CS277429B6 - Compound forming, filling and closing machine for automatic production of closed packages - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se obecně týká tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení na automatickou výrobu uzavřených obalů a jmenovitě určitých nových a výhodných zlepšení při výrobě takových zařízení, spočívajících v neobvykle kompaktním a malorozměrovém provedení a schopných výroby uzavřených kalíšků a jiných uzavřených obalů se zvýšenou účinností.

Dosavadní stav techniky

Tvarovací-plnicí-uzavírací je druhový název typu zařízení, v němž je za tepla tvarovatelná plastická fólie nejprve zavedena (ve většině případů krokovým posuvem) do ohřívací soupravy, v níž je ohřátá na tvarovací teplotu, a pak posunuta do tvarovací soupravy, v níž je ohřátá plastická fólie vtažena vakuově nebo vtlačena tlakovým vzduchem nebo obojím současně do jedné nebo více matric tvarovací zápustky za účelem vytvarování fólie do požadovaného tvaru - obvykle s dutinou ve tvaru kalíšku.

V průběhu tvarování v tvarovací soupravě je ohřátá fólie normálně sevřena po celém obvodě každé matrice·tvarovací zápustky. Tvarovací zápustka je typicky řešena jako odsunutelná tak, že po vytvarování požadovaného tvaru v ohřáté fólii je zápustka odsunuta a vytvarovaná fólie může pak být přesunuta do plnicí soupravy, v níž je do každé v ní provedené kalíškovité dutiny naplněno určité stanovené množství baleného výrobku.

Souběžně s tvarováním a plněním této první fólie probíhá plynulé potiskování druhé fólie, umístěné obvykle v horní poloze, bez nutnosti orientace potisku, nebo její potiskování nápisem nebo obrazem, který musí přesně odpovídat tvaru první spodní fólie tak, aby každý jednotlivý nápis nebo obraz byly umístěny nad každým kalíškem nebo jiným tvarem spodní fólie.

Druhá horní fólie je pak systémem různých válců umístěna do paralelní návaznosti s vytvarovanou a naplněnou spodní fólií a s ní pak společně posunuta - pokud je to žádoucí, s návazností potisku - do uzavírací soupravy. V uzavírací soupravě přitlačí odsunutelná ohřívaná uzavírací zápustka horní uzavírací fólii na spodní vytvarovanou a naplněnou spodní fólii a uzavře ji. Pak se zvedne, aby umožnila další přemístění uzavřeného obalu do dokončovací soupravy, v níž jsou jednotlivé naplněné a uzavřené obaly od sebe odděleny a předávány do balicí nebo ukládací soupravy.

Obecně jsou dosud známá tvarovací-plnicí-uzavírací zařízení na výrobu obalů velké, příliš hlučné a velmi nákladné.

Záměrem vynálezu je tudíž vyvinutí nového a zdokonaleného tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení na automatickou výrobu naplněných a uzavřených kalíšků nebo jiných tvarů obalů, které by obaly vyrábělo účinněji než dosud známá zařízení a jehož provedení by bylo výrobně podstatně levnější, než u dosud známých zařízení a které by mělo přibližně stejnou výrobní kapacitu jako stávající zařízení.

Podstata vynálezu

Záměr vynálezu byl splněn vyřešením tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení na automatickou současnou výrobu stanoveného počtu naplněných a uzavřených hotových obalů, které ve smyslu vynálezu sestává z pneumaticky poháněného a ..seříditelného krokovacího pohonu, pohánějícího hnací hřídel, na němž jsou upravena hnací řetězová kola, která jsou v záběru s dvojicí transportních čepových řetězů, přičemž na čepových řetězech je uspořádána řada vyčnívajících unášecich trnů, z napínacího válce s řetězovými koly pro napínání čepových řetězů, z přítlačného válce čepového řetězu uspořádaného mezi napínacím válcem a řetězovými koly, z narážecího bubnu poháněného čepovými řetězy, umístěného mezi napínacím válcem a přítlačným válcem, přičemž na narážecím bubnu je tepelně tvařitelná spodní fólie ve styku s čepovými řetězy a opatřená na obou svých protilehlých okrajích unášecími otvory, které jsou v záběru s unášecími trny, z napínacích válců a spodní fólie umístěných mezi zásobním místem spodní fólie a narážecím bubnem, z ohřívací soupravy, z tvarovací soupravy navazující na ohřívací soupravu a obsahující spustitelnou matrici pro vytvarování soustavy kalíškovitých dutin do spodní fólie ohřáté na teplotu tvárnosti, z plnicí soupravy navazující na tvarovací soupravu, obsahující prostředky pro naplnění kalíškovitých dutin vytvarovaných ve spodní fólii stejnými objemy výrobku přiváděného do plnicí soupravy, ze soupravy válců posuvu tepelně tvářitelné horní fólie obsahující tažné válce uspořádané pro přerušovaný posun horní fólie do těsné paralelní návaznosti se spodní fólií v časovém rytmu odpovídajícím krokovému posunu spodní fólie opatřené naplněnými kalíškovitými dutinami, z uzavírací soupravy, následující za tažným válcem a obsahující spodní uzavírací lisovadlo a horní uzavírací lisovadlo pro vzájemné těsné spojení za tepla společně přiváděných spodní fólie a horní fólie, z podélně rozřezávací soupravy spodní fólie uzavřené horní fólií, navazující na uzavírací soupravu a obsahující rozřezávací nože, přičemž na výstupu z podélně rozřezávací soupravy mají spojené fólie a tvar průběžných pásů naplněných a uzavřených obalů, přičemž obaly jsou tvořeny naplněnými kalíškovitými dutinami spodní fólie uzavřenými horní fólií a odříznuty podél jejičh průběžných podélných hran od protilehlých okrajů nasazených na unášecich trnech čepových řetězů, z příčně rozřezávací soupravy navazující na podélně rozřezávací soupravu, přičemž na výstupu z příčně rozřezávací soupravy jsou jednotlivé naplněné a uzavřené hotové obaly, ze skluzné rampy uspořádané pro transport hotových obalů ze zařízení, a z cívky, obsahující navinuté odříznuté okrajové odpadní pásky spodní fólie z unášecich trnů čepových řetězů.

