DE102006022192B4 - Vorrichtung zum Verschweißen einer Folienbahn - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken (2, 3) zum Verschweißen einer umgeformten Folienbahn (4) bzw. eines Folienschlauches (5), wobei jede Schweißbacke (2, 3), vorzugsweise über einen Backenhalter (6), mit einem separaten Backenträger (7, 8) verbunden ist, und ein Antrieb (9) über eine Mechanik mit den Backenträgern (7, 8) verbunden ist, um eine gegenläufige Backenbewegung bei Einsatz des Antriebs (9), der zwei Linearmotoren (10, 11) aufweist, auszuführen, wobei die Linearmotoren (10, 11) jeweils ein Primärteil (12, 14) und ein Sekundärteil (13, 15) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sekundärteile (13, 15) miteinander über eine magnetische Abschirmung (19) verbunden sind und derart eine Baueinheit (20) bilden.
Description
- Der Anmeldegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort einen Antriebsmechanismus für gegeneinander bewegbare Schweißbacken an vertikalen Schlauchbeutelmaschinen.
- Vertikale Schlauchbeutelmaschinen und horizontale Beutelmaschinen sind hinlänglich bekannt. Sie dienen zum Abfüllen von Produkt in Beutel. Zum Verschweißen des Beutelmaterials werden gegeneinander bewegbare Schweißbacken eingesetzt, die ein Folienmaterial zwischen sich einklemmen und derart verschweißen.
- Aus der
DE 196 30 420 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, wobei die Siegelwerkzeuge mit Hilfe von Linearmotoren bewegt werden. Diese sind als Einheit direkt zusammenmontiert. Die Sekundärteile sind parallel zueinander ausgerichtet. - Bei einer Faltschachtelaufrichtvorrichtung der
DE 103 46 416 A1 ist eine im rechten Winkel zueinander versetzte Linearmotoreneinheit mit mehreren Saugköpfen zu sehen. - Ein Linearmotor mit separat angeordneten Magneten, befestigt auf einer ferromagnetischen Trägerplatte, ist in der
DE 195 03 511 A1 offenbart. - Der Einsatz von Aluminium als Grundmaterial in der Maschinenkonstruktion, insbesondere bei Linearantrieben, wird in der
DE 201 21 319 U1 als Teil eines Motors vorausgesetzt. - Aus der
DE 195 35 510 A1 ist eine Vorrichtung mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken zum Verschweißen einer zu einem Folienschlauch umgeformten Folienbahn bekannt. Dabei ist jede Schweißbacke über einen Backenhalter mit einem separaten Backenträger verbunden. Ein Antrieb ist über eine Mechanik mit den Backenträgern verbunden, um eine gegenläufige Backenbewegung bei Einsatz des Antriebs, der zwei Linearmotoren aufweist, auszuführen. Dabei weisen die Linearmotoren jeweils ein Primärteil und ein Sekundärteil auf. - Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie relativ sperrig ist, da die Teile der beiden Linearmotoren (elektromagnetischen Linearantriebe) separat ausgeführt sind.
- Es liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen.
- Gelöst ist die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach sind die beiden Sekundärteile miteinander über eine magnetische Abschirmung verbunden und bilden derart eine Baueinheit.
- Die vorgeschlagene Neuerung hat den Vorteil, dass zwei Sekundärteile baulich zusammengefasst werden, wodurch eine kompakte Bauweise erreicht wird. Um eine dadurch auftretende Störung deren Funktion zu verhindern, wird zwischen den Sekundärteilen eine magnetische Abschirmung vorgesehen. Diese kann aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall, ausgeführt werden. Dabei darf das Material nicht magnetisierbar sein. Zum einen kann eine derartige Verbindung derart gemeint sein, dass die Magnete der separaten Sekundärteile auf gegenüberliegenden Seiten der Abschirmung montiert werden. Zum anderen kann eine separate Halterung für die Sekundärteile vorgesehen sein, und die für beide Sekundärteile wirkende Abschirmung trennt lediglich diese Teile.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.
