Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Siegelvorrichtung in einer Verpackungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der US 3 074 214 bekannt geworden ist. Die bekannte Siegelvorrichtung weist zwei Siegelwalzen auf, die in jeweils einem Schenkel eines u-förmigen Trägers angeordnet sind. Um die Betriebsbereitschaft der Siegelvorrichtung zu erreichen, müssen die Siegelwalzen derartiger Siegelvorrichtungen auf die Siegeltemperatur des Packstoffes aufgeheizt werden, was in der Praxis etwa 10 Minuten dauert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich infolge der Verlustwärme der Siegelwalzen die Temperaturen der Lagerplatten und der anderen Bauteile des Gestells über Stunden hinweg noch erhöhen. Diese Temperaturerhöhung der Bauteile hat zur Folge, dass sich der Siegelspalt bis zum Erreichen einer konstanten Endtemperatur ständig vergrössert.
Um undichte Siegelnähte zu vermeiden, sind deshalb an den bekannten Siegelvorrichtungen manuelle Einrichtungen zum Einstellen des Siegelspaltes vorgesehen, die insbesondere während der ersten Betriebsstunden der Siegelvorrichtung ständig nachjustiert werden müssen. Ein derartiges Vorgehen ist unbefriedigend, da selbst bei geschultem Personal nicht ausgeschlossen werden kann, dass trotzdem undichte Siegelnähte erzeugt werden. Darüber hinaus ist die genaue Einstellung des Siegelspaltes insbesondere bei einem in der Siegelwalze integrierten Trennmesser ein kritischer Vorgang, da ein zu kleiner Siegelspalt zur Beschädigung des Trennmessers, ein zu grosser Siegelspalt jedoch zu nicht oder nicht vollständig abgetrennten Schlauchbeutelpackungen führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und eine gattungsgemässe Siegelvorrichtung in einer Verpackungsmaschine derart auszubilden, dass der einmal eingestellte Siegelspalt während der gesamten Betriebsdauer der Siegelvorrichtung zumindest nahezu konstant ist, sodass ohne Nachjustierungen stets dichte Schlauchbeutelpackungen erzeugt werden können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemässe Siegelvorrichtung in einer Verpackungsmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Siegelspalt während der gesamten Betriebsdauer der Siegelvorrichtung zumindest nahezu konstant bleibt. Dadurch lassen sich ohne Nachjustierungen stets dichte Nähte an Schlauchbeutelpackungen erzielen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Siegelvorrichtung in einer Verpackungsmaschine ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Eine gute thermische Entkoppelung der Lagerplatten voneinander lässt sich erzielen, wenn die Verbindungselemente an den Seiten der Lagerplatten angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, die Verbindungselemente aus einem Material mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten auszubilden. Dadurch lässt sich eine noch grössere thermische Entkoppelung der Lagerplatten erzielen. Der Siegelspalt lässt sich auf einfache Weise mittels Einstellschrauben einstellen, die auf die Verbindungselemente einwirken. Um den Wärmeübergang von den Siegelwalzen auf die Lagerplatten zu verringern, ist es darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn sich die Siegelwalzen und die sie tragenden Wellen lediglich in Teilbereichen berühren. Dies lässt sich bevorzugt mittels Doppelkonen realisieren.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Siegelvorrichtung in einer Verpackungsmaschine in einer schematischen Darstellung, die
Fig. 2 einen Teil der Siegelvorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt, und die
Fig. 3 die Siegelvorrichtung nach Fig. 2 in einer Vorderansicht und teilweise im Schnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Siegelvorrichtung 10 in einer Verpackungsmaschine, beispielsweise in einer nicht dargestellten horizontalen Schlauchbeutelmaschine, hat zwei beheizbare Siegelwalzen 11, 12, die auf jeweils einer Hohlwelle 13, 14 drehfest angeordnet sind. Die beiden Hohlwellen 13, 14 sind in Lagerkörpern 17, 18 gelagert, wobei die eine Hohlwelle 13, wie später noch näher erläutert, mittels Federn 20 elastisch aufgehängt ist.
