DE102004017098A1

DE102004017098A1 - Auto-Splice-System

Info

Publication number: DE102004017098A1
Application number: DE200410017098
Authority: DE
Inventors: Andreas Kanz
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-10-27
Also published as: EP1737771A1; EP1737771B1; DE502005004945D1; ES2311976T3; WO2005097643A1

Abstract

Eine Anordnung zur automatischen Umreifung von Packstücken jeweils mit einem Umreifungsband aus thermoplastischem Kunststoff, wobei das Umreifungsband rollenförmig auf einer ersten Spule aufgewickelt ist und wobei eine erste Vorrichtung (1) zur drehbaren Aufnahme der ersten Spule vorgesehen ist, von welcher das Umreifungsband zur Umwicklung eines Packstücks stückweise abgerollt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (10) zur Ankopplung eines auf einer zweiten Spule aufgerollten Umreifungsbandes an das Umreifungsband der ersten Spule vorgesehen ist und dass die Einrichtung (10) eine zweite Vorrichtung (2) zur drehbaren Aufnahme der zweiten Spule, eine Andockvorrichtung (3) zum überlappenden Aufeinanderlegen jeweils eines Teilstücks des Umreifungsbandes der ersten Spule und eines freien Endstücks des Umreifungsbandes der zweiten Spule sowie eine Schweißvorrichtung (4) zum Verschweißen der Umreifungsbänder der beiden Spulen in ihrem Überlappungsbereich umfasst. Damit lässt sich ohne großen technischen Aufwand ein Wechsel des Umreifungsmediums ohne oder zumindest mit minimierten Maschinen-Stillstandszeiten durchführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Umreifung von Packstücken jeweils mit einem Umreifungsband aus thermoplastischem Kunststoff, wobei das Umreifungsband rollenförmig auf einer ersten Spule aufgewickelt ist, und wobei eine erste Vorrichtung zur drehbaren Aufnahme der ersten Spule vorgesehen ist, von welcher das Umreifungsband zur Umwicklung eines Packstücks stückweise abgerollt werden kann.

Derartige Umreifungseinrichtungen sind in der Verpackungstechnik seit langem bekannt. Eine Anordnung mit den eingangs genannten Merkmalen ist beispielsweise der DE 198 03 810 A1 oder dem Firmenprospekt „Mosca Verpackungstechnik MCB Umreifungsmaschine" zu entnehmen.

Solche Maschinen dienen dem automatischen Umreifen von Packstücken in kurzer zeitlicher Aufeinanderfolge. Dabei wird das Umreifungsband aus thermoplastischem Kunststoff von einer auf einer Spule aufgewickelten Rolle, die drehbar auf einer Aufnahmevorrichtung der Maschine gelagert ist, zur Umwicklung eines Packstücks jeweils stückweise abgerollt. Sobald das Umreifungsband auf der Rolle aber zu Ende geht, muss die Maschine angehalten und die alte Rolle gegen eine neue mit genügend Material ausgewechselt werden. Danach kann dann der Umreifungsvorgang für weitere Packstücke fortgesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Anordnung der eingangs genannten Art mit möglichst einfachen technischen Mitteln dahin gehend weiterzuentwickeln, dass in einem automatischen Umreifungsbetrieb der Anordnung Maschinenstillstandszeiten auch dann vermieden oder zumindest minimiert werden können, wenn das Umreifungsband auf der Spule zu Ende geht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Art dadurch gelöst, dass eine Einrichtung zur Ankopplung eines auf einer zweiten Spule aufgerollten Umreifungsbandes der ersten Spule vorgesehen ist, und dass die Einrichtung eine zweite Vorrichtung zur drehbaren Aufnahme der zweiten Spule, eine Andockvorrichtung zum überlappenden Aufeinanderle gen jeweils eines Teilstücks des Umreifungsbandes der ersten Spule und eines freien Endstücks des Umreifungsbandes der zweiten Spule sowie eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen der Umreifungsbänder der beiden Spulen in ihrem Überlappungsbereich umfasst.