- Sind die Sekundärteile parallel zueinander ausgerichtet (Anspruch 2), so können durch eine Relativbewegung der Linearmotoren unterschiedliche Bewegungsabläufe in einer Richtung erzeugt werden, um die Schweißbacken zu bewegen. Sind dagegen gemäß Anspruch 3 die Sekundärteile in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet und bilden sie derart ein Kreuz, so können senkrecht zueinander unterschiedliche bzw. miteinander kombinierte Bewegungen eines Backenstocks erzeugt werden, insbesondere um einerseits den Backenstock zu heben und zu senken, und um andererseits dabei die Schweißbacken zu öffnen und zu schließen.
- Ein weiterer Vorteil der kompakten Baueinheit als Antriebselement für die Schweißbacken ist seine Verzugsstabilität, wenn die Sekundärteile auf unterschiedlichen Seiten der als Halterung dienenden Abschirmung (Anspruch 6) befestigt sind. Derart gleichen sich die auf gegenüberliegenden Seiten der Abschirmung befestigten Sekundärteile bezüglich ihrer Neigung infolge eigener Erwärmung die Abschirmung zu krümmen, aus. Die Baueinheit bleibt auch bei hoher Leistung und entsprechender Erwärmung der Sekundärteile ohne nennenswerten Verzug. Als magnetische Abschirmung eignen sich nicht magnetisierbare Leichtmetalle, wie Aluminium und Magnesium (Anspruch 4), wodurch die bewegbare Baueinheit zudem relativ leicht wird. Auch kann die Abschirmung gleich der Halterung sein, wodurch ein Bauteil eingespart wird.
- Um, insbesondere bei einer einseitigen Anbringung der beiden Sekundärteile an einer Halterung, eine Krümmung der Halterung infolge einer Erwärmung der Sekundärteile und dadurch eine Schwergängigkeit der Vorrichtung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, als Sekundärteil eine Aneinanderreihung separater Sekundärteilsegmente vorzusehen, wobei jedes Sekundärteilsegment über eine Befestigung mit einer Halterung des Sekundärteils verbunden ist (Anspruch 5). Die in der Praxis vorkommenden Fertigungsungenauigkeiten von wenigen Mikrometern, wobei die Sekundärteilsegmente noch dicht aneinander anliegen, oder genau vorgegebene Spalte zwischen den Sekundärteilsegmenten (Anspruch 7) führen dann dazu, dass bei herkömmlicher Verschraubung oder teilweiser Verklebung der Sekundärteilsegmente eine erwärmungsbedingte, relativ starke Längenausdehnung der Sekundärteilsegmente nicht zu einer Krümmung der Halterung des Sekundärteils führt. Als Befestigung eignen sich Schrauben, Nieten und Klebstoffe (Anspruch 8).
- Die Vorrichtung kann Teil einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine oder einer horizontalen Beutelmaschine sein (Anspruch 9).
