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Der
Anmeldegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort
eine Beutelmaschine für
Verpackungszwecke, insbesondere eine vertikale Schlauchbeutelmaschine
und eine horizontale Beutelmaschine.
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Aus
der
DE 195 35 510
A1 ist eine vertikale Schlauchbeutelmaschine mit einer
von einer Vorratsrolle mittels eines Abzuges abgezogenen Folienbahn bekannt.
Dabei dient eine Formschulter zum Umformen der Folienbahn. Eine
Längssiegeleinrichtung
ist zum Verschweißen
der Längsränder der
Folienbahn und zum Erzeugen einer Längsnaht des Folienschlauches
vorgesehen. Eine Quersiegeleinrichtung mit zwei gegeneinander bewegbaren
Siegelbacken dient zum Erzeugen von Quernähten an der umgeformten Folienbahn
und eine Trenneinrichtung zum Abtrennen der erzeugten Beutel von
der Folienbahn. Eine Mechanik ist zum Halten der Siegelbacken und ein
Antrieb zum Bewegen der Quersiegeleinrichtung vorgesehen, um die
Siegelbacken relativ zueinander zu bewegen.
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Desweiteren
sind horizontale Beutelmaschine mit entsprechenden Aggregaten hinlänglich bekannt.
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Um
die Quersiegeleinrichtung einerseits sehr schnell zu öffnen und
zu schließen
und andererseits zusätzlich
die Quersiegeleinrichtung hoch und runter zu bewegen, um eine schnelle
Querverschweißung
eines kontinuierlich weiterbewegten Folienschlauches zu ermöglichen,
weist bei der bekannten vertikalen Schlauchbeutelmaschine der Antrieb
zwei Linearmotoren auf, von denen der erste Linearmotor für eine Bewegung
der Quersiegeleinrichtung in einer ersten Richtung (der Vertikalen)
vorgesehen ist, und der zweite Linearmotor zum Ausüben einer
Bewegung in einer zweiten Richtung (der Horizontalen) dient, um
eine Siegelbacke in dieser Richtung zu bewegen, bzw. beide Siegelbacken über ein
Getriebe zu einer entgegengesetzten Bewegung zu veranlassen. Dabei
sind die Linearmotoren miteinander über eine Verbindung verbunden,
und jeder Linearmotor besteht aus einem Primärteil und einem Sekundärteil. Getriebe
zum Erzeugen einer gegenläufigen
Siegelbackenbewegung sind in großer Vielfalt bekannt.
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Die
bekannte Beutelmaschine mit Linearmotor hat den Nachteil, dass sich
bei Betrieb des Motors das Sekundärteil, welches Magnete aufweist,
erwärmt
und ausdehnt. Dies führt
dazu, dass sich die Halterung, die das Sekundärteil hält, und mit der das Sekundärteil fest
verbunden ist, krümmt.
Dies wiederum führt
zu einer Schwergängigkeit
und damit verbunden zu einer relativ geringen Lebensdauer des Antriebs.
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Es
liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil bei einer Beutelmaschine
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu beseitigen.
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Gelöst ist die
Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1. Danach besteht das Sekundärteil aus einer Reihe aneinander
angeordneter, separater Sekundärteilsegmente,
wobei die Sekundärteilsegmente
jeweils mittels einer Befestigung mit einer Halterung des Sekundärteils verbunden
sind.
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Die
vorgeschlagene Neuerung hat den Vorteil, dass es bei unterschiedlich
sich ausdehnenden Bauteilen als Folge einer Erwärmung des mit Magneten ausgestatteten
Sekundärteils
nicht zu einem Verziehen bzw. Deformieren der Halterung kommt. Da das
Sekundärteil
wärmer
als die es tragende Halterung wird, hat das Sekundärteil eine
größere Wärmeausdehnung
als die Halterung, sofern die Materialien des Sekundärteils und
der Halterung gleich sind oder das Sekundärteil einen größeren Längenausdehnungskoeffizienten
als die Halterung aufweist. Allein durch ein loses Aneinandersetzen
der Sekundärteilsegmente
wird diesen erlaubt, nach einer Wärmeausdehnung gegeneinander
zu drücken,
um die Summe aller Spalte zwischen ihnen, die allein aus Montagegründen vorkommen,
zu verschießen,
und derart insgesamt eine größere Längenausdehnung auszugleichen.
