DE102004043096B4

DE102004043096B4 - Vorrichtung zum Verschweißen eines Folienschlauches

Info

Publication number: DE102004043096B4
Application number: DE102004043096A
Authority: DE
Inventors: Ralf Bardtke; Dr. Baur Walter
Original assignee: Rovema GmbH
Current assignee: Rovema GmbH
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: DE102004043096A1

Abstract

Vorrichtung zum Verschweißen eines Folienschlauches (1), mit zwei gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch (1) zwischen sich einklemmenden Schweißbacken (2, 3), zwei Backenhaltern (4, 5) zum Halten jeweils einer Schweißbacke (2, 3), jeweils einem Backenträger (6, 7) zum Tragen der Backenhalter (4, 5) und damit der Schweißbacken (2, 3), einem Linearantrieb (8), welcher entlang einer Wirklinie (9) betreibbar ist und ein Primärteil (10) und ein Sekundärteil (11) aufweist, einem mit dem Linearantrieb (8) verbundenen Getriebe (12), wobei das Getriebe (12) mit den Backenträgern (6, 7) verbunden ist, um eine gegenläufige Bewegung der Backenträger (6, 7) und damit der Schweißbacken (2, 3) zu erzeugen, und um die Schweißbacken (2, 3) aufeinander zu und voneinander weg bewegen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (12) eine mit dem Primärteil (10) verbundene erste Kurvenplatte (13) und eine mit dem Sekundärteil (11) verbundene zweite Kurvenplatte (19) enthält, dass jede Kurvenplatte (13, 19) eine Kurvenlinie (14) aufweist, und dass jeweils ein mit einem Backenträger (6, 7) verbundener Nocken (15) entlang einer Kurvenlinie (14) geführt wird.