- Im folgenden wird die Erfindung an Hand Ausführungsbeispiele darstellender Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
-
1 in einer Ansicht von oben eine Vorrichtung zum Verschweißen eines Folienschlauches einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine mit zwei Linearmotoren zum separaten Antreiben von jeweils einer Schweißbacke mit geöffneten Schweißbacken, wobei die Sekundärteile der Linearmotoren in einer Baueinheit enthalten sind; -
2 in einer Seitenansicht die Baueinheit der1 , wobei jeweils ein an einer Verbindung zu einer Schweißbacke befestigtes Primärteil relativ zu einem Sekundärteil bewegbar ist, und zwischen den Sekundärteilen eine magnetische Abschirmung vorgesehen ist; -
3 in einer Ansicht von oben die Vorrichtung der1 , jedoch mit geschlossenen Schweißbacken; -
4 in einer Seitenansicht eine Baueinheit mit zwei Sekundärteilen, wobei die Sekundärteile jeweils aus einer Aneinanderreihung separater Sekundärteilsegmente zusammengesetzt sind; -
5 in einer Ansicht von oben eine Vorrichtung analog1 , jedoch mit einem Sekundärteil analog4 ; -
6 in einer Seitenansicht in einem Ausführungsbeispiel einen Antrieb für einen Backenmechanismus gemäß den1 oder5 , der zwei auf gegenüberliegenden Seiten eines ortsfesten, doppelten Sekundärteils bewegbare Primärteile dazu nutzt, jeweils eine (nicht dargestellte) Schweißbacke mittels einer Primärteilbewegung zu bewegen; -
7 in einer Seitenansicht in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen Antrieb, der zwei aufeinander montierte Linearmotoren und eine zwei Sekundärteile enthaltende Baueinheit aufweist, um einen Backenmechanismus zu bewegen; -
8 in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Bewegen eines Backenstocks in vertikaler Richtung sowie zum Öffnen und Schließen der Schweißbacken in horizontaler Richtung, wobei der Antrieb zwei Linearmotore aufweist, deren Sekundärteile in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet und über eine magnetische Abschirmung innerhalb einer Baueinheit miteinander verbunden sind, sowie -
9 in einer um 90 Grad zur Ansicht der8 versetzten Seitenansicht den Antrieb der8 . - Bei einer Vorrichtung
1 mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken2 ,3 zum Verschweißen einer zu einem Folienschlauch5 umgeformten Folienbahn4 ist jede Schweißbacke2 ,3 über einen Backenhalter6 mit einem separaten Backenträger7 ,8 verbunden (1 ,2 und3 ). Ein Antrieb9 ist über eine Mechanik mit den Backenträgern7 ,8 verbunden, um eine gegenläufige Backenbewegung bei Einsatz von Linearmotoren10 ,11 auszuführen. Als Antrieb9 sind zwei nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Linearmotoren10 ,11 mit jeweils einem Primärteil12 ,14 und jeweils einem Sekundärteil13 ,15 vorgesehen. Jeweils ein bewegliches Teil des Linearmotors10 ,11 ist über eine Verbindung16 ,17 mit einem Backenträger7 ,8 verbunden. Die Verbindungen16 ,17 werden mittels Führungen25 in horizontaler Richtung geführt. Die Schweißbacken2 ,3 sind Teil einer Quersiegelstation einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine. Ein auslenkbares Trennmesser28 in einer Schweißbacke2 dient einer Abtrennung eines fertiggestellten Schlauchbeutels vom Folienschlauch5 . - Von den Linearmotoren
10 ,11 ist jeweils das Sekundärteil13 ,15 ortsfest und das Primärteil12 ,14 als bewegliches Teil ausgeführt. Mit jedem Gehäuse eines Sekundärteils13 ,15 sind zwei Führungen25 verbunden, entlang denen (nicht dargestellte) Schlitten der beweglichen Primärteile12 ,14 gleiten. Die an den Verbindungen16 ,17 befestigten Primärteile12 ,14 haben eine gemeinsame (nicht dargestellte) Kühl- und Elektroversorgung. - Die Linearmotoren