Sobald das Umreifungsband auf der ersten Spule zu Ende geht oder Abspulprobleme (z.B. Unterspulung) auftreten, kann schon das Umreifungsband auf der zweiten Spule bereitstehen und (manuell oder automatisch) durch Verschweißen an das Umreifungsband der ersten Spule angekoppelt werden, ohne dass Maschinenstillstandszeiten beim Wechsel der Bandentnahme auf die zweite Spule auftreten. Schon in einer Betriebsphase, in der mit dem Umreifungsmedium der ersten Spule gearbeitet wird, kann bereits die zweite Spule während des Maschinenlaufs auf die dafür vorgenommene Aufnahmevorrichtung gesetzt werden und dort in Bereitschaft zur Verfügung stehen.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der die Andockvorrichtung eine Arretiereinrichtung zum passgenauen Zusammenführen der überlappenden Stücke der beiden Umreifungsbänder aufweist. Dies erleichtert den Spulenwechsel von einer leeren zu einer neuen vollen Spule erheblich und ermöglicht im Prinzip auch einen vollautomatischen Wechsel. Aber auch bei einer manuellen Bedienung stellt die Arretiereinrichtung eine große Hilfe dar.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die Arretiereinrichtung eine Klemmvorrichtung zum Festhalten mindestens eines der beiden überlappenden Stücke, vorzugsweise des Rollenanfangs des Umreifungsbandes von der zweiten Spule, sodass ein Wegrutschen aus der Arretiereinrichtung vor dem Verschweißen der beiden Stücke sicher verhindert wird. Die Klemmvorrichtung kann auch zunächst nur den Rollenanfang des Umreifungsbandes von der zweiten Rolle aufnehmen, während diese in Bereitschaft steht, und erst beim eigentlichen Wechsel der Entnahme von der ersten auf die zweite Spule auch das entsprechende Überlappungsstück des Umreifungsbandes von der ersten Spule ergreifen. Je nach Anordnung kann aber eine Klemmung des überlappenden Bandstücks von der ersten Spule auch erst in der Schweißvorrichtung erfolgen.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der eine Detektionseinrichtung zum Erkennen der Ankunft des spulenseitigen Rollenendes des auf der ersten Spule aufgewickelten Umreifungsbandes vorgesehen ist. Damit wird auch ein automatischer Wechsel der Spulen bei Erreichen des Rollenendes ermöglicht. Zumindest kann eine derartige Detektionseinrichtung aber auch ein Signal für einen manuellen Wechsel auslösen.

In einer technisch einfach realisierbaren Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die Detektionseinrichtung einen optischen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke.

Diese Weiterbildung der Erfindung kann noch dadurch verbessert werden, dass auf der Spulenoberfläche der ersten und zweiten Spule jeweils ein Reflektor angeordnet ist, der von der auf die Spule gewickelten Rolle überdeckt wird, und der bei Erreichen des Rollenendes für den optischen Sensor sichtbar wird. So lässt sich die Detektion der Ankunft des Rollenendes mit äußerst einfachen und preisgünstigen Mitteln erreichen. Übrigens wird in der Regel der op tische Sensor nicht bei Erreichen des eigentlichen Rollenendes, sondern bereits ein wenig vorher sichtbar, sodass genügend Zeit für einen Entnahmewechsel von der ersten auf die jeweils zweite Spule zur Verfügung steht.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schweißvorrichtung mindestens einen erhitzbaren Schweißstempel. Diese Technologie ist preiswert und seit vielen Jahren auf dem Markt erhältlich.

Zur Verbesserung der Handhabung ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung von Vorteil, bei der die Arretiervorrichtung nach dem Zusammenführen und Andocken der überlappenden Stücke der beiden Umreifungsbänder aus dem Abwickelbereich der zweiten Spule wegschwenkbar ist. Dadurch wird einerseits Platz für den Einsatz der Schweißvorrichtung zum Verschweißen der Umreifungsbänder der beiden Spulen in ihrem Überlappungsbereich geschaffen, andererseits steht die Andockvorrichtung nach dem Verschweißen einer weiteren Entnahme von Umreifungsband nicht mehr im Wege.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Andockvorrichtung auf einem Schlitten angeordnet ist, der relativ zu den Vorrichtungen für die drehbare Aufnahme der ersten und der zweiten Spule linear verfahrbar ist. Auch kann die Schweißvorrichtung gemeinsam mit der Andockvorrichtung verschwenkbar und/oder linear verfahrbar angeordnet sein.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung schließlich ist eine Schneidevorrichtung, insbesondere ein Messer, zum Abtrennen des Bandrestes des Umreifungsbandes von der ersten Spule nach dem Verschweißen mit dem Umreifungsband von der zweiten Spule vorgesehen. Nach dem Abschneiden des Bandrestes kann dann die Vorrichtung zur Aufnahme der ersten Spule weggeschwenkt oder weggefahren und die leere gegen eine neue, volle Spule ausgetauscht werden, die dann ihrerseits als „zweite" Spule wieder in Bereitschaft steht, bis die nunmehr als „erste" Spule dienende Spule durch die neue Spule ersetzt werden soll.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Verfahren zum Betrieb der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung, bei dem der Überlappungsbereich der zu verschweißenden Teilstücke von Umreifungsband der beiden Spulen so gewählt wird, dass er den Rollenanfang des Umreifungsbandes der zweiten Spule und einen vom Rollenende des Umreifungsbandes der ersten Spule noch eine Vielzahl Wicklungslagen entfernten Bandabschnitt umfasst. Falls beispielsweise die beiden Spulen unterschiedliche Arten von Umreifungsband enthalten, kann dadurch ein beschleunigter Übergang von einer Bandsorte auf eine andere bewirkt werden, ohne dass der Betriebsablauf durch Anhalten der Maschine gestört wird. Gegebenenfalls muss mit dem Verschweißungsbereich der beiden Bänder ein „Dummy-Packstück" verarbeitet werden, wobei denn das nachfolgende „echte" Packstück wieder mit einer einheitlichen Bandsorte umreift wird.