Description

Gegenstand der Patentanmeldung ist eine Vorrichtung zum Verschweißen eines Folienschlauches zu Verpackungszwecken.
Es sind vertikale Schlauchbeutelmaschinen bekannt, mit denen kopf- und bodenseitig verschweißte, befüllte Schlauchbeutel hergestellt werden. Dazu wird ein Folienschlauch zunächst längs verschweißt. Dann erfolgt eine Befüllung des Folienschlauches, seine Verschweißung quer zu seiner Transportrichtung und ein Abtrennen eines fertig gestellten Schlauchbeutels vom Folienschlauch.
Es sind unterschiedlichste Antriebe und Getriebe zum Betreiben der Schweißbacken bekannt, welche die Querverschweißung des Folienschlauches ausführen, um die Kopf- und Bodennähte der Schlauchbeutel zu erzeugen.
Aus der DE 196 27 892 A1 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, die für diese Querverschweißung geeignet ist.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Folienschlauch mittels zweier gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch zwischen sich einklemmenden Schweißbacken verschweißt. Jeweils ein Backenhalter dient dabei zum Halten einer Schweißbacke und jeweils ein Backenträger zum Tragen eines Backenhalters und damit einer Schweißbacke. Als Antrieb ist ein Primärteil eines Linearantriebes, welcher entlang einer Wirklinie geradlinig betreibbar ist, vorgesehen. Mit einem als Sekundärteil ausgeführten, beweglichen Teil des Linearantriebes ist ein Getriebe verbunden, wobei das Getriebe auch mit den Backenträgern verbunden ist, um eine gegenläufige Bewegung der Backenträger und damit der Schweißbacken zu erzeugen, um die Schweißbacken aufeinander zu und voneinander weg bewegen zu können.
Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Backenbewegung, d. h. das Weg-Zeit-Diagramm für die Schweißbacken, kaum vom Getriebe vorgegeben werden kann. Bei dieser Vorrichtung ist jeweils ein Gelenk an den Backenträgern vorgesehen, um Stangen des Getriebes schwenkbar mit den Backenträgern zu verbinden. Die Stangen übertragen dabei die Linearbewegung des Antriebs auf die Backenträger. Eine relativ komplizierte Schweißbackenbewegung in horizontaler Richtung, wie sie für Backenstöcke an vertikalen Schlauchbeutelmaschinen verlangt wird, um bei einer zusätzlichen Vertikalbewegung eine optimale Raumkurve für eine Schweißbacke zu erreichen, ist hierbei ohne Steuereinrichtung nicht gutmöglich.
Die DE 39 07 208 C2 offenbart ebenfalls eine ähnliche Vorrichtung, wobei in Kurvenlinien geführte Nockenrollen mit den Backenträgern verbunden sind. Weiter ist ein Linearantrieb vorgesehen. Beide Kurvenlinien befinden sich auf einer gemeinsamen Kurvenscheibe.
Die DE 37 15 838 C2 offenbart ebenfalls eine ähnliche Vorrichtung, wobei zwei getrennte Kurvenscheiben vorgesehen sind, die mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit rotieren. Der Antrieb erfolgt über eine Antriebswelle eines Drehantriebs.
Die DE 195 35 510 A1 offenbart ebenfalls eine ähnliche Vorrichtung, wobei eine Querbacke mit dem beweglichen Teil und die andere Querbacke mit dem antreibenden Teil eines elektromagnetischen Linearantriebs verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass das Getriebe eine komplizierte Backenbewegung in horizontaler Richtung vorgeben kann.
Gelöst ist die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach enthält das Getriebe eine mit dem Primärteil verbundene erste Kurvenplatte und eine mit dem Sekundärteil verbundene zweite Kurvenplatte, wobei jede Kurvenplatte eine Kurvenlinie aufweist, und jeweils ein mit einem Backenträger verbundener Nocken entlang einer Kurvenlinie geführt wird.
Die vorgeschlagene Vorrichtung hat den Vorteil, dass das Getriebe eine relativ komplizierte Ort-Zeit-Funktion für eine Schweißbacke vorgeben kann. Ein in einer x-Richtung vorgegebener Backenpunkt wird zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht, wenn der Linearantrieb in herkömmlicher Weise betrieben wird, da die entsprechende Kurvenlinie den Backenträger und damit die starr mit dem Backenträger verbundene Schweißbackezeitgenau auf diese Koordinate setzt. Dabei kann eine Kurvenlinie nahezu beliebig ausgestaltet sein, um z. B. eine Schweißdauer vorzugeben, eine Backenöffnungsweite zu begrenzen, oder ein möglichst schnelles Backenschließen zu erlauben. Jeweils eine Kurvenplatte wird vom Primärteil bzw. vom Sekundärteil quer zur Backenschließrichtung versetzt. Dabei spielt es keine Rolle, welcher der Primärteil und welcher der Sekundärteil ist. Beide Teile sind gegeneinander austauschbar. Für ein Öffnen oder Schließen der Schweißbacken entscheidet hinsichtlich des Backenabstandes nur die relative Position eines Teiles bezüglich des anderen Teiles. Im Regelfall bewegen sich die Teile (Primärteil und Sekundärteil) auf eine Getriebemitte zu oder von dieser weg, wobei ein Teil entlang des anderen Teils geführt wird. Eine analoge Bewegung führen die beiden Kurvenplatten aus.
Da die Teile des Linearantriebes mitsamt den Kurvenplatten stets in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, gleichen sich die entsprechenden Kräfte aus und die Vorrichtung erfährt keine nachteiligen Erschütterungen bei ihrem Betreiben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben.
Eine reibungsarme Führung eines Nockens entlang einer Kurvenlinie ist erreicht, wenn gemäß Anspruch 2 der Nocken als Rolle zum Abrollen entlang der Kurvenlinie ausgestaltet ist. Dann rollt der Nocken an der Kurvenlinie ab und gibt derart eine Backenbewegung vor. Dazu eignet sich insbesondere eine geschlossene Kurvenlinie (Anspruch 4).
Sind analog Anspruch 3 die Kurvenlinien gleichartig, vorzugsweise punktsymmetrisch zueinander mit einem Punkt auf der Wirklinie als Symmetriepunkt ausgebildet, so treffen die Schweißbacken mittig am Folienschlauchdurchmesser auf, wenn sie zuvor jeweils einen gleichen Abstand zu dieser Mittellinie hatten, was zu geringen tangentialen Zugkräften am Folienschlauch führt und damit zu einem guten Schweißergebnis.
Erstreckt sich die Ebene der Kurvenplatten, d. h. ihre Ausrichtung, parallel zur Ebene der Vorrichtung, d. h. also in horizontaler Richtung (Anspruch 9), so kann die Vorrichtung relativ niedrig gebaut werden. Das bewegliche Teil kann in der Ebene des relativ ebenen Getriebes oder um eine geringe Distanz parallel dazu versetzt wirken. Es sind folglich Ausgestaltungen möglich, die nur ca. 200 mm Bauhöhe aufweisen. Darüber hinaus sind aber auch höhere Bauweisen denkbar, welche bei zur Verfügung stehendem, relativ hohem Raum genutzt werden könnten.