Zařízení podle vynálezu sestává přitom z nových částí, konstrukcí, uspořádání a kombinací, kroků a zlepšení, vyjádřených dále uvedenými doplňkovými charakteristikami. Uplatněním doplňků a kombinací, uvedených v doplňkových charakteristikách, mohou být zvýšeny účelnost a výhody zařízení podle vynálezu, zjistitelné při praktickém uplatnění zařízení.

Zařízení může obsahovat naprogramovatelný ovládací prostředek krokovacího pohonu.

Uvedená tvarovací souprava spodní fólie může obsahovat vakuovou tvarovací soupravu uspořádanou ke vtahování spodní fólie do matrice tvarovací zápustky a/nebo tlakovzdušnou tvarovací soupravu uspořádanou k současnému vtlačování spodní fólie do matrice tvarovací zápustky.

Souprava válců posuvu horní fólie může být s výhodou uspořádána za zásobním kotoučem horní fólie ve sledu, napínací válec, válec s tvrdým povrchem, dvojice tažných válců a spodní tažný válec, kde dvojice tažných válců je s diferenciálním pohonem a spodní tažný válec s konstantním krokovacím pohonem a naproti válci s tvrdým povrchem jsou umístěny ostré rýhovací nože, přičemž úsek horní fólie za válcem s tvrdým povrchem ve směru od zásobního kotouče je dále opatřen zlomovými rýhami a mezi tažným válcem a tažným válcem jsou v uvedeném pořadí umístěny kontaktní ohřívač, razník koncentrátorů pnutí - výstupků, vytvořených ve zlomových rýhách, a radiační ohřívač, a že dále obsahuje a že jsou dále začleněny fotonky uspořádané ke zjišťování porušení návaznosti mezi horní fólií a kalíškovitými dutinami ve spodní fólii, přičemž tyto fotonky. obsahují prostředky pro vysílání ovládacích signálů do diferenciálního pohonu tažných válců, který je uspořádán ke korekci zjištěné nesprávné návaznosti.

Plnicí souprava s výhodou sestává z plnicího příčníku obsahujícího řadu plnicích trysek tekutého výrobku, situovaných v návaznosti na každou kalíškovitou dutinu vytvarovanou ve spodní fólii a spojených s rozpínacími membránovými komorami, a obsahujícího dále vřetenový otočný ventil opatřený řadou příčných otvorů lícujících s výstupními otvory z membránových komor, přičemž plnicí příčník obsahuje průběžný otvor tekutého výrobku.spojený s každou rozpínací membránovou komorou a navazující přívodním potrubím přes uzavírací ventil na tlakový zásobník tekutého výrobku, z pneumatického válce pro uzavření uvedeného vřetenového ventilu a přerušení spojení mezi membránovými komorami a plnicími tryskami v průběhu plnění membránových komor tekutým výrobkem, z pístů, uložených ve válcích a spojených s příčníkem se střídavým vertikálním pohybem od pneumatického pístu, pro stlačování membrán membránových komor po jejich naplnění tekutým výrobkem a po otevření vřetenového otočného ventilu pro vytlačení daného množství tekutého výrobku z membránových komor do příslušných plnicích trysek a z nich do kalíškovitých dutin vytvarovaných ve spodní fólii.

Je to třeba chápat tak, že uvedené všeobecné charakteristiky tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení a jeho následující podrobnější popis jsou uvedeny jen jako příklady a jako vysvětlení podstaty vynálezu, nevymezující však jeho realizaci.