Eine alternative Verfahrensvariante sieht vor, dass der Überlappungsbereich der zu verschweißenden Teilstücke von Umreifungsband der beiden Spulen so gewählt wird, dass er den Rollenanfang des Umreifungsbandes der zweiten Spule und einen vom Rollenende des Umreifungsbandes der ersten Spule höchstens eine Wicklungs lage entfernten Bandabschnitt, insbesondere das Rollenende des Umreifungsbandes der ersten Spule, umfasst. Hierdurch lässt sich ein „fliegender Wechsel" von einer gerade leer werdenden Spule auf eine neue volle Spule bewerkstelligen, was insbesondere einen automatischen Langzeitdauerbetrieb der Verpackungseinrichtung ermöglicht. Allerdings sollte nicht das allerletzte Bandende auf der Rolle der ersten Spule abgewartet werden, sondern der Wechsel sollte schon kurz vor Erreichen desselben eingeleitet werden, damit sichergestellt ist, dass zur Umreifung des nächsten anstehenden Packstücks auf jeden Fall genügend Umreifungsband von der entsprechenden Rolle zur Verfügung steht.

Bei einer einfachen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Wechsel der Entnahme von Umreifungsband zur Umreifung von Packstücken von der ersten zur zweiten Spule manuell erfolgen. Insbesondere das Beladen der Aufnahmevorrichtung mit der zweiten Spule wird in der Regel von Hand ausgeführt werden. Falls das Bandende der ersten Spule nicht mehr allzu weit entfernt ist, kann dann auch gleich ein manueller Wechsel zur Entnahme von der zweiten Spule eingeleitet werden.

Vorteilhaft ist aber auch eine Verfahrensvariante, bei der ein Wechsel der Entnahme von Umreifungsband zur Umreifung von Packstücken von der ersten zur zweiten Spule nach dem Erkennen der Ankunft des spulenseitigen Rollenendes des auf der ersten Spule aufgewickelten Umreifungsbandes automatisch erfolgt. Auf diese Weise kann die jeweils in Betrieb befindliche Bandrolle bis zu ihrem Ende voll ausgenutzt werden, ohne dass eine Bedienungsperson beim Wechsel bereitstehen muss.

Maschinenstillstandszeiten werden hiermit auf ein Minimum reduziert bzw. treten bei geeigneter Verfahrensgestaltung außerhalb der Wartungsperioden überhaupt nicht mehr auf. Eine operative Voraussetzung für diesen vollautomatischen Betrieb ist aber zumindest die oben erwähnte Detektionseinrichtung zum Erkennen der Ankunft des Rollenendes, damit der Wechsel automatisch ausgelöst werden kann. Unerlässlich ist dann auch eine Schneidevorrichtung, um die erste Spule körperlich vom weiteren Betrieb abzukoppeln, der mit der Bandentnahme von der zweiten Spule fortgesetzt wird. Schließlich sollte für den automatischen Verfahrensablauf auch noch die Andockvorrichtung und eventuell die Schweißvorrichtung aus dem Arbeitsbereich der Anordnung wegbewegt werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die diversen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.

In der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird.

Die einzige Figur zeigt eine schematisierte Darstellung von wesentlichen Funktionskomponenten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.

Zu erkennen ist im linken unteren Teil der Figur eine erste Vorrichtung 1 zur drehbaren Aufnehmung einer ersten Spule mit einem rol lenförmig aufgewickelten Umreifungsband. Die Spule selbst ist der Übersichtlichkeit halber in der Figur weggelassen. Rechts daneben erkennt man die erfindungsgemäße Einrichtung 10 zur Ankopplung eines auf einer zweiten Spule (die ebenfalls nicht dargestellt ist) aufgerollten Umreifungsbandes an das Umreifungsband der ersten Spule. Die Einrichtung 10 umfasst eine zweite Vorrichtung 2 zur drehbaren Aufnahme der zweiten Spule, eine Andockvorrichtung 3 zum überlappenden Aufeinanderlegen jeweils eines Teilstücks des Umreifungsbandes der zweiten Spule sowie eine Schweißvorrichtung 4 zum Verschweißen der Umreifungsbänder der beiden Spulen in ihrem Überlappungsbereich. Die Andockvorrichtung 3 weist u. a. eine Arretiervorrichtung 5 zum passgenauen Zusammenführen der überlappenden Stücke der Umreifungsbänder der beiden Spulen auf. Die Arretiereinrichtung 5 wiederum umfasst eine Klemmvorrichtung zum Festhalten mindestens eines der beiden überlappenden Stücke. Des weiteren ist eine Schneidevorrichtung 7 vorgesehen, die ein Messer zum Abtrennen des Bandrestes des Umreifungsbandes von der ersten Spule nach dem Verschweißen mit dem Umreifungsband von der zweiten Spule umfasst. Die Arretiervorrichtung 5 ist auf einem Schlitten 6 relativ zu den Aufnahmevorrichtungen 1, 2 linear verschiebbar sowie auf einem Trägerarm 8 aus dem Abwickelbereich der zweiten Spule wegschwenkbar angeordnet.