Eine Backenbewegung kann verändert werden, indem man eine Kurvenplatte gegen eine Kurvenplatte, welche eine anders ausgebildete Kurvenlinie enthält, austauscht (Anspruch 5).
Die durch die Geometrie der Kurvenlinien vorgegebenen Bahnkurven können auch verändert werden, wenn eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die Bewegung von Primärteil und Sekundärteil relativ zueinander zeitabhängig zu steuern (Anspruch 6). Den Bahnkurven in einem Ort-Zeit-Diagramm wird dann zusätzlich eine Zeitkomponente überlagert. Derart können z. B. der Schweißvorgang verlängert und die Backenöffnungsweite reduziert werden, um eine sichere und relativ schnelle Beutelherstellung zu erreichen. Derart wird ein Wechseln einer Kurvenplatte nicht mehr oder nur noch selten notwendig.
Sind die Backenträger über jeweils zwei in Führungen geführten starren Verbindungen mit den Backenhaltern verbunden (Anspruch 8), so ist eine sehr stabile verwindungssichere Ausgestaltung der relativ planen Vorrichtung erreicht.
Ist gemäß Anspruch 7 der Linearantrieb als Linearmotor, welcher nach einem Schwebebahnprinzip funktioniert, ausgestaltet, so sind sehr schnelle und ortsgenau ansteuerbare Backenbewegungen erreichbar. Dieser elektromagnetische Linearantrieb hat zudem den Vorteil, dass ein relativ hoher Siegeldruck von ca. 5 bis 8 kN erreicht wird. Eine genaue Druckeinstellung ist dabei durch eine Begrenzung der Leistungsaufnahme des Linearmotors möglich.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung wird erreicht, wenn sich gemäß Anspruch 10 der Linearantrieb nicht am Gehäuse der Vorrichtung abstützt. Dabei wird der Primärteil von der einen Kurvenplatte und der Sekundärteil von der anderen Kurvenplatte getragen. Bei einem elektromagnetischen Linearantrieb (Linearmotor) wird dabei eine genügend genaue Positionsermittlung erreicht. Diese Ausführung ist zudem sehr kostengünstig.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren, die ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher beschrieben. Es zeigt:
1 in einer Ansicht von oben eine Vorrichtung zum Verschweißen eines (horizontal geschnittenen) Folienschlauches, bei der ein Linearmotor mit einem zwei Kurvenplatten aufweisenden Getriebe dazu genutzt wird, Schweißbacken gegen den Folienschlauch zu bewegen, um diesen quer zu seiner Transportrichtung zu verschweißen, in einem Zustand, in dem die Schweißbacken geöffnet sind und am Folienschlauch anliegen, sowie
2 in einer Ansicht von oben die Vorrichtung der 1, jedoch mit geschlossenen, den Folienschlauch verschweißenden Schweißbacken.
Bei einer Vorrichtung zur Verschweißen eines Folienschlauches 1 erfolgt diese Verschweißung mittels zweier gegeneinander bewegbarer, den Folienschlauch 1 zwischen sich einklemmender Schweißbacken 2, 3 (1). Zwei Backenhalter 4, 5 dienen zur Halten jeweils einer Schweißbacke 2, 3 und jeweils ein Backenträger 6, 7 dient zum Tragen eines Backenhalters 4, 5 und damit der Schweißbacken 2, 3. Die Backenträger 6, 7 sind über jeweils zwei in Führungen 17 geführten starren Verbindungen 18 mit den Backenhaltern 5, 6 verbunden. Dabei stecken zwei Verbindungen 18 in gleitender Weise in zwei Aussparungen des Backenträgers 6. Als Antrieb für die Backenbewegung dient ein Linearantrieb 8 mit entlang einer Wirklinie 9 relativ zueinander beweglichen Primärteil 10 und Sekundärteil 11. Der Linearantrieb 8 ist mit dem Getriebe 12 verbunden. Ebenso ist das Getriebe 12 mit den Backenträgern 6, 7 verbunden, um eine gegenläufige Bewegung der Backenträger 6, 7 und damit der Schweißbacken 2, 3 zu erzeugen, und um die Schweißbacken 2, 3 aufeinander zu und voneinander weg bewegen zu können.
Das Getriebe 12 enthält zwei mit dem Linearantrieb 8 verbundene Kurvenplatten 13, 19. Dabei ist der Primärteil 10 starr mit der einen Kurvenplatte 13 verbunden und der Sekundärteil 11 starr mit der anderen Kurvenplatte 19. Mit einem anderen Bauteil, z. B. einem Gehäuse der Vorrichtung, sind die Kurvenplatten 13, 19 nicht verbunden, um abgestützt zu werden. Primärteil 10 und Sekundärteil 11 werden nur von den Kurvenplatten 13, 19 aneinander gehalten. Werden der Primärteil 10 und der Sekundärteil 11 relativ zueinander parallelverschoben (2), so werden die Kurvenplatten 13, 19 in entgegengesetzte Richtung von einander weg bewegt, und die Schweißbacken 2, 3 schließen sich, um den stillstehenden Folienschlauch 1 zusammenzudrücken, und ihn derart quer zu seiner (vertikalen) Transportrichtung zu verschweißen.
Die Kurvenplatten 13, 19 weisen jeweils eine geschlossene Kurvenlinie 14 auf. Jeweils ein mit einem Backenträger 6, 7 verbundener Nocken 15 wird entlang der Kurvenlinie 14 geführt. Die Nocken 15 sind als Rollen ausgeführt und rollen entlang der Kurvenlinien 14 ab. Die Kurvenlinien 14 sind punktsymmetrisch zueinander mit einem Punkt auf der Wirklinie 9 als Symmetriepunkt ausgebildet und führen derart zu einer gleichmäßigen Bewegung der Schweißbacken 2, 3 aufeinander zu bzw. voneinander weg. Dazwischen erfolgt eine Querverschweißung des Folienschlauches 1. Die Kurvenplatten 13, 19 sind austauschbar, so dass beim Betrieb des Linearantriebs 8 eine gleichartige Backenbewegung erzielt wird.
Eine Steuereinrichtung 16 ist dazu vorgesehen, um die Bewegung von Primärteil 10 und Sekundärteil 11 relativ zueinander zusätzlich zeitabhängig zu steuern und um derart eine relativ lange Schweißdauer und ein schnelles Backenöffnen sowie Backenschließen zu erreichen. Um diese sehr schnelle Backenbewegung zu realisieren, ist zudem der Linearantrieb 8 als Linearmotor, welcher nach einem Schwebebahnprinzip funktioniert, ausgestaltet.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung erstreckt sich mit seinen horizontal ausgerichteten Kurvenplatten 13, 19 vornehmlich in horizontaler Richtung und weist somit in vertikaler Richtung eine sehr geringe Bauhöhe auf, wodurch eine entsprechende vertikale Schlauchbeutelmaschine, die diese Vorrichtung enthält, diesen Vorteil erfährt.
Bezugszeichenliste