Die beiden Siegelwalzen 11, 12 werden von einem Servomotor 21 angetrieben, der über ein erstes Getriebe 22 mit der einen Hohlwelle 14 gekoppelt ist. Die beiden Hohlwellen 13, 14 sind wiederum über ein zweites Getriebe 23 miteinander verbunden, sodass auch der Antrieb vom Servomotor 21 auf die andere Hohlwelle 13 gewährleistet ist. Zum Zuführen des Stromes für die nicht dargestellten Siegelwalzenheizungen, die vorzugsweise in Form von sogenannten Heizpatronen ausgebildet sind, dienen grösstenteils in den Hohlwellen 13, 14 geführte Leitungen 24, die mit auf den Hohlwellen 13, 14 angeordneten Schleifringabnehmern 25 verbunden sind.
Wie die Fig. 2 und 3 genauer zeigen, sind die Lagerkörper 17, 18 in entsprechenden Aussparungen in zwei unteren und zwei oberen Lagerplatten 26, 27 angeordnet, die sich jeweils beidseitig der Siegelwalzen 11, 12 befinden. Die Hohlwellen 13, 14 sind gegen seitliches Verrutschen in den Lagerkörpern 17, 18 mittels eines Sicherungsringes 28 bzw. eines Flansches 29 gesichert. Die in den beiden Siegelwalzen 11, 12 angeordneten Siegelwalzenheizungen wirken auf Siegelbacken 31, 32 der Siegelwalzen 11, 12, wobei jede der beiden Siegelwalzen 11, 12 beispielsweise jeweils vier um 90 DEG zueinander versetzt angeordnete, gleichartige Siegelbacken 31, 32 hat, sodass bei jeder vollständigen Umdrehung der beiden Siegelwalzen 11, 12 jeweils vier Quernähte in einem siegelfähigen Packstoffband gebildet werden.
In der oberen Siegelwalze 11 ist in jeder ihrer Siegelbacken 31 ein bewegliches Trennmesser 33 zum Abtrennen von Beutelpackungen vom Packstoffband angeordnet, das mit einem in der Siegelbacke 32 der unteren Siegelwalze 12 befindlichen Gegenlager 34 zusammenwirkt.
Die beiden unteren Lagerplatten 26 sind auf einer Konsole 35 angeordnet, die ihrerseits mittels Stützen 36 am Gestell der Verpackungsmaschine befestigt sind. An den beiden Längsseiten der Siegelwalzen 11, 12 sind mit der Konsole 35 und den unteren Lagerplatten 26 zwei Aussparungen aufweisende Seitenwände 37 verbunden. Innerhalb einer Aussparung 38 ist an einer der Seitenwände 37 ein Abstreifer 39 befestigt, der das Anhaften des Packstoffbandes an der unteren Siegelwalze 12 verhindert. Mit der Konsole 35 sind vier Stangen 41 verbunden, die sich senkrecht zur Konsole 35 und parallel zu den unteren Lagerplatten 26 erstrecken. Die Stangen 41 dienen zum Führen der beiden oberen Lagerplatten 27. Dazu sind in den oberen Lagerplatten 27 Bohrungen 42 ausgebildet, in denen die Stangen 41 mittels Gleitlager 43 gelagert sind.
Die oberen Stirnseiten der Stangen 41 sind mit der Unterseite einer Abschlussplatte 44 verschraubt, die ebenfalls mit den beiden Seitenwänden 37 fest verbunden ist. In der Unterseite der Abschlussplatte 44 sind erste Ausnehmungen 46 ausgebildet, wobei jede Ausnehmung 46 in Deckung mit einer in den oberen Lagerplatten 26 ausgebildeten zweiten zylindrischen Ausnehmung 47 angeordnet ist. In den Ausnehmungen 46, 47 ist jeweils eine Feder 20 angeordnet. Die unteren Stirnseiten der Federn 20 wirken jeweils auf den Grund der zweiten Ausnehmungen 47 in den oberen Lagerplatten 27, während die oberen Stirnseiten der Federn 20 von jeweils einer in Verlängerung der Ausnehmungen 46 angeordneten Einstellschraube 48 belastet ist, die aus der Oberseite der Abschlussplatte 44 herausragen. Mittels der Einstellschrauben 48 ist die Vorspannung der Federn 20 veränderbar.