Zařízení podle vynálezu bude v dalším textu podrobněji popsáno na příkladě jeho přednostního provedení. I když podle tohoto přednostního provedení je zařízení částečně upraveno a uspořádáno pro současné tvarování, plnění a uzavírání čtyř dvojic naplněných a uzavřených obalů, nejsou principy související s provozem zařízení podle vynálezu omezeny jen na takové jeho uplatnění. Jelikož však je přednostní provedení zařízení podle vynálezu upraveno pro takové speciální použití, bude zde uveden popis tohoto příkladu praktického a účelného provedení. Je to však třeba chápat tak, že vynález není omezen jen na dále popsanou výrobu čtyř dvojobalů, ale že může být snadno uzpůsoben pro současnou výrobu většího nebo menšího počtu odlišných obalů podle daného požadavku. Jelikož vynález není omezen na výrobu zvláštního rozměru hotového obalu, je zejména vhodný pro výrobu relativně malých obalů, obsahujících řádově několik gramů až řádově asi 110 gramů zabaleného výrobku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí vyobrazení, která znázorňují na obr. 1 - schematický bokorys tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení podle vynálezu, schopného výroby uzavřených obalů obsahujících zlomovou rýhu probíhající přes výstupek koncentrátoru napětí vytvořený na horním povrchu obalu, na obr. 2 - zvětšený dílčí bokdrys, částečně v řezu, znázorňující ohřívací soupravu spodní fólie s kombinovanou vakuovou a tlakovzdušnou tvarovaci soupravou, vytvářející ve spodní fólii kalíškovíté dutiny, na obr. 3 - půdorys podle osy 3-3 na obr. 1, znázorňující posouvací pohon čepovými válečkovými řetězy, matrice tvarovaci zápustky a vytvarované a naplněné kalíškovité dutiny ve spodní fólii, přičemž tento pohled současně zobrazuje čtyřčlenný soubor zdvojených obalů vytvarovaných současně ve spodní fólii, na obr. 4 - zvětšený nárys, částečně v řezu podle osy 4-4 na obr. 1, znázorňující matrice tvarovaci zápustky a vakuový příčník a tlakovzdušný příčník pro tvarování zdvojených kalíškovitých dutin ve spodní fólii, na obr. 5 - zvětšený bokorys, částečně v řezu, znázorňující plnicí soupravu pro dávkování požadovaného množství tekutého výrobku do každé kalíškovité dutiny vytvořené ve spodní fólii, na obr.6 - půdorys, částečně v řezu podle osy 6-6 na obr. 5, znázorňující otvory a přívodní potrubí v plnicím příčníku pro tekutý výrobek, na obr. 7 - dílčí čelní pohled, částečně v řezu podle osy 7-7 na obr. 5, znázorňující výstupní otvory tekutého výrobku z plnicího příčníku a jejich uzavírací otočný ventil, na obr. 8 - zvětšený částečný, bokorys, znázorňující podávání horní fólie, soupravu rýhovacího nože pro rýhování zlomové rýhy a seřizovači mikrometr pro nastavení rýhovacího nože na požadovanou hloubku rýhy, na obr. 9 - dílčí půdorys podle osy 9-9 na obr. 8, znázorňující řadu čtyř rýhovacích nožů, vytvářejících současně zlomové rýhy pro každý vyráběný uzavřený obal, na obr. 10 - zvětšený dílčí bokorys, částečně v řezu, znázorňující tažné válce diferenciálního a konstantního pohonu, posouvající horní fólii přes kontaktní ohřívač, přes razník a raznici, které vytváří na fólii koncentrátory pnutí, a přes sálavý radiační ohřívač do návaznosti s vytvarovanými a naplněnými kalíškovitými dutinami spodní fólie a jejich společné posouvání přes horní a spodní uzavírací lisovadla přítlačných mechanismů, přitlačujících horní fólii na spodní fólii, k děrovací soupravě, prorážející spojené fólie v rozích jednotlivých naplněných a uzavřených obalů, a pod fotonkou, snímající návaznost horní a spodní fólie a vysílající signál do ovládání diferenciálního pohonu dvojice tažných válců za účelem korekce chyby v návaznosti horní fólie se spodní fólií, na obr. 11 - zvětšený dílčí čelní pohled podle osy 11-11 na obr. 10, znázorňující rýhovací nože a tvarovaci zápustky koncentrátorů pnutí, na obr. 12 - zvětšený dílci půdorys podle osy 12-12 na obr. 10 znázorňující umístění koncentrátorů pnutí a zlomených rýh v horní fólii a v ní proražené otvory, na obr. 13 - zvětšený dílčí bokoCS 277429 B6 rys, částečně v řezu a s částečně schematickým znázorněním posouvacího krokovacího pohonu podle obr. 1 a se znázorněním podélně a příčně rozřezávacích souprav pro oddělování jednotlivých dvojic hotových obalů, skluzné rampy pro odvádění oddělených hotových obalů a navíjení cívky okrajových odpadních pásků odříznutých od spodní fólie, na obr. 14 - pohled ze zadu podle osy 14-14 na obr. 13, znázorňující padací příčník a čepele gilotinových nožů příčně rozřezávací soupravy, oddělující jednotlivé naplněné a uzavřené obaly, na obr. 15 - půdorys podle osy 15-15 na obr. 13, na obr. 16 - - perspektivní pohled na dvojici hotových obalů, vyrobených v zařízení znázorněném na obr. 1 až obr. 15, na obr. 17 - perspektivní pohled na dohotovenou kalíškovitou dutinu při výrobě alternativního provedení obalu, která může býť vyrobena při alternativním provedení zařízení podle obr. 1 až obr. 15.

Na přiložených vyobrazeních - celkový pohled na obr. 1 a dílčí pohledy na obr. 2 až obr. 15 - je znázorněno přednostní provedení tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Z přiložených vyobrazení (obr. 1 a obr. 2) je zřejmé, že za tepla tvarovatelná plastická spodní fólie 1 je přerušovaně posouvána do ohřívací soupravy 2, v níž je ohřátá na tvarovací teplotu a pak dále posunuta do tvarovací soupravy 3_, obsahující jednu nebo více matric 4 tvarovací zápustky.

Jak je znázorněno, je spodní fólie 1 postupně posouvána do jednotlivých zpracovacích souprav dvojicí čepových řetězů 5, tvořených například válečkovými řetězy opatřenými řadou ostrých unášecí ch trnů 6, upevněných na válečkových řetězech po celé jejich délce. Spodní fólie 1 je na unášecí trny 6 čepových řetězů 5 narážena narážecím bubnem 7 tak, že podél okrajů 8. po obou stranách spodní fólie 1 jsou v ní vytvářeny unášecí otvory lb. Pro unášecí uchycení spodní fólie 1 mohou však také být použity jiné prostředky, jako například svěrací úchytky, upevněné na válečkových řetězech. Takové úchytky jsou však nákladné a bylo zjištěno, že nevykazují žádnou výhodu oproti jednoduchým unášecim trnům 6., u nichž bylo zjištěno, že spodní fólii 1 drží a vedou spolehlivě.

Ve tvarovací soupravě 3 je malými otvory 9, provedenými v matricích £ tvarovací zápustky, vyvozováno vakuovou tvarovací soupravou 10 s vakuovým příčníkem 10a vakuum, vtahující ohřátou plastickou spodní fólii 1 do dutin matric 4 tvarovací zápustky a vytvářející tím ve spodní fólii 1 kalíškovité dutiny lc. Alternativně je možno na spodní fólii 1 zavádět shora tlakovzdušnou tvarovací soupravou 11 s tlakovzdušným příčníkem 11a stlačený vzduch, vtlačující ohřátou plastickou spodní fólii 1 do dutin matric 4 tvarovací zápustky a vytvářející tím rovněž ve spodní fólii kalíškovité dutiny lc. Je také možná další alternativa-kombinace vakuové tvarovací soupravy IQ a tlakovzdušné tvarovací soupravy 11.

V průběhu tvarování v tvarovací soupravě 3. je tvarovaná spodní fólie 1 přitlačována přítlačnou soupravou 12 po obvodě každé matrice 4 tvarovací zápustky. Matrice £ tvarovací zápustky jsou přitom chlazeny bud vzduchem nebo vhodnou tekutinou. V případě požadavku může přítlačná’ souprava 12 obsahovat kolík, zatlačovaný do ohřáté spodní fólie 1, umožňující různými způsoby vymezit a ovládat konečnou tloušťku spodní fólie 1 po jejím vytvarování. Tak například může být tento kolík ohříván nebo ochlazován a může být vyroben z různých materiálů, jako například z hliníku nebo z teflonové plastické hmoty za účelem dosažení širokého rozmezí účinků a dosahovaných výsledků.