Es kommt folglich zu keiner Krümmung
der Halterung, die sich zudem im Regelfall weniger stark ausdehnt,
da sie nicht so warm wie die Sekundärteilsegmente wird.
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Ein
weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Neuerung ist, dass die Wärmeentwicklung
des Sekundärteils
zugelassen wird. Ein technischer Aufwand, die Wärme abzuführen, wird vermieden. Trotzdem
wird eine lange Lebensdauer der Bauteile, deren Führung von
einer ortsgenauen Halterung abhängt,
erreicht, da diese nicht verzogen ist, und somit keine Schwergängigkeit
der bewegten Bauelemente vorkommt. Zudem werden die Schweißnähte reproduzierbar
und gleichmäßig erstellt.
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Unter
dem Begriff Sekundärteilsegment
ist eine Mehrzahl an Magneten in einer Einheit oder jeweils ein
einzelner Magnet zu verstehen. Aus Montagegründen ist es von Vorteil, nicht
die Magnete einzeln mit der Halterung zu verbinden, sondern jeweils eine
Gruppe von Magneten mit der Halterung zu verschrauben oder zu verkleben.
Eine Verschraubung mittels einer einzigen Schraube für eine Gruppe,
welche seitlich begrenzt ist, zwei Schrauben nebeneinander oder
eine einzige schmale Klebespur quer zur Längserstreckung des Sekundärteils ist
von Vorteil. Dies erlaubt eine freie Ausdehnung des Sekundärteilsegments
ohne dass die Halterung dadurch gekrümmt wird. Das Primärteil weist
stromdurchflossene Spulen auf. Seine Erwärmung ist besonders stark. Es
kann sich jedoch frei ausdehnen, da es auf einer Führung sitzt
und dort beweglich ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Beutelmaschine sind in den Ansprüchen 2 bis
8 beschrieben.
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Gleichmäßige Schweißnähte werden
relativ schnell erzeugt, wenn die Beutelmaschine als vertikale Schlauchbeutelmaschine
(Anspruch 2) oder als horizontale Beutelmaschine (Anspruch 3) ausgeführt ist.
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Für eine Halterung,
die bewegt wird, sind insbesondere leichte und stabile Materialien
wie Aluminium oder Magnesium (Anspruch 4) von Vorteil.
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Aus
Montagegründen
ist es sinnvoll, dass jedes Sekundärteilsegment über ein
eigenes Bodenteil oder ein eigenes Gehäuse mit der Halterung verbunden
ist (Anspruch 5). Dann sind das Material des Bodenteils bzw. des
Gehäuses
und ein dazwischen vorkommender Spalt für die erwähnten Längenausdehnungen relevant.
Als Befestigung ist eine herkömmliche
Verschraubung mit den üblichen
Ungenauigkeiten bei vier Schrauben in den vier Ecken der Sekundärteilsegmente
ausreichend. Liegen gemäß Anspruch
6 die Bodenteile bzw. die Gehäuse
bei Raumtemperatur dicht oder unter Bildung eines Spaltes aneinander
an, und weist das Material der Bodenteile bzw. der Gehäuse einen
geringeren, insbesondere deutlich geringeren Längenausdehnungskoeffizienten
als das Material der Halterung auf, so verzieht sich die Halterung
ebenfalls nicht bei Erwärmung
des Sekundärteils
und Erwärmung
durch Wärmeleitung hin
zur Halterung. Unter deutlich geringer ist zu verstehen, dass sich
die Halterung bei einer durch einen Betrieb des Sekundärteils erfolgten
Erwärmung
um eine deutlich größere Längendifferenz
ausdehnt als das Sekundärteil.
