DE102006023003A1 - Vorrichtung mit zwei Schweißbacken - Google Patents

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Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken (2, 3) zum Verschweißen einer umgeformten Folienbahn (4) bzw. eines Folienschlauches (5) ist jede Schweißbacke (2, 3), vorzugsweise über einen Backenhalter (6), mit einem separaten Backenträger (7, 8) verbunden. Ein Antrieb (9) ist über eine Mechanik mit den Backenträgern (7, 8) verbunden, um eine gegenläufige Backenbewegung zu erzeugen. Um spezielle oder ungleiche Backenbewegungen mittels eines kompakten Antriebs (9) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass als Antrieb (9) zwei nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Linearmotoren (10, 11) mit jeweils einem Primärteil (12, 14) und jeweils einem Sekundärteil (13, 15) vorgesehen sind und dass jeweils ein bewegliches Teil des Linearmotors (10, 11) über eine Verbindung (16, 17) mit einem Backenträger (7, 8) verbunden ist.

Description

  • Der Anmeldegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort insbesondere 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 39 07 208 A1 ist eine Vorrichtung mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken zum Verschweißen einer zu einem Folienschlauch umgeformten Folienbahn bekannt, wobei jede Schweißbacke über einen Backenhalter, mit einem separaten Backenträger verbunden ist. Ein Antrieb ist über eine Mechanik mit den Backenträgern verbunden, um eine gegenläufige Backenbewegung bei Einsatz eines Linearmotors auszuführen.
  • Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Mechanik die beiden Backen mittels eines Kniehebels miteinander koppelt, so dass die Bewegung nur stets in gleichartigem Verlauf möglich sind. Andere Backenbewegungen, wie z. B. ungleiche Backenbewegungen, eine unabhängige Beuteldickeneinstellung oder ein relativ komplizierter Backenbewegungsverlauf, um Stripper, Stager oder Kühleinrichtungen, die an den Backen vorgesehen sind, effektiv nutzen zu können, ist ebenfalls stets nur in Abhängigkeit des Kniehebels zu nutzen.
  • Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieser Nachteil beseitigt wird.
  • Gelöst ist die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach sind als Antrieb zwei nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Linearmotoren mit jeweils einem Primärteil und jeweils einem Sekundärteil vorgesehen, und jeweils ein bewegliches Teil des Linearmotors ist über eine Verbindung mit einem Backenträger verbunden.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung hat den Vorteil, dass die beiden Schweißbacken variabel, speziell, unabhängig oder über eine Steuerung in einer festen Abhängigkeit voneinander betrieben werden können. Ihre maximale Entfernung voneinander kann ebenso vorgewählt werden wie die Art der Annäherung der Schweißbacken. Es kann auch ein einseitig nur an einem Backenträger befestigtes Zusatzaggregat, wie z. B. eine Auslassdüse einer Schweißnahtkühlung, durch eine andere Bewegung dieses Backenträgers optimiert werden. Durch einen entsprechenden Betrieb der beiden Linearmotoren kann zudem die aus dem Stand der Technik bekannte Backenbewegung nachvollzogen werden. Des weiteren bietet die kompakte Bauweise des Antriebs infolge der nebeneinander angeordneten Linearmotoren die Möglichkeit, mit nur einer Kühlmittelversorgung und einer gemeinsamen Elektroversorgung beide Linearmotoren zu versorgen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
  • Ist gemäß Anspruch 2 jeweils das Sekundärteil als bewegliches Teil und das Primärteil als ortsfestes Teil ausgeführt, so können die stromdurchflossene Spulen aufweisenden Primärteile ortsfest mittels elektrischem Strom und mit einem Kühlmedium (Luft, Wasser oder Öl) versorgt werden. Die Sekundärteile enthalten Magnete. Sie benötigen keine derartige Versorgung. Durch die kompakte Bauweise können die Primärteile direkt nebeneinander angeordnet sein, wodurch ihr Versorgungsaufwand minimiert ist.
  • Eine kostengünstige Ausführungsform für die beiden Sekundärteile ist erreicht, wenn diese gemäß Anspruch 3, quasi hintereinander, in Form eines einzigen Sekundärteils ausgebildet sind, und die beiden Primärteile hintereinander auf diesem einzigen Sekundärteil angeordnet sind. Dann können die Primärteile das gesamte Sekundärteil nutzen, wodurch ihre Bewegungsmöglichkeit bei kompakter Bauweise relativ groß ist.
  • Sind gemäß Anspruch 4 die beiden Sekundärteile über eine magnetische Abschirmung miteinander verbunden und bilden sie derart eine Baueinheit, so ist zum einen eine weitere Kompaktierung erreicht. Zum anderen 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 5), wodurch die bewegbare Baueinheit zudem relativ leicht wird. Dabei kann die Abschirmung gleich der Halterung sein (Anspruch 7), wodurch ein Bauteil eingespart wird.