Matrice 4 tvarovací zápustky a přítlačná souprava 12 jsou přitom řešeny jako vertikálně posouvatelné, aby po vytvarování kalíškovitých dutin lc do spodní fólie 1 bylo možno matrice 4 tvarovací zápustky spustit dolů a přítlačnou soupravu 12 zvednout nahoru, aby se tím umožnilo další posunutí spodní fólie 1 s vytvarovanými kalíškovitými dutinami lc do plnicí soupravy 13, v níž je do každé kalíškovité dutiny lc, vytvarované ve spodní fólii 1, naplněno plnicím mechanismem stanovené množství baleného výrobku.

Současně s tvarováním a plněním spodní fólie 1 je ze zásobního kotouče 14a podávána horní fólie 14 (obr. 8), potisknutá obvykle buď průběžným potiskem nevyžadujícím návaznost s naplněnými kalíškovitými dutinami ld ve spodní fólii 1, nebo jednotlivými nápisy nebo obrazci, které musí být naváděny do přesné návaznosti s naplněnými kalíškovitými dutinami ld ve spodní fólii 1 tak, aby všechny jednotlivé nápisy nebo obrazce byly umístěny prakticky přesně na každém vyrobeném obalu. Jak bude dále podrobněji popsáno, zde popisované přednostní provedení zařízení podle vynálezu má schopnost udržovat přesnou návaznost potisků horní fólie 14 s naplněnými kalíškovitými dutinami ld ve spodní fólii 1, při použití horní fólie 14 z plastického materiálu tvarovatelného za tepla. Zařízení může ovšem také pracovat s průběžnými potisky horní fólie 14. Horní fólie 14 je do paralelní návaznosti s vytvarovanou a naplněnou spodní fólií 1 posouvána dvojicí tažných válců 15 š diferenciálním pohonem a tažným válcem 16 s rovnoměrným krokovacím pohonem. Pak je horní fólie 14 společně se spodní fólií 1 posouvána. - v případě požadavku s návazností potisku - do uzavírací soupravy 17 (obr. 10). V této uzavírací soupravě 17 je vytvarovaná a naplněná spodní fólie 1 uzavřena horní fólií 14 působením ohřívaného spodního uzavíracího lisovadla 18 a ohřívaného horního uzavíracího lisovadla 19 a spodního přitlačovacího mechanismu 20a a horního přitlačovacího mechanismu 20b. Uzavírací lisovadla 18 a 19 jsou přitom vertikálně posouvátelná tak, aby se po uzavření naplněných kalíškovitých dutin ld ve spodní fólii 1 horní fólií 14 mohly zvednout resp. spustit a umožnit tím další posouvání fólií 1 a 14, s naplněnými a uzavřenými obaly le.

Pro možnost oddělení jednotlivých naplněných a uzavřených obalů le jsou začleněny podélně rozřezávací souprava 22 a příčně rozřezávací souprava 24 (obr. 13). Podélně rozřezávací souprava 22, osazená ostrými noži 22a z karbidu wolframu, odřízne naplněné a uzavřené obaly le od okrajů 8 spodní fólie 1, vedených na unášecích trnech 6 čepových řetězů 5 a rozřízne je také podélně mezi jednotlivými obaly le tak, že se vytvoří průběžné pásy lf obalů le. K posouvacím čepovým řetězům 5 jsou doplňkově začleněny poháněný horní tažný válec 23a, a spodní tažný válec 23b tak, aby proCS 277429 B6 tahovaly naplněné a uzavřené obaly le podélně rozřezávací soupravou 22. Oddělené pásy lf naplněných a uzavřených obalů le jsou pak posouvány do příčně rozřezávací soupravy 24 (obr. 13 a obr. 14), v níž jsou gilotinovými noži 25, upevněnými na padacím příčníku 24a, průběžné pásy lf rozříznuty na jednotlivé hotové obaly

21.

Pro možnost vytvoření zaoblených nebo zkosených rohů hotových obalů 21 po jejich příčném a podélném oddělení je v postupném sledu za uzavírací soupravou 17 a těsně před podélně rozřezávací soupravou 22 začleněna děrovací souprava 26 s průbojníkem 26a a matricí 26b, prorážející v rozích naplněných a uzavřených obalů le otvory 40.. Alternativně - má-li být v rozích vytvarovaných kalíškovitých dutin lc proražena jen spodní fólie l - může být děrovací souprava 26 umístěna v dřívější fázi procesu zpracování a to buď před tvarováním spodní fólie 1 nebo po jejím vytvarování, avšak před plnicí soupravou 13.

Zde popsané přednostní provedení tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení na výrobu obalů podle vynálezu bylo konstrukčně vyřešeno o celkové délce řádově 1,5 metru oproti délce asi 7,6 metru dosavadních dodávaných provedení tvarovacích-plnicích-uzavíracích zařízení na výrobu obalů, přičemž zařízení podle vynálezu má stejný nebo dokonce o něco vyšší výkon a může být vyrobeno za dodací cenu o polovinu nižší než je cena dosavadních dodávaných zařízení stejného účelu.

Základní charakteristika a důvod neočekávaně malých rozměrů a přitom účinného provozu zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že při vývoji dřívějších zařízení tohoto druhu byl opomenut základní fyzikální pojem, jmenovitě vzorec setrvačnosti m.v² (hmota krát druhá mocnina rychlosti). Dosavadní zařízení vyrábějí totiž 30 kalíšků za cyklus v konfiguraci 5x6, zatímco zařízení podle vynálezu pracuje s konfigurací 10x2 nebo 20 kalíšků za cyklus. Podstatou cyklovacích rychlostí je součinitel v² (druhá mocnina rychlosti). Provoz zařízení s konfigurací 10x2 při 30 až 40 cyklech za minutu probíhá s rychlostí posuvu 2x31,75 mm =

63,5 mm (tj. rychlostí 63,6 mm za cyklus), což je mnohem snadnější, než při rychlosti posuvu 6x31,75 mm = 190,5 mm za cyklus.