Claims

Anordnung zur automatischen Umreifung von Packstücken jeweils mit einem Umreifungsband aus thermoplastischem Kunststoff, wobei das Umreifungsband rollenförmig auf einer ersten Spule aufgewickelt ist, und wobei eine erste Vorrrichtung (1) zur drehbaren Aufnahme der ersten Spule vorgesehen ist, von welcher das Umreifungsband zur Umwicklung eines Packstücks stückweise abgerollt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (10) zur Ankopplung eines auf einer zweiten Spule aufgerollten Umreifungsbandes an das Umreifungsband der ersten Spule vorgesehen ist, und dass die Einrichtung (10) eine zweite Vorrrichtung (2) zur drehbaren Aufnahme der zweiten Spule, eine Andockvorrichtung (3) zum überlappenden Aufeinanderlegen jeweils eines Teilstücks des Umreifungsbandes der ersten Spule und eines freien Endstücks des Umreifungsbandes der zweiten Spule sowie eine Schweißvorrichtung (4) zum Verschweißen der Umreifungsbänder der beiden Spulen in ihrem Überlappungsbereich umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockvorrichtung (3) eine Arretiereinrichtung (5) zum passgenauen Zusammenführen der überlappenden Stücke der beiden Umreifungsbänder aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (5) eine Klemmvorrichtung zum Festhalten mindestens eines der beiden überlappenden Stücke umfasst.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionseinrichtung zum Erkennen der Ankunft des spulenseitigen Rollenendes des auf der ersten Spule aufgewickelten Umreifungsbandes vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung einen optischen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke umfasst.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Spulenoberfläche der ersten und zweiten Spule jeweils ein Reflektor angeordnet ist, der von der auf die Spule gewickelten Rolle überdeckt wird, und der bei Erreichen des Rollenendes für den optischen Sensor sichtbar wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißvorrichtung (4) mindestens einen erhitzbaren Schweißstempel umfasst.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (5) nach dem Zusammenführen und Andocken der überlappenden Stücke der beiden Umreifungsbänder aus dem Abwickelbereich der zweiten Spule wegschwenkbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockvorrichtung (3) auf einem Schlitten (6) angeordnet ist, der relativ zu den Vorrrichtungen (1, 2) für die drehbare Aufnahme der ersten und der zweiten Spule linear verfahrbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidevorrichtung (7), insbesondere ein Messer zum Abtrennen des Bandrestes des Umreifungsbandes von der ersten Spule nach dem Verschweißen mit dem Umreifungsband von der zweiten Spule vorgesehen ist.
Verfahren zum Betrieb einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich der zu verschweißenden Teilstücke von Umreifungsband der beiden Spulen so gewählt wird, dass er den Rollenanfang des Umreifungsbandes der zweiten Spule und einen vom Rollenende des Umreifungsbandes der ersten Spule noch eine Vielzahl Wicklungslagen entfernten Bandabschnitt umfasst.
Verfahren zum Betrieb einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich der zu verschweißenden Teilstücke von Umreifungsband der beiden Spulen so gewählt wird, dass er den Rollenanfang des Umreifungsbandes der zweiten Spule und einen vom Rollenende des Umreifungsbandes der ersten Spule höchstens eine Wicklungslage entfernten Bandabschnitt, insbesondere das Rollenende des Umreifungsbandes der ersten Spule, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel der Entnahme von Umreifungsband zur Umreifung von Packstücken von der ersten zur zweiten Spule manuell erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12 zum Betrieb einer Anordnung nach den Ansprüchen 4, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel der Entnahme von Umreifungsband zur Umreifung von Packstücken von der ersten zur zweiten Spule nach dem Erkennen der Ankunft des spulenseitigen Rollenendes des auf der ersten Spule aufgewickelten Umreifungsbandes automatisch erfolgt.