Ist als Material der Bodenteile bzw. der Gehäuse Stahl und als Material
der Halterung Aluminium vorgesehen (Anspruch 7), so ist zum einen
erreicht, dass die Halterung relativ leicht ist und deshalb ohne
großen
Energieaufwand bewegbar ist, und zum anderen, dass sie sich mit
einem größeren Längenausdehnungskoeffizi-enten
ausdehnt, als die Sekundärteile.
Eine Krümmung
der Halterung kommt derart nicht vor. Zwischen den Sekundärteilen
muss dabei im Regelfall kein Spalt vorgesehen werden.
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Schließlich kann
die Längenausdehnung
bei Erwärmung
gänzlich
nicht beachtet werden, wenn gemäß Anspruch
8 die Bodenteile bzw. die Gehäuse bei
Raumtemperatur jeweils unter Bildung eines Spaltes aneinander anliegen.
Bei denen im Maschinenbau üblichen
Werkstoffen wie Stahl, Aluminium und Magnesium sind in der Regel
Spalte mit ca. 10 Mikrometer Breite ausreichend.
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Im
folgenden wird die vorgeschlagene Beutelmaschine an Hand von Ausführungsbeispiele
darstellenden Figuren näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 in
einer Seitenansicht eine vertikale Schlauchbeutelmaschine, deren
Quersiegeleinrichtung mittels eines Antriebes in vertikaler Richtung
bewegt und zudem geöffnet
und geschlossen wird;
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2 in
einer Seitenansicht ein Kreuz als Halterung für einen Antrieb mit zwei Linearmotoren zum
Bewegen der Siegelbacken der Quersiegeleinrichtung der Beutelmaschine
der 1;
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3 in
einer um 90 Grad zur Ansicht der 2 versetzten
Ansicht die Vorderseite des Kreuzes der 2, an dessen
vertikal ausgerichtetem Balken zwei Schienen ausgebildet sind, zwischen denen
sich ein aus mehreren separaten Sekundärteilsegmenten zusammengesetztes
Sekundärteil
eines ersten Linearmotors erstreckt, wobei ein ortsfestes Primärteil dieses
Linearmotors auf den Schienen sitzt, um das Kreuz in vertikaler
Richtung zu versetzen;
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4 in
einer Schnittdarstellung das entlang A-A der 3 geschnittene
Kreuz der 3;
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5 in
einer Seitenansicht die Rückseite des
Kreuzes der 3, wobei am horizontal ausgerichteten
Balken ein ebenfalls aus separaten Sekundärteilsegmenten zusammengesetztes
Sekundärteil eines
zweiten Linearmotors befestigt ist, um ein Primärteil entlang horizontal ausgerichteter
Schienen zu bewegen, und zusätzlich
mit der Quersiegeleinrichtung der vertikalen Schlauchbeutelmaschine
der 1, deren Siegelbacken durch eine Horizontalbewegung
des Primärteils
aufeinander zu bewegt oder voneinander getrennt werden;
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6 in
einer Schnittdarstellung das Sekundärteil für die Betätigung der Quersiegeleinrichtung der 5 bei
einer niedrigen Betriebstemperatur des Sekundärteils;
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7 in
einer Schnittdarstellung das Sekundärteil der 6,
jedoch bei einer höheren
Betriebstemperatur;
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8 in
einer Schnittdarstellung und in einer Vergrößerung einen Ausschnitt aus
dem Gegenstand der 7;
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9 in
einer Seitenansicht in einem zweiten Ausführungsbeispiel einen Antrieb
mit einem vertikal bewegbaren Rahmen zum Antreiben einer Quersiegeleinrichtung
einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine, mit zwei Linearmotoren,
deren Sekundärteile
jeweils an einer Halterung festgeklebte Sekundärteilsegmente aufweisen, sowie
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10 in
einer Seitenansicht in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine horizontale
Beutelmaschine, deren gegeneinander bewegbare Quersiegelbacken und
Längssiegelbacken
jeweils mittels eines Linearmotors mit separaten Sekundärteilsegmenten
angetrieben werden.
