellungen nach Fig. 6 und Fig. 9.