10 ,11 können die Schweißbacken2 ,3 durch Verfahren ihrer Primärteile12 ,14 separat und beliebig versetzen. Sie können in Abhängigkeit eines beliebigen Durchmessers eines Folienschlauches5 bezüglich eines maximalen Abstandes der Schweißbacken2 ,3 voneinander betrieben werden, um stets eine minimale, für einen Schweißvorgang ausreichende Backenbewegung auszuführen. Zudem kann die Auftreffebene der Siegelflächen der Schweißbacken2 ,3 in horizontaler Richtung versetzt werden, und die Schweißbacken2 ,3 können unterschiedlich bewegt werden. So ist es möglich, fallweise die Schweißbacken2 ,3 nicht ganz zu schließen und dabei etwas von der Auftreffebene weg zu versetzen, um bei ausgelenktem Trennmesser28 und horizontal versetztem und dadurch gespannten, verschweißten Folienschlauch5 nur eine Perforation des abgeflachten Folienschlauches5 durch Spitzen des Trennmessers28 bei unveränderter Trennmesserauslenkung zu erreichen. - Die beiden parallel zueinander ausgerichteten Sekundärteile
13 ,15 sind miteinander über eine magnetische Abschirmung19 verbunden und bilden derart eine ortsfeste Baueinheit20 . - Bei den Ausführungsbeispielen der
4 und5 sind die Sekundärteile13 ,15 der Baueinheit20 zum Vermeiden eines sich Verziehens der als Halterung23 dienenden Abschirmung19 jeweils aus einer Aneinanderreihung von Sekundärteilsegmenten21 aufgebaut. Dabei ist jedes Sekundärteilsegment21 separat mittels einer Befestigung22 , z. B. in Form von Schrauben (4 ) oder in Form einer schmalen Klebstoffspur (5 ) mit der Halterung23 verbunden. Zum weiteren Vermeiden eines sich Verziehens der Baueinheit20 infolge deren Erwärmung bzw. der Erwärmung ihrer Magnete bei Betrieb der Primärteile12 ,14 ist jeweils zwischen zwei Sekundärteilsegmenten21 ein Spalt24 vorgesehen, der es erlaubt, dass sich die Sekundärteilsegmente21 bei Betriebsbeginn zunächst stärker ausdehnen als die Halterung23 der Baueinheit20 . Die derart verzugsfreie ausgebildete Baueinheit20 führt zu einem leichtgängigen und langlebigen Betrieb der Vorrichtung1 und ermöglicht stets gleiche Schweißergebnisse. - Beim Ausführungsbeispiel der
6 sind bei analoger Backenmechanik die Sekundärteile13 ,15 jeweils einstückig ausgeführt und miteinander über eine magnetische Abschirmung19 miteinander verbunden, um derart eine ortsfeste Baueinheit20 zu bilden. Die Abschirmung19 ist als Halterung23 vorgesehen. Sie besteht aus Aluminium. Die Mäntel der Sekundärteile13 ,15 sind aus Stahl. Durch die Befestigung der Sekundärteile13 ,15 auf den gegenüberliegenden Seiten der Halterung23 werden deren Verzugskräfte infolge einer Erwärmung ausgeglichen, so dass die Halterung23 gerade bleibt. Die magnetische Abschirmung19 dient einem zuverlässigen Betrieb der beiden Primärteile12 ,14 entlang der Baueinheit20 . - Beim Ausführungsbeispiel der
7 sind die Linearmotoren10 ,11 aufeinander montiert, indem ein Sekundärteil15 des einen Linearmotors11 den anderen Linearmotor10 trägt. Dieser Antrieb9 ist wie der Antrieb9 aus6 in der Lage, ohne Getriebe, nur mit Verbindungen16 ,17 die Schweißbacken2 ,3 gegenläufig zu bewegen. In Sachen Sekundärteilsegmente21 , Baueinheit20 , Abschirmung19 und Materialien gilt das gleiche wie zuvor beschrieben. Die Sekundärteile13 ,15 der Linearmotoren10 ,11 bilden eine kompakte, bewegbare Baueinheit20 . Das Primärteil14 des einen Linearmotors11 ist ortsfest montiert. Die Baueinheit20 wird mittels separater oder am Primärteilgehäuse befestigter Schienen26 entlang dieses Primärteils14 geführt und bewegt. Das Primärteil12 des anderen Linearmotors10 wird entlang der Baueinheit20 mittels an der Baueinheit20 oder parallel dazu separat montierter Schienen26 geführt und bewegt. Die Baueinheit20 ist über eine starre Verbindung17 mit der einen Schweißbacke3 verbunden. Das Primärteil12 des anderen Linearmotors10 ist über eine starre Verbindung16 mit der anderen Schweißbacke3 verbunden. Dadurch, dass durch eine Auslenkung des unteren Linearmotors11 beide Schweißbacken2 ,3 gleichartig versetzt werden, muss der obere Linearmotor10 gegenläufig zum unteren Linearmotor11 betrieben werden, allein um die ihm zugeordnete Schweißbacke2 nicht zu bewegen. Erst durch eine darüber hinausgehende Auslenkung des Primärteils12 relativ zur Baueinheit20 erfährt die Schweißbacke2 ihre Bewegung relativ zur Schweißbacke3 . Eine (nicht dargestellte) Steuerung und Regelung ist dazu ausgelegt, jeweils eine für einen Verpackungsbetrieb geeignete optimierte Backenbewegung zu veranlassen. - Beim Ausführungsbeispiel der