Vl² = 63,5² = 4032

V2² = 190,5² = 36290 v2² : vl² = 36290 : 4032 = 9

Z toho je zřejmé, že zrychlovací-zpomalovací síly pro cyklo vý posuv 190,5 mm jsou devětkrát 63,5 mm. To znamená mnohem vyšší mohutnější konstrukční provedení a

- to vše se podílí na provozní neefektivnosti.

vyšší, než pro cyklový posuv potřebný energetický příkon, mnohem vyšší rozřezávací sílu činí-li podíl času cyklovacího pohybu 33 % z celkového času cyklu, pak

0,33 x 9 = 3

Mechanická účinnost celého zařízení jen v této fázi je tudíž

3:1.

Jestliže se tudíž 20 obalů vyrobí s trojnásobnou účinností než 30 obalů, pak je ve skutečnosti na malém zařízení podle vynálezu vyrobeno 60 obalů na každých 30 obalů na velkém zařízení a to navíc s průvodními úsporami. Když k tomu ještě připočteme další podstatné úspory celého zařízení podle vynálezu, je zřejmé, že je u něj možno dosáhnout podstatné zmenšení rozměrů á tím i výrobních nákladů (určitě alespoň 50 %).

V dalším textu bude popsán pracovní postup ve tvarovacím-plnicím-uzavíracím zařízení na výrobu podle vynálezu.

Pokud se týká určitých charakteristik zde popsaného zařízení podle vynálezu v jeho přednostním provedení, má za tepla tvarovatelná spodní fólie 1 obvykle tloušťku v rozmezí 0,1 až 0,2 mm, podle požadovaného rozměru obalu, hloubky vytažení kalíškové dutiny lc, požadované jakosti uzavření atd. Jako materiály pro výrobu spodní fólie 1 je možno použít jednovrstvé polyestery, polypropyleny, polyvinylchloridy nebo polystyreny nebo vícevrstvé protlačované výlisky, podle účelu použití a snášenlivosti s plněným výrobkem.

Spodní fólie 1 přivedená ze zásobního místa la spodní fólie 1 je vedena přes napínací válce 7a a 7b a navedena na narážecí buben 7_, kde jsou do ní zatlačeny ostré unášecí trny 6 čepových řetězů 5 tak, že do okrajů 8 spodní fólie 1 jsou protlačeny unášecí otvory lb, přičemž spodní fólie 1 je dále vedena unášecími trny 6 v unášecích otvorech lb (obr. 3). Takto vedená a unášená spodní fólie 1 je pak navedena na napínací válec 27c čepových řetězů 5. Čepové řetězy 5, vedené přes hnací řetězová kola 27b, nasazená na hnacím hřídeli 27a krokovacího pohonu 27, přes řetězová kola napínacího válce 27c a přes přítlačný válec 27d, se posouvají vpřed v přesných cyklovacích krocích, řízených krokovácím pohonem 27 (obr. 13) s absolutním polohovacím systémem čepových řetězů 5.

Spodní fólie 1, vedená na unášecích trnech 6 čepových řetězů 5 a navedená na napínací válec 27c, je nejprve zavedena do radiační ohřívací soupravy 2, v níž je ohřátá na požadovanou tvarovací teplotu. V dalším kroku je spodní fólie 1 posunuta do tvarovací soupravy 2, v níž je sevřena a v případě požadavku nebo nutnosti utěsněna, načež je na ni tlakovzdušnou tvarovací soupravou 11 zaveden shora tlakový vzduch nebo ze spodu vyvozeno vakuovou tvarovací soupravou 10 vakuum, nebo obojí současně. Působením tlaku nebo vakua, případně obojím současně, je ohřátá spodní fólie 1 zatlačena nebo vtažena do chlazených matric 4 tvarovací zápustky a jsou v ní vytvarovány kalíškovité dutiny lc. Takto vytvarovaná spodní fólie 1 je pak v dalším kroku posunuta do plnicí soupravy 12, v níž je do vytvarovaných kalíškovitých dutin lc naplněn požadovaný tekutý výrobek, čímž vzniknou naplněné kalíškovité dutiny ld.

Jak je zřejmé z obr. 8 a obr. 10, v průběhu tvarování a plnění spodní fólie 1 je ze zásobního kotouče 14a odvíjena horní fólie 14, která je dvojicí tažných válců 15., poháněných rovněž krokovacím pohonem 27, posouvána současně se spodní fólií 1. Horní fólie 14 je přitom vedena kolem napínacího válce 28 a kolem válce 29 s tvrdým povrchem, naproti kterému je umístěna řada ostrých rýhovacích nožů 30., tvořících na sobě nezávislé soupravy s nastavovacími mikrometry 31. Úkolem těchto souprav rýhovacích nožů 30 je rýhovat tlustší plastickou horní, fólii 14 tak, aby na ní byly vytvořeny zlomové rýhy 32 (obr. 9) o hloubce nastavené nastavovacími mikrometry 31.

Uvedená dvojice tažných válců 15 je s hlavním krokovacím pohonem 27 spojena přes diferenciální pohonný systém, který může zpomalit nebo zrychlit otáčení tažných válců 15 a tím přechodně zpomalit nebo zrychlit posouvání horní fólie 14, opatřené návaznými potisky, v reakci na signál z fotonky 33, která sleduje vztažné body vytisknuté na horní fólii 14 a tím zjištuje, zda potisky horní fólie 14 jsou v přesné návaznosti s naplněnými kalíškovitými dutinami ld spodní fólie 1. Horní tažné válce 15 jsou přitom umístěny tak, aby horní fólii 14 táhly ze zásobního kotouče 14a kolem napínacího válce 28 a kolem válce 29 s tvrdým povrchem se soupravami rýhovacích nožů 30 zlomových rýh 32 a aby pak horní fólii 14 podávaly vertikálně směrem dolů ke druhému tažnému válci 16, umístěnému výhodně asi 305 mm pod tažnými válci 15 a poháněnému rovněž krokovacím pohonem 27.