1: Folienschlauch
2, 3: Schweißbacke
4, 5: Backenhalter
6, 7: Backenträger
8: Linearantrieb
9: Wirklinie
10: Primärteil
11: Sekundärteil
12: Getriebe
13: Kurvenplatte
14: Kurvenlinie
15: Nocken
16: Steuereinrichtung
17: Führung
18: starre Verbindung
19: Kurvenplatte

Claims

Vorrichtung zum Verschweißen eines Folienschlauches (1), mit zwei gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch (1) zwischen sich einklemmenden Schweißbacken (2, 3), zwei Backenhaltern (4, 5) zum Halten jeweils einer Schweißbacke (2, 3), jeweils einem Backenträger (6, 7) zum Tragen der Backenhalter (4, 5) und damit der Schweißbacken (2, 3), einem Linearantrieb (8), welcher entlang einer Wirklinie (9) betreibbar ist und ein Primärteil (10) und ein Sekundärteil (11) aufweist, einem mit dem Linearantrieb (8) verbundenen Getriebe (12), wobei das Getriebe (12) mit den Backenträgern (6, 7) verbunden ist, um eine gegenläufige Bewegung der Backenträger (6, 7) und damit der Schweißbacken (2, 3) zu erzeugen, und um die Schweißbacken (2, 3) aufeinander zu und voneinander weg bewegen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (12) eine mit dem Primärteil (10) verbundene erste Kurvenplatte (13) und eine mit dem Sekundärteil (11) verbundene zweite Kurvenplatte (19) enthält, dass jede Kurvenplatte (13, 19) eine Kurvenlinie (14) aufweist, und dass jeweils ein mit einem Backenträger (6, 7) verbundener Nocken (15) entlang einer Kurvenlinie (14) geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (15) als Rolle zum Abrollen entlang der Kurvenlinie (14) ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenlinien (14) gleichartig, vorzugsweise punktsymmetrisch zueinander mit einem Punkt auf der Wirklinie (9) als Symmetriepunkt, ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenlinien (14) geschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kurvenplatte (13, 19) austauschbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, um die relative Bewegung von Primärteil (10) und Sekundärteil (11) zueinander zeitabhängig zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (8) als Linearmotor, welcher nach einem Schwebebahnprinzip funktioniert, ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Backenträger (6, 7) über jeweils zwei in Führungen (17) geführten starren Verbindungen (18) mit den Backenhaltern (5, 6) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ebene der Kurvenplatten (13, 19) parallel zur Ebene der Vorrichtung erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Linearantrieb (8) nicht am Gehäuse der Vorrichtung abstützt, wobei der Primärteil (10) von der einen Kurvenplatte (13) und der Sekundärteil (11) von der anderen Kurvenplatte (19) getragen wird.