8 und9 sind die Sekundärteile13 ,15 in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet und bilden derart ein Kreuz26 . Die Sekundärteile13 ,15 der Baueinheit20 sind lediglich in ihrem Kreuzungsbereich mittels einer magnetischen Abschirmung19 voneinander separiert. Durch Betreiben des ortsfesten Primärteils14 gegenüber dem Sekundärteil15 des einen Linearmotors11 wird das Kreuz26 mitsamt dem Backenstock27 gehoben und gesenkt. Durch Betreiben des Primärteils12 des anderen, horizontal bewegbaren Linearmotors10 wird dieses Primärteil12 relativ zum starr mit dem Sekundärteil15 verbundenen Sekundärteil13 versetzt. Diese reine Horizontalbewegung öffnet und schließt den Backenstock27 über ein (nicht dargestelltes) an sich bekanntes Getriebe, z. B. einen Kniehebel. Derart kann eine Bewegung des Backenstocks27 für einen kontinuierlich, d. h. ohne Stillstand weitertransportierten Folienschlauch5 ausgelegt werden. -
- 1
- Vorrichtung
- 2, 3
- Schweißbacke
- 4
- Folienbahn
- 5
- Folienschlauch
- 6
- Backenhalter
- 7, 8
- Backenträger
- 9
- Antrieb
- 10, 11
- Linearmotor
- 12, 14
- Primärteil
- 13, 15
- Sekundärteil
- 16, 17
- Verbindung
- 18
- Befestigung
- 19
- magnetische Abschirmung
- 20
- Baueinheit
- 21
- Sekundärteilsegment
- 22
- Befestigung
- 23
- Halterung
- 24
- Spalt
- 25
- Führung
- 26
- Kreuz
- 27
- Backenstock
- 28
- Trennmesser
Claims (10)
- Vorrichtung (
1 ) mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken (2 ,3 ) zum Verschweißen einer umgeformten Folienbahn (4 ) bzw. eines Folienschlauches (5 ), wobei jede Schweißbacke (2 ,3 ), vorzugsweise über einen Backenhalter (6 ), mit einem separaten Backenträger (7 ,8 ) verbunden ist, und ein Antrieb (9 ) über eine Mechanik mit den Backenträgern (7 ,8 ) verbunden ist, um eine gegenläufige Backenbewegung bei Einsatz des Antriebs (9 ), der zwei Linearmotoren (10 ,11 ) aufweist, auszuführen, wobei die Linearmotoren (10 ,11 ) jeweils ein Primärteil (12 ,14 ) und ein Sekundärteil (13 ,15 ) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sekundärteile (13 ,15 ) miteinander über eine magnetische Abschirmung (19 ) verbunden sind und derart eine Baueinheit (20 ) bilden. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärteile (
13 ,15 ) parallel zueinander ausgerichtet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärteile (
13 ,15 ) in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind und derart ein Kreuz (26 ) bilden. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetische Abschirmung (
19 ) ein nicht magnetisierbares Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Magnesium dient. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sekundärteil (
13 ,15 ) eine Aneinanderreihung separater Sekundärteilsegmente (21 ) vorgesehen ist, wobei jedes Sekundärteilsegment (21 ) über eine Befestigung (22 ) mit einer Halterung (23 ) des Sekundärteils (13 ,15 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Halterung (
23 ) die magnetische Abschirmung (19 ) vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärteilsegmente (
21 ) dicht aneinander anliegen oder zwischen jeweils zwei Sekundärteilsegmenten (21 ) ein Spalt (24 ) vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigung (
22 ) ein Klebstoff, eine Verschraubung oder eine Vernietung vorgesehen ist. - Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Teil einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine.
- Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Teil einer horizontalen Beutelmaschine.
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