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Bei
einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine 1 mit einer von
einer Vorratsrolle 2 mittels eines Abzuges 3 abgezogenen,
um eine Umlenkrolle 38 umgelenkten Folienbahn 4,
dient eine Formschulter 5 zum Umformen der Folienbahn 4 zu
einem Folienschlauch 6 und ein Formatrohr 7 zum
Aufnehmen und Befüllen
des Folienschlauches 6 (1). Eine Längssiegeleinrichtung 8 ist
zum Verschweißen
der Längsränder der
Folienbahn 4 und zum Erzeugen einer Längsnaht 9 des Folienschlauches 6 vorgesehen.
Eine Quersiegeleinrichtung 10 mit zwei gegeneinander bewegbaren
Siegelbacken 11, 12 dient zum Erzeugen von Quernähten 13 am
Folienschlauch 6 und eine Trenneinrichtung 14 zum
Abtrennen der erzeugten Schlauchbeutel 15 vom Folienschlauch 6. Eine
mit einer Befestigung 39 verbundene Mechanik 16 hält die Siegelbacken 11, 12 (2 bis 8). Mittels
eines Antriebs 17 wird die Quersiegeleinrichtung 10 geöffnet und
geschlossen sowie auf- und abbewegt, um jeweils zwei Quernähte 13 gleichzeitig und
mitlaufend mit dem kontinuierlich nach unten bewegten Folienschlauch 6 zu
erzeugen. Während
dieses Schweißvorganges
sind die Siegelbacken 11, 12 geschlossen. Nachfolgend
werden sie von einander getrennt und die Quersiegeleinrichtung 10 wird
nach oben gefahren um dort im Abstand einer Beutellänge erneut
eine Verschweißung
von Quernähten 13 im zusammengedrückten Folienschlauch 6 zu
starten.
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Ein
Antrieb 17 zum Bewegen der Quersigeleinrichtung 10 weist
zwei Linearmotoren 18, 19 auf. Der erste Linearmotor 18 ist
für eine
Bewegung der Quersiegeleinrichtung 10 in der Vertikalen 20 vorgesehen.
Der zweite Linearmotor 19 dient zum Ausüben einer Bewegung in der Horizontalen 21,
um die Siegelbacken 11, 12 in dieser Richtung
gegenläufig zu
bewegen. Dabei werden beide Siegelbacken 11, 12 über ein
an sich bekanntes, herkömmliches
Getriebe 22 zu einer entgegengesetzten Bewegung veranlasst,
wenn ein Primärteil 26 des
zweiten Linearmotors 19 hin- und herbewegt wird. Die Linearmotoren 18, 19 sind
miteinander über
ein als Halterung 53 dienendes Kreuz 23 verbunden.
Jeder Linearmotor 18, 19 besteht aus einem Primärteil 24, 26 und
einem Sekundärteil 25, 27.
Die beiden Balken 28, 29 des Kreuzes 23 sind
quer zueinander angeordnet. Auf den beiden gegenüberliegenden Seiten der Halterung 53 ist
jeweils ein Sekundärteil 25, 27 eines
Linearmotors 18, 19 an einem unterschiedlichen
Balken 28, 29 befestigt. Auf den gegenüber liegenden
Seiten ist zudem jeweils eine Führung 30, 31 parallel
zu einem Balken 28, 29 vorgesehen. Ein Primärteil 24 des ersten
Linearmotors 18 ist an einer ortsfesten Halterung 32 befestigt.
Das Sekundärteil 25 dieses
Linearmotors 18 ist auf der einen Seite des Kreuzes 23 befestigt.
Ein Sekundärteil 27 des
anderen Linearmotors 19 ist auf der anderen Seite des Kreuzes 23 befestigt.
Das Primärteil 26 des
zweiten Linearmotors 19 ist relativ zu diesem Sekundärteil 27 bewegbar und
mit der Quersiegeleinrichtung 10 verbunden, um diese zu öffnen und
zu schließen.
An den Primärteilen 24, 26,
die nicht am Kreuz 23 befestigt sind, sind jeweils vier
Wägen 33 zum
Bewegen der Primärteile 24, 26 längs der
Führungen 30, 31 vorgesehen.