V mezeře mezi horními tažnými válci 15 a spodním tažným válcem 16 je umístěn radiační ohřívač 34 a horizontální řada kosočtverečných kontaktních ohřívačů 35, jejichž středy lícují se zlomovými rýhami 32 horní fólie 14. O jeden krok pod kontaktními ohřívači 35 je umístěna řada souprav jehlancovitých razníků 36 se zápustkou 37. Když je horní fólie 14 soupravami tažných válců 15, 16 přisunuta, jsou kosočtverečné kontaktní ohřívače 35 se správně nastavenou ohřívací teplotou přitlačeny pístem 38 na horní fólii 14 a ohřejí na ní řadu tvarovatelných kosočtverečných ploch. V následujícím kroku pak jehlancovité razníky 36 vytlačí tyto ohřáté a tvarovatelné kosočtverečné plochy do zápustky 37 tak, že ve zlomových rýhách 32 vytvoří nízké jehlancovité výstupky 39 (obr. 11), procházející středy zlomových rýh 32 a vytvářejí na nich koncentrátory pnutí. Spodní tažný válec 16 má drážkovaný povrch, takže tyto jehlancovité výstupky 39 vyčnívají z horní fólie 14 mohou kolem spodního tažného válce 16 volně procházet, aniž by jím byly zmáčknuty. Když takto narýhovaná a vytvarovaná horní fólie 14 prochází kolem spodního tažného válce 16, je jím unášena a pohybuje se pak dále horizontálně nad spodní fólií 1 tak, že její jehlancovité výstupky 39 lícují s naplněnými kalíškovitými dutinami ld ve spodní fólii 1.

Horní fólie 14 a spodní fólie 1 jsou pak společně podávány do uzavírací soupravy 17, obsahující ohřívaná spodní přítlačná lisovadla 18 a ohřívaná horní uzavírací lisovadla 19. Přítlačná spodní uzavírací lisovadla 18 se zvednou a přitlačí spodní fólii 1 k horní fólii 14. Současně se spustí horní uzavírací lisovadlo 19 a obě fólie 1 a 14 jsou těmito dvěma lisovadly 18 a 19 ohřátý a stlačeny k sobě tak, že se spojí. Pak se spodní uzavírací lisovadlo 18 spustí a horní uzavírací lisovadlo 19 zvedne, aby umožnily další posunutí naplněných a uzavřených obalů le, opatřených koncentrátory napětí, do děrovací soupravy 26.. Lisovadla 18 a 19 jsou ovládána spodním a horním přítlačným mechanismem 20a a 20b, s výhodou vakuovými ovládacími soupravami.

V děrovací soupravě 26 zabudovaná řada průbojníků 26a a matric 26b prorazí do spojených fólií 1 a 14 účelně hvězdicovité otvory 40 (obr. 12), umístěné v rozích jednotlivých naplněných a uzavřených obalů le a tyto rohy zaoblující. Hvězdicovité průbojníky 26a jsou pak vytaženy vhodnými vakuovými prostředky 26c.

.V další fázi zpracování, znázorněné podrobněji na obr. 13 až obr. 15, jsou nejprve jednotlivé naplněné a uzavřené obaly le v podélně rozřezávací soupravě 22, osazené řadou ostrých tvrdých nožů 22a, vyrobených přednostně z karbidu wolframu, odříznuty od okrajů 8. spodní fólie 1, nasazených na unášecích trnech 6 čepových řetězů 5, a rozříznuty na průběžné pásy lf, přičemž dvojice 23 tažných válců - horní tažný válec 23a a spodní tažný válec 23b - napomáhá čepovým řetězům 5 při protahování naplněných a uzavřených obalů le, rozřezávaných na průběžné pásy lf, pod rozřezávacími noži 22a.

V konečném kroku jsou průběžné pásy lf naplněných a uzavřených obalů le zasouvány do příčně rozřezávací soupravy 24 (obr. 14), tvořené padacím příčníkem 24a osazeným řadou tvrdých ostrých gilotinových nožů 25., vyrobených rovněž účelně z karbidu wolframu, které průběžné pásy lf naplněných a uzavřených obalů le rozříznou příčně a vytvoří tak stanovené množství jednotlivých naplněných a uzavřených hotových obalů 21 - v popisovaném provedení dvojobalů - které jsou pak po skluzné rampě 52 odváděny do balicího zařízení. Na unášecích trnech 6 čepových řetězů 5 zůstávají přitom nasazeny odříznuté okrajové odpadní pásky 41 spodní fólie

3., které jsou navíjeny na cívku 41a poháněnou pneumatickým motorem, kterou je možno v průběhu zpracování vyměnit při krokovém zastavení čepových řetězů 5, Alternativně mohou být okrajové spodní pásky 41 protahovány mezi drtícími válci a mezi nimi rozdrceny .

Popsané přednostní provedení tvarovacího-plnicího-uzavíracího zařízení podle vynálezu se vyznačuje řadou dalších charakteristik, které mu zajišťují extrémní pružnost, malé rozměry a ekonomické a přitom přesné konstrukční provedení.

Zařízení je komplexně ovladatelné běžným programovatelným ovladačem, jímž je účinný malý počítač, jako například výrobek firmy Allen-Bradley. Jedná se v podstatě o pneumaticky ovládané zařízení, takže ovládáním pneumatických ventilů, tlaku vzduchu atd. programovatelným ovladačem, je možno dosáhnout značnou rozmanitost funkčních pohybů a časového nastavení.

Alternativním způsobem provádění zlomových rýh 32 o přesné hloubce do horní fólie 14., probíhajících mezi koncentrátory napětí - výstupky 39, je vyloučení tvrdých ostrých rýhovacích nožů 30 nastavovaných mikrometry 31 a použití místo nich ovládaných ohřívaných čepelí, vtlačujících zlomové rýhy 32 v poloze jejich přechodu mezi koncentrátory napětí - výstupky 39. Tento způsob vtlačování zlomových rýh 32 je již používán u stávajících zařízení a není tudíž jako takový nárokován jako předmět vynálezu u tohoto nového provedení zařízení podle vynálezu.