Die beiden oberen Lagerplatten 27 haben an den der Siegelwalze 11 abgewandten Längsseiten 49, 50 auf der der Abschlussplatte 44 zugewandten Oberseite je zwei erste Fortsätze 51. In Deckung mit den ersten Fortsätzen 51 sind an den Unterseiten der unteren Lagerplatte 27 an den der Siegelwalze 12 abgewandten Längsseiten 49, 50 zwei zweite Fortsätze 52 ausgebildet, die der Konsole 35 zugewandt sind. Zwischen den ersten und zweiten Fortsätzen 51, 52 sind im Wesentlichen stiftförmige Verbindungselemente 53 angeordnet.
Die Verbindungselemente 53 bestehen aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere aus Ni36, aus Glaswerkstoff oder aus keramischem Werkstoff. Die Ankoppelung der Verbindungselemente 53 an die Fortsätze 51, 52 der Lagerplatten 26, 27 erfolgt mittels Distanzhülsen 54, die an den jeweiligen Enden der Verbindungselemente 53 angeordnet sind. In den Bohrungen der Distanzhülsen 54 sind Gewinde 55 ausgebildet, in die von den den Verbindungselementen 53 abgewandten Seiten der Fortsätze 51, 52 Verstellschrauben 56, 57 eingreifen. Mittels der oberen Verstellschrauben 56 lässt sich der Abstand zwischen den oberen Fortsätzen 51 und den oberen Distanzhülsen 54, und somit auch die Grösse des Siegelspaltes S für das Packstoffband zwischen den Siegelwalzen 11, 12 verändern.
Um zu gewährleisten, dass die obere Siegelwalze 11 zum Verhindern von Beschädigungen der Siegelbacken 31, 32, des Trennmessers 33 und des Gegenlagers 34 in Richtung der Federn 20 ausweichen kann (Überlastsicherung beziehungsweise Siegelkraftbegrenzung) liegen die Verbindungselemente 53 auf den Distanzhülsen 54 an den den Verstellschrauben 56, 57 gegenüberliegenden Seiten lediglich lose auf. Dazu haben die Verbindungselemente 53 an ihren jeweiligen Enden konisch ausgebildete Bereiche 58, 59, die an entsprechend angepassten Senkungen 61, 62 in den Distanzhülsen 54 aufliegen. Zusätzlich zur Führung weist jedes Verbindungselement 53 an seinen beiden Stirnseiten je eine zylindrisch ausgebildete Spitze 63 auf, die in dem Gewinden 55 der Distanzhülsen 54 mit Spiel geführt ist.
Die oben beschriebene Siegelvorrichtung 10 in einer Verpackungsmaschine arbeitet wie folgt:
Um die Betriebsbereitschaft der Siegelvorrichtung 10 herzustellen, wird die Heizeinrichtung für die Siegelwalzen 11, 12 aktiviert, sodass die Siegelbacken 31, 32 eine Temperatur aufweisen, die zum Bilden der Quernähte in dem durch den Siegelspalt S geförderten Packstoffband ausreichend ist. Diese Aufwärmphase der Siegelwalzen 11, 12 dauert in etwa 10 Minuten. Anschliessend kann mit der Produktion von Schlauchbeutelpackungen begonnen werden. Aufgrund der Verlustwärme der beiden Siegelwalzen 11, 12 heizen sich während der Produktionsdauer die Bauteile der Siegelvorrichtung 10 weiter auf. Die Verlustwärme wird von den Siegelwalzen 11, 12 über die Lagerkörper 16, 17 auf die Lagerplatten 26, 27, und von dort auf die mit den Lagerplatten 26, 27 direkt in Berührung stehenden anderen Bauteile des Gestells der Siegelvorrichtung 10 übertragen.