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Die
Sekundärteile 25, 27 sind
mit dem Kreuz 23 verbunden, um dieses zu stabilisieren.
Das Kreuz 23 und die Führungen 30, 31 sind
aus einem einzigen Stück
Aluminium hergestellt, wobei jede Führung 30, 31 aus
zwei parallel zueinander verlaufenden Schienen 34, 35 besteht.
Das Kreuz 23 weist auf den gegenüberliegenden Seiten jeweils
eine Materialaussparung 36 mit einem diese begrenzenden
Rand 37 auf. Die Sekundärteile 25, 27 erstrecken
sich über
die Balken 28, 29 und sind jeweils zwischen zwei
Schienen in eine Materialaussparung 36 eingeklebt.
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Während das
Primärteil 24 des
ersten Linearmotors 18 das Kreuz 23 und mit diesem
die Quersiegeleinrichtung 10 hoch und runter bewegt, öffnet und
schließt
der zweite Linearmotor 19 durch eine Hin- und Herbewegung
seines Primärteils 26 relativ zu
seinem Sekundärteil 27 und
damit zum Kreuz die Quersiegeleinrichtung 10. Die Sekundärteile 25, 27 werden
im Gegensatz zu den Primärteilen 24, 26 kaum
erwärmt,
so dass das Kreuz 23 keine die Genauigkeit der Bewegung
der Siegelbacken 11, 12 betreffende Längenausdehnung
als Folge einer zu starken Erwärmung
erfährt.
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Die
beiden Sekundärteile 25, 27 der
als Kreuz 23 ausgeführten
Halterung 53 bestehen aus einer Reihe aneinander angeordneter,
separater Sekundärteilsegmente 40.
Die Sekundärteilsegmente 40 sind
jeweils mittels drei als Schrauben ausgeführte Befestigung 41 mit
dem Kreuz 23 verbunden. Jedes Sekundärteilsegment 40 ist über ein
Bodenteil eines Gehäuses 42 mit
dem Kreuz 23 verbunden. Die Bodenteile, und damit auch
die Gehäuse 42,
liegen bei Raumtemperatur, d. h. bei noch nicht betriebenen Linearmotoren 18, 19 dicht
aneinander an (6). Das Material der Gehäuse 42 mitsamt
jeweiligem Bodenteil ist Stahl. Dieser hat einen geringeren Längenausdehnungskoeffizienten
als das Material des Kreuzes 23, das Aluminium ist. Somit
dehnt sich bis zum Erreichen einer jeweiligen Betriebstemperatur der
Linearmotoren 18, 19 durch Wärmeabgabe der Magnete 44 das
Kreuz 23 unter Bildung von Spalten 43 stärker aus
als die Sekundärteile 25, 27 (7 und 8).
Dies hat zur Folge, dass sich die mit den Sekundärteilen 25, 27 bestückte Halterung 53 nicht verzieht,
so dass die Führungen 30, 31 exakt
ausgerichtet bleiben. Dadurch werden auch die Siegelbacken 11, 12 exakt
bewegt und jeweils gleichartige Quernähte 13 in Folge eines
gleichartigen Schweißdruckes
am Folienschlauch 6 erzeugt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 9 werden zum Bewegen einer Quersiegeleinrichtung 10 einer vertikalen
Schlauchbeutelmaschine ebenfalls zwei Linearmotoren 18, 19 eingesetzt.
Ebenfalls besteht jeweils das Sekundärteil 25, 27 der
Linearmotoren 18, 19 aus einer Reihe aneinander
angeordneter, separater Sekundärteilsegmente 40,
wobei die Sekundärteilsegmente 40 jeweils
mittels einer als mittigen Klebstoffspur ausgeführte Befestigung 41 mit
einer Halterung 53 des Sekundärteils 25, 27 verbunden sind.
Jede Klebstoffspur verläuft
quer zur Erstreckung eines Sekundärteilsegmentes 40 und
ist nur ca. 10 mm breit, um dem Sekundärteilsegment 40 eine
geringere Ausdehnung als die aus Magnesium ausgeführte Halterung 53 zu
ermöglichen.