Jak je znázorněno na obr. 5 až 7, je použitá plnicí souprava 13 původní v tom, že plněný tekutý výrobek je dávkován do membránových komor 42, z nichž je pak vytlačován písty 43, uloženými volně ve válcích 43a a spojenými s příčníkem 44, uváděným do střídavého vertikálního pohybu pneumatickým pístem 45, a stlačujícími membrány membránových komor 42. Souprava membránových komor 42, vytvořených ve válcích 43a, je spojena s plnicím příčníkem 46. na němž je také namontován pneumatický válec 47, ovládající průběžný vřetenový otočný ventil 48., uzavírající jednotlivé membránové komory 42 při jejich plnění tekutým výrobkem.

Plnicí příčník 46 je po celé své délce provrtán dvěma poměrně velkými průběžnými otvory 49 a 50. Tak například při dávkovácím plnění kečupu mají tyto průběžné otvory 49 a 50 průměr asi 25 mm. První průběžný otvor 49., navazující přívodním potrubím 49a a přes (neznázorněný) uzavírací ventil na (neznázorněný) tlakový zásobník plněného tekutého výrobku, vytváří vstupní kanál plněného tekutého výrobku do membránových komor 42, přičemž plněný tekutý výrobek je přiváděn pod tlakem. Ve druhém průběžném otvoru 50 je uložen vřetenový otočný ventil 48, obsahující řadu příčně vyvrtaných otvorů 51a lícujících s výstupními otvory 51b z membránových komor 42 a s plnicími tryskami 51, vyvedenými z plnicího příčníku 46 nad jednotlivé kalíškovité dutiny 1c vytvarované ve spodní fólii 1.

Funkce popsané plnicí soupravy 13 tekutého výrobku je přitom ovládána programovatelným ovladačem. Při plnění membránových komor 42 tekutým výrobkem je pneumatickým válcem 47 uzavřen vřetenový otočný ventil 48 a současně otevřen ventil v přívodním potrubí 49a do vstupního průběžného otvoru 49. Po naplnění membránových komor 42 tekutým výrobkem je ventil v přívodním potrubí 49a do vstupního průběžného otvoru 49 uzavřen, čímž je přerušen přívod tekutého výrobku do membránových komor 42.. Pak pneumatický válec 47 natočí vřetenový otočný ventil 48 o asi 30°, čímž se v něm příčně vyvrtané otvory 51a napojí na výstupní otvory 51b z membránových komor 42, vyvrtané v plnicím příčníku 46, a na plnicí trysky 51. Pak jsou pístem 45 přes příčník 44 stlačeny dolů písty 43 ve válci 43a a tlačí na naplněné membránové komory 42, čímž vytlačují v nich obsažený tekutý výrobek plnicími tryskami 51 do kalíškovitých dutin lc vytvarovaných ve spodní fólii

1. Následným vrácením pístů 43 do jejich horní polohy je ve válcích 43a a tím i v membránových komorách 42 vyvozen podtlak, čímž je předcházeno odkapávání plněného tekutého výrobku z plnicích trysek 51. Vřeteno otočného ventilu 48, procházející plnicím příčníkem 46 po celé jeho délce, je přitom na obou koncích vhodně utěsněno těsnicími O-kroužky nebo podobným způsobem, aby se tím předcházelo prosakování plněného tekutého výrobku.

Celá plnicí souprava 13 tekutého výrobku je sestavená tak, aby mohla být na místě propláchnuta za účelem jejího vyčištění jejím zvednutím a nasazením speciálního čisticího víčka na její spodní část pro možnost jejího přímého propláchnutí zavedením vody a detergentu do plnicích trysek 51, bez nutnosti opláchnutí celého zařízení.

Z širšího hlediska není zařízení podle vynálezu omezeno jen na specifická, zde popsaná a zobrazená provedení. Mohou u něj být uplatněny odchylky v rámci patentových nároků vynálezu, aniž by tím došlo k odchýlení od principů vynálezu a od jeho hlavních výhod.

Tak například razník 36 horní fólie 14, vytvářející na ní koncentrátory pnutí - výstupky 39., může být upraven pro vytvarování jiného vhodného tvaru výstupků 39 - koncentrátorů pnutí. Jako alternativa za popsanou komplexní plnicí soupravu 13 tekutého výrobku může být použita běžná plnicí souprava, nechávající do kalíškovitých dutin lc ve spodní fólii 1 propadávat matice a šrouby nebo jiné tuhé výrobky v rozmezí od kandovaného ovoce až po součásti strojů nebo různé pilulky, běžné ve farmaceutickém průmyslu.