Um zu verhindern, dass insbesondere die Erwärmung der Lagerplatten 26, 27 während des Betriebes der Siegelvorrichtung 10 zu einer Vergrösserung des Siegelspaltes S, und somit zu undichten Siegelnähten an Schlauchbeutelpackungen führt, sind die beiden oberen Lagerplatten 27 von den beiden unteren Lagerplatten 26 thermisch entkoppelt. Die einzige direkte Verbindung zwischen den Lagerplatten 26, 27 erfolgt über die Verbindungselemente 53, die an den Längsseiten 49, 50 der Lagerplatten 26, 27, also möglichst weit von den beiden Siegelwalzen 11, 12 entfernt angeordnet sind.
Da die Verbindungselemente 53 aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, bleibt der Abstand zwischen den Lagerplatten 26, 27, und somit auch der Abstand zwischen den beiden den Siegelspalt S definierenden Hohlwellen 13, 14 beziehungsweise Siegelwalzen 11, 12 während des Betriebes der Siegelvorrichtung 10 nahezu konstant.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass zur Verringerung der Wärmeübertragung von den Siegelwalzen 11, 12 auf die Hohlwellen 13, 14 die Siegelwalzen 11, 12 nicht auf ihrer gesamten Länge auf den Hohlwellen 13, 14 aufliegen. Dies wird vorzugsweise durch Doppelkonen aus thermisch isolierendem Material erreicht, sodass die Siegelwalzen 11, 12 lediglich im Bereich der Doppelkonen mit den Hohlwellen 13, 14 in Berührung stehen.
Weiterhin ist es denkbar, nach einer entsprechenden konstruktiven Änderung beide Siegelwalzen 11, 12 über Federn 20 elastisch aufzuhängen, oder anstatt die obere Siegelwalze 11 die untere Siegelwalze 12 elastisch zu lagern.
State of the art
The invention is based on a sealing device in a packaging machine according to the preamble of claim 1, as has become known, for example, from US Pat. No. 3,074,214. The known sealing device has two sealing rollers, which are each arranged in one leg of a U-shaped carrier. In order to achieve the operational readiness of the sealing device, the sealing rollers of such sealing devices have to be heated to the sealing temperature of the packaging material, which in practice takes about 10 minutes. However, it has been shown that, due to the heat loss from the sealing rollers, the temperatures of the bearing plates and the other components of the frame increase for hours. This increase in the temperature of the components means that the sealing gap increases continuously until a constant final temperature is reached.
In order to avoid leaking sealing seams, manual devices for adjusting the sealing gap are therefore provided on the known sealing devices, which have to be constantly readjusted, in particular during the first hours of operation of the sealing device. Such a procedure is unsatisfactory, since even with trained personnel it cannot be ruled out that leaky sealing seams will still be produced. In addition, the exact setting of the sealing gap is a critical process, in particular in the case of a separating knife integrated in the sealing roller, since a sealing gap which is too small leads to damage to the separating knife, but an excessively large sealing gap leads to tubular bag packs which are not or not completely separated.
It is therefore an object of the invention to avoid the disadvantages of the prior art described above and to design a generic sealing device in a packaging machine in such a way that the sealing gap once set is at least almost constant during the entire operating life of the sealing device, so that without any readjustments, always tight tubular bag packs can be generated.
Advantages of the invention
The inventive sealing device in a packaging machine with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the sealing gap remains at least almost constant during the entire operating time of the sealing device. This means that tight seams on tubular bag packs can always be achieved without readjustments.
Further advantages and advantageous developments of the sealing device according to the invention in a packaging machine result from the dependent claims and the description.
Good thermal decoupling of the bearing plates from one another can be achieved if the connecting elements are arranged on the sides of the bearing plates. It is particularly advantageous to form the connecting elements from a material with a lower coefficient of thermal expansion. This enables an even greater thermal decoupling of the bearing plates. The sealing gap can be adjusted in a simple manner using adjusting screws which act on the connecting elements. In order to reduce the heat transfer from the sealing rollers to the bearing plates, it is also particularly advantageous if the sealing rollers and the shafts carrying them only touch in partial areas. This can preferably be achieved using double cones.
drawing
An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 shows a sealing device in a packaging machine in a schematic representation
Fig. 2 shows a part of the sealing device of FIG. 1 in a side view and partially in longitudinal section, and the
Fig. 3 shows the sealing device of FIG. 2 in a front view and partially in section.
Description of the embodiment
The sealing device 10 shown schematically in FIG. 1 in a packaging machine, for example in a horizontal tubular bag machine, not shown, has two heatable sealing rollers 11, 12, which are each arranged on a hollow shaft 13, 14 in a rotationally fixed manner. The two hollow shafts 13, 14 are mounted in bearing bodies 17, 18, the one hollow shaft 13, as will be explained in more detail later, being elastically suspended by means of springs 20.
The two sealing rollers 11, 12 are driven by a servo motor 21 which is coupled to the one hollow shaft 14 via a first gear 22. The two hollow shafts 13, 14 are in turn connected to one another via a second gear 23, so that the drive from the servo motor 21 to the other hollow shaft 13 is also ensured. Lines 24, which are guided in the hollow shafts 13, 14 and are connected to slip ring customers 25 arranged on the hollow shafts 13, 14, are used for the most part to supply the current for the sealing roller heaters, which are preferably designed in the form of so-called heating cartridges.
As shown in FIGS. 2 and 3 in more detail, the bearing bodies 17, 18 are arranged in corresponding recesses in two lower and two upper bearing plates 26, 27, which are located on both sides of the sealing rollers 11, 12. The hollow shafts 13, 14 are secured against slipping sideways in the bearing bodies 17, 18 by means of a locking ring 28 or a flange 29. The sealing roller heaters arranged in the two sealing rollers 11, 12 act on sealing jaws 31, 32 of the sealing rollers 11, 12, whereby each of the two sealing rollers 11, 12 each has, for example, four identical sealing jaws 31, 32 arranged offset by 90 ° from one another, so that each complete rotation of the two sealing rollers 11, 12 each four transverse seams are formed in a sealable packaging material tape.
Arranged in the upper sealing roller 11 in each of its sealing jaws 31 is a movable separating knife 33 for separating bag packs from the packaging material strip, which interacts with a counter bearing 34 located in the sealing jaw 32 of the lower sealing roller 12.
The two lower bearing plates 26 are arranged on a bracket 35, which in turn are fastened to the frame of the packaging machine by means of supports 36. On the two long sides of the sealing rollers 11, 12, two recesses have side walls 37 connected to the bracket 35 and the lower bearing plates 26. A scraper 39 is fastened to one of the side walls 37 within a recess 38 and prevents the packaging material tape from adhering to the lower sealing roller 12. Four rods 41 are connected to the console 35 and extend perpendicular to the console 35 and parallel to the lower bearing plates 26. The rods 41 serve to guide the two upper bearing plates 27. For this purpose, bores 42 are formed in the upper bearing plates 27, in which the rods 41 are mounted by means of slide bearings 43.
The upper end faces of the rods 41 are screwed to the underside of an end plate 44, which is also firmly connected to the two side walls 37. First recesses 46 are formed in the underside of the end plate 44, each recess 46 being arranged in register with a second cylindrical recess 47 formed in the upper bearing plates 26. A spring 20 is arranged in each of the recesses 46, 47. The lower end faces of the springs 20 each act on the bottom of the second recesses 47 in the upper bearing plates 27, while the upper end faces of the springs 20 are each loaded by an adjusting screw 48 arranged in the extension of the recesses 46, which protrude from the upper side of the end plate 44 , The preload of the springs 20 can be changed by means of the adjusting screws 48.