  • Um, insbesondere bei einer einseitigen Anbringung nur eines Sekundärteils an eine Halterung, eine Krümmung der Halterung infolge einer Erwärmung des Sekundärteils 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 6). Die in der Praxis vorkommenden Fertigungsungenauigkeiten von wenigen Mikrometern, wobei die Sekundärteilsegmente noch dicht aneinander anliegen, oder genau vorgegebene Spalte zwischen den Sekundärteilsegmenten (Anspruch 8) 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 9).
  • Eine besonders kompakte Bauweise des Antriebs ist erreicht, wenn gemäß Anspruch 11 die Linearmotoren aufeinander montiert sind, indem ein Teil, insbesondere das Sekundärteil des einen Linearmotors den anderen Linearmotor trägt. Dann kann ein Linearmotor bezüglich seines beweglichen Teils relativ zu seinem mit einem Teil (Primärteil oder Sekundärteil) des anderen Linearmotors verbundenen, befestigten Teil bewegt werden. Durch Verbinden jeweils des beweglichen Teils mit einer Schweißbacke können voneinander unabhängige Backenbewegungen erreicht werden.
  • Eine besondere Ausführungsform dieser Huckpack-Technik ist erreicht, wenn gemäß Anspruch 12 die Sekundärteile der Linearmotoren eine Baueinheit bilden. Dabei ist das Primärteil des einen Linearmotors ortsfest, und die Baueinheit wird vorzugsweise mittels Schienen, entlang dieses Primärteils geführt und bewegt. Das Primärteil des anderen Linearmotors wird entlang der Baueinheit vorzugsweise mittels Schienen geführt und bewegt. Die Baueinheit ist über eine Verbindung mit der einen Schweißbacke verbunden, und das Primärteil des anderen Linearmotors über eine Verbindung mit der anderen Schweißbacke. Derart bestimmt die Bewegung der Baueinheit relativ zum ortsfesten Primärteil des unteren Linearmotors die Bewegung der einen Schweißbacke, und diese Bewegung mit zusätzlich der Auslenkung des oberen, getragenen Linearmotors die Bewegung der anderen Schweißbacke.
  • Die Vorrichtung kann Teil einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine oder einer horizontalen Beutelmaschine sein (Anspruch 10).
  • 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 nebeneinander angeordneten Linearmotoren zum separaten Antreiben von jeweils einer Schweißbacke, mit geöffneten Schweißbacken;
  • 2 in einer Ansicht von oben die Vorrichtung der 1, jedoch mit geschlossenen Schweißbacken;
  • 3 in einer Ansicht von oben in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung analog der Vorrichtung der 1 und 2, jedoch mit zwei Linearmotoren, die ein gemeinsames Sekundärfeil nutzen;
  • 4 in einer Seitenansicht in einem dritten Ausführungsbeispiel einen Antrieb für einen Backenmechanismus gemäß den 1 bis 3, der zwei auf gegenüberliegenden Seiten eines ortsfesten, doppelten Sekundärteils bewegbare Primärteile dazu nutzt, jeweils eine (nicht dargestellte) Schweißbacke mittels einer Primärteilbewegung zu bewegen, sowie
  • 5 in einer Seitenansicht in einem vierten Ausführungsbeispiel einen Antrieb, der zwei aufeinander montierte Linearantriebe aufweist, um einen Backenmechanismus zu bewegen.
  • Bei einer Vorrichtung 1 mit zwei gegeneinander bewegbaren Schweißbacken 2, 3 zum Verschweißen einer zu einem Folienschlauch 5 umgeformten Folienbahn 4 ist jede Schweißbacke 2, 3 über einen Backenhalter 6 mit einem separaten Backenträger 7, 8 verbunden (1 und 2). Ein Antrieb 9 ist über eine Mechanik mit den Backenträgern 7, 8 verbunden, um eine gegenläufige Backenbewegung bei Einsatz von Linearmotoren 10, 11 auszuführen. Als Antrieb 9 sind zwei dicht nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Linearmotoren 10, 11 mit jeweils einem Primärteil 12, 14 und jeweils einem Sekundärteil 13, 15 vorgesehen. Jeweils ein bewegliches Teil des Linearmotors 10, 11 ist über Gelenke 27 und über eine Verbindung 16, 17 mit einem Backenträger 7, 8 verbunden. Die Verbindungen 16, 17 werden mittels Führungen 25 in horizontaler Richtung geführt. Die Schweißbacken 2, 3 sind Teil einer Quersiegelstation einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine. Ein auslenkbares Trennmesser 28 in einer Schweißbacke 2 dient einer Abtrennung eines fertiggestellten Schlauchbeutels vom Folienschlauch 5.
  • Von den Linearmotoren 10, 11 ist jeweils das Sekundärteil 13, 15 als bewegliches Teil und das Primärteil 12, 14 als ortsfestes Teil ausgeführt. Mit jedem Sekundärteil 13, 15 sind über dessen Halterung 23 zwei Schienen 26 verbunden, die entlang (nicht dargestellter) Schlitten der ortsfesten Primärteile 12, 14 gleiten. Die direkt nebeneinander befestigten Primärteile 12, 14