A konečně je to také třeba chápat tak, že znázorněné přednostní provedení formovacího-plnicího-uzavíracího zařízení podle vynálezu může být snadno upraveno pro výrobu většího počtu běžných kalíškovitých obalů v jednom cyklu, jak je například znázorněno na obr. 17. Takový tvar obalu může být snadno vyroben například s použitím různých materiálů, anebo tlouštěk horních a spodních fólií, s příslušnou úpravou uspořádání tvarovacích souprav a s vynecháním tvarovacích souprav koncentrátorů pnutí.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Kompaktní tvarovací-plnicí-uzavírací zařízení na automatickou výrobu uzavřených obalů, vyznačující se tím, že sestává z pneumaticky poháněného a seříditelného krokovacího pohonu (27), pohánějícího hnací hřídel (27a), na němž jsou upravena hnací řetězová kola (27b), která jsou v záběru s dvojicí transportních čepových řetězů (5), přičemž na čepových řetězech (5) je uspořádána řada vyčnívajících unášecích trnů (6), z napínacího válce (27c) s řetězovými koly pro napínání čepových řetězů (5), z přítlačného válce (27d) čepového řetězu (5) uspořádaného mezi napínacím válcem (27c) a řetězovými koly (27b), z narážecího bubnu (7) poháněného čepovými řetězy (5) a umístěného mezi napínacím válcem (27c) a přítlačným válcem (27d), přičemž na narážecím bubnu (7) je tepelně tvařitelná spodní' fólie (1) ve styku s čepovými řetězy a opatřená na obou svých protilehlých okrajích (8) unášecími otvory (lb), které jsou v záběru s unášecími trny (6), z napínacích válců (7a) a (7b) spodní fólie (1) umístěných mezi zásobním místem (la) spodní fólie (1) a narážecím bubnem (7), z ohřívací soupravy (2), z tvarovací soupravy (3) navazující na ohřívací soupravu (2) a obsahuj ící spustitelnou matrici (4) pro vytvarování soustavy kalíškovitých dutin (lc) do spodní fólie (1) ohřáté na teplotu tvárnosti, z plnicí soupravy (13) navazující na tvarovací soupravu (3), obsahuj ící prostředky pro naplnění kalíškovitých dutin (lc) vytvarovaných ve spodní fólii (1) stejnými objemy výrobku přiváděného do plnicí soupravy (13), ze soupravy válců posuvu tepelně tvařitelné horní fólie (14) obsahující tažné válce (15, 16) uspořádané pro přerušovaný posun horní fólie (14) do těsné paralelní návaznosti se spodní fólií (1) v časovém rytmu odpovídajícím krokovému posunu spodní fólie (1) opatřené naplněnými kalíškovitými dutinami (ld), z uzavírací soupravy (17), následující za tažným válcem (16) a obsahující spodní uzavírací lisovadlo (18) a horní uzavírací lisovadlo (19) pro vzájemné těsné spojení za tepla společně přiváděných spodní fólie (1) a horní fólie (14), z podélně rozřezávací soupravy (22) spodní fólie (1) uzavřené horní fólií (14), navazující na uzavírací soupravu (17) a obsahující rozřezávací nože (22a), přičemž na výstupu z podélně rozřezávací soupravy (22) mají spojené fólie (1) a (14) tvar průběžných pásů (lf) naplněných a uzavřených obalů (le), přičemž obaly (le) jsou tvořeny naplněnými kalíškovitými dutinami (ld) spodní fólie (1) uzavřenými horní fólií (14) a odříznuty podél jejich průběžných podélných hran od protilehlých okrajů (8) nasazených na unášecích trnech (6) čepových řetězů (5), z příčně rozřezávací soupravy (24) navazující na podélně rozřezávací soupravu (22), přičemž na výstupu z příčně rozřezávací soupravy jsou jednotlivé naplněné a uzavřené hotové obaly (21), ze skluzné rampy (52) uspořádané pro transport hotových obalů (21) ze zařízení, a z cívky (41a), obsahující navinuté odříznuté okrajové odpadní pásky (41) spodní fólie (1) z unášecích trnů (6) čepových řetězů (5).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje naprogramovatelný ovládací prostředek krokovacího pohonu (27).
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tvarovací souprava (3) obsahuje vakuovou tvarovací soupravu (10) uspořádanou ke vtahování spodní fólie (1) do matrice (4) tvarovací zápustky a/nebo tlakovzdušnou tvarovací soupravu (11) uspořádanou k současnému vtlačování spodní fólie (1) do matrice (4) tvarovací zápustky.
4. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že souprava válců posuvu horní fólie (14) je uspořádána za zásobním kotoučem (14a) horní fólie (14) ve sledu, napínací válec 28), válec (29) s tvrdým povrchem, tažný válec (15) a tažný válec (16), kde tažný válec (15) je s diferenciálním pohonem a tažný válec (16) s konstantním krokovacím pohonem a naproti válci (29) s tvrdým povrchem jsou umístěny ostré rýhovací nože (30), přičemž úsek horní fólie (14) za válcem (29) s tvrdým povrchem ve směru od zásobního kotouče (14a) je dále opatřen zlomovými rýhami (32) a mezi tažným válcem (15) a tažným válcem (16) jsou v uvedeném pořadí umístěny kontaktní ohřívač (35), razník (36) koncentrátorů pnutí - výstupků (39), vytvořených ve zlomových rýhách (32), a radiační ohřívač (34), a že dále obsahuje a že jsou dále začleněny fotonky ,(33) uspořádané ke zjišťování porušení návaznosti mezi .horní fólií (14) a kalíškovitými dutinami (1c) ve spodní fólii (1), přičemž tyto fotonky (33) obsahují prostředky pro vysílání ovládacích signálů do diferenciálního pohonu tažných válců (15), který je uspořádán ke korekci zjištěné nesprávné návaznosti.
5. 5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že plnicí souprava (13) sestává z plnicího příčníku (46) obsahujícího řadu plnicích trysek (51) tekutého výrobku, situovaných v návaznosti na každou kalíškovitou dutinu (lc) vytvarovanou ve spodní fólii (1) a spojených s rozpínacími membránovými komorami (42), a obsahujícího dále vřetenový otočný ventil (48) opatřený řadou příčných otvorů (51a) lícujících s výstupními otvory (51b) z membránových komor (42), přičemž plnicí příčník (46) obsahuje průběžný otvor (49) tekutého výrobku spojený s každou rozpínací membránovou komorou (42) a navazující přívodním potrubím (49a) přes uzavírací ventil na tlakový zásobník tekutého výrobku, z pneumatického válce (47) pro uzavření uvedeného vřetenového ventilu (48) a přerušení spojení mezi membránovými komorami (42) a plnicím tryskami (51) v průběhu plnění membránových komor (42) tekutým výrobkem, z pístů (43), uložených ve válcích (43a) a spojených s příčníkem (44) se střídavým vertikálním pohybem od pneumatického pístu (45), pro stlačování membrán membránových komor (42) po jejich naplnění tekutým výrobkem a po otevření vřetenového otočného ventilu (48) pro vytlačení daného množství tekutého výrobku z membránových komor (42) do příslušných plnicích trysek (51) a z nich Ae kalíškovitých dutin (lc) vytvarovaných ve spodní fólii (1).

   11 výkresů