The two upper bearing plates 27 each have two first extensions 51 on the longitudinal sides 49, 50 facing away from the sealing roller 11, on the upper side facing the end plate 44. In alignment with the first extensions 51 are on the undersides of the lower bearing plate 27 facing away from those of the sealing roller 12 Long sides 49, 50 formed two second extensions 52 which face the bracket 35. Essentially pin-shaped connecting elements 53 are arranged between the first and second extensions 51, 52.
The connecting elements 53 consist of a material with a low coefficient of thermal expansion, in particular of Ni36, of glass material or of ceramic material. The connecting elements 53 are coupled to the extensions 51, 52 of the bearing plates 26, 27 by means of spacer sleeves 54 which are arranged at the respective ends of the connecting elements 53. Threads 55 are formed in the bores of the spacer sleeves 54, into which adjusting screws 56, 57 engage from the sides of the extensions 51, 52 facing away from the connecting elements 53. The distance between the upper extensions 51 and the upper spacer sleeves 54, and thus also the size of the sealing gap S for the packaging material strip between the sealing rollers 11, 12 can be changed by means of the upper adjusting screws 56.
In order to ensure that the upper sealing roller 11 can deflect in the direction of the springs 20 to prevent damage to the sealing jaws 31, 32, the separating knife 33 and the counter bearing 34 (overload protection or sealing force limitation), the connecting elements 53 lie on the spacer sleeves 54 on the adjusting screws 56, 57 opposite sides only loosely. For this purpose, the connecting elements 53 have regions 58, 59 of conical design at their respective ends, which rest on correspondingly adapted depressions 61, 62 in the spacer sleeves 54. In addition to the guidance, each connecting element 53 has a cylindrical tip 63 on its two end faces, which is guided with play in the thread 55 of the spacer sleeves 54.
The sealing device 10 described above in a packaging machine works as follows:
In order to make the sealing device 10 ready for operation, the heating device for the sealing rollers 11, 12 is activated, so that the sealing jaws 31, 32 have a temperature which is sufficient for forming the transverse seams in the packaging material strip conveyed through the sealing gap S. This warm-up phase of the sealing rollers 11, 12 takes about 10 minutes. The production of tubular bag packs can then begin. Due to the heat loss of the two sealing rollers 11, 12, the components of the sealing device 10 continue to heat up during the production period. The heat loss is transferred from the sealing rollers 11, 12 via the bearing bodies 16, 17 to the bearing plates 26, 27, and from there to the other components of the frame of the sealing device 10 which are in direct contact with the bearing plates 26, 27.
In order to prevent the heating of the bearing plates 26, 27 during operation of the sealing device 10 from increasing the sealing gap S and thus leading to leaky sealing seams on tubular bag packs, the two upper bearing plates 27 are thermally decoupled from the two lower bearing plates 26. The only direct connection between the bearing plates 26, 27 takes place via the connecting elements 53, which are arranged on the longitudinal sides 49, 50 of the bearing plates 26, 27, that is to say as far as possible from the two sealing rollers 11, 12.
Since the connecting elements 53 consist of a material with a low coefficient of thermal expansion, the distance between the bearing plates 26, 27, and thus also the distance between the two hollow shafts 13, 14 or sealing rollers 11, 12 defining the sealing gap S, remains almost during the operation of the sealing device 10 constant.
In addition, it is pointed out that in order to reduce the heat transfer from the sealing rollers 11, 12 to the hollow shafts 13, 14, the sealing rollers 11, 12 do not rest on the hollow shafts 13, 14 over their entire length. This is preferably achieved by double cones made of thermally insulating material, so that the sealing rollers 11, 12 are only in contact with the hollow shafts 13, 14 in the region of the double cones.
Furthermore, it is conceivable to suspend both sealing rollers 11, 12 elastically via springs 20 after a corresponding design change, or instead of elastically mounting the lower sealing roller 12 instead of the upper sealing roller 11.