Jede Klebstoffspur erfüllt
die Funktion der im ersten Ausführungsbeispiel
dargestellten Schrauben als Befestigung 41 an der Halterung 53.
Wie im vorherigen Ausführungs beispiel
enthält
jedes Sekundärteilsegment 40 mehrere
Magnete und ist von einem Gehäuse 42 umgeben,
damit die Sekundärteilsegmente 40 in
einfacher Weise zu Sekundärteilen 25, 27 zusammengesetzt
werden können.
Die Funktion der Spalte 43 ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel,
ebenso die Funktion der Führungen 30, 31 für die Primärteile 24, 26.
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Während der
für die
Horizontalbewegung vorgesehene Linearmotor 19 auf einem
Rahmen 45 sitzt, der mittels Aussparungen 55 entlang
von Führungen 54 hoch
und runter bewegbar ist, dient der für die Vertikalbewegung vorgesehene
Linearmotor 18 dazu, mittels seines Primärteils 24 und
einer an diesem befestigte Platte 46 den Rahmen 45 in
Richtung der Vertikalen 20 zu bewegen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 10 ist die Beutelmaschine als ansonsten herkömmliche
horizontale Beutelmaschine 50 ausgeführt. Bei dieser wird eine Folienbahn 4 mit
einer mittigen Umfaltung 48 versehen und mittels eines
Abzugs 3 in einer horizontalen Folientransportrichtung 47 bewegt.
Die Siegelbacken 11, 12 werden mittels eines ortsfesten Linearmotors 19 wie
bei den vorherigen Ausführungsbeispielen
betätigt,
um Quernähte 13 zu
erzeugen. Für
die beiden gegeneinander bewegbaren Längssiegelbacken 51 zum
kopfseitigen Verschweißen
(Längsnaht 9)
der mittels eines Füllstutzens 49 befüllten, und
mittels einer Trenneinrichtung 14 von der Folienbahn 4 abgetrennten
Beutel 52 gilt das Gleiche. Die Längssiegelbacken 51 werden
ebenfalls mittels eines Linearmotors 19 ortsfest verschweißt, wobei
ein ebenfalls aus separaten Sekundärteilsegmenten 40 zusammengesetztes
Sekundärteil 27 dazu
dient, einen leichtgängigen,
ortsgenauen Betrieb des Primärteils 26 des
Linearmotors 19 entlang einer Halterung 53 des
Sekundärteils 27 zu
erreichen.
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- 1
- vertikale
Schlauchbeutelmaschine
- 2
- Vorratsrolle
- 3
- Abzug
- 4
- Folienbahn
- 5
- Formschulter
- 6
- Folienschlauch
- 7
- Formatrohr
- 8
- Längssiegeleinrichtung
- 9
- Längsnaht
- 10
- Quersiegeleinrichtung
- 11,
12
- Siegelbacke
- 13
- Quernaht
- 14
- Trenneinrichtung
- 15
- Schlauchbeutel
- 16
- Mechanik
- 17
- Antrieb
- 18,
19
- Linearmotor
- 20
- Vertikale
- 21
- Horizontale
- 22
- Getriebe
- 23
- Kreuz
- 24
- Primärteil von 18
- 25
- Sekundärteil von 18
- 26
- Primärteil von 19
- 27
- Sekundärteil von 19
- 28,
29
- Balken
- 30,
31
- Führung
- 32
- ortsfeste
Halterung
- 33
- Wagen
- 34,
35
- Schiene
- 36
- Marterialaussparung
- 37
- Rand
- 38
- Umlenkrolle
- 39
- Befestigung
- 40
- Sekundärteilsegment
- 41
- Befestigung
- 42
- Gehäuse
- 43
- Spalt
- 44
- Magnet
- 45
- Rahmen
- 46
- Platte
- 47
- Folientransportrichtung
- 48
- Umfaltung
- 49
- Füllstutzen
- 50
- horizontale
Beutelmaschine
- 51
- Längssiegelbacke
- 52
- Beutel
- 53
- Halterung
- 54
- Führung
- 55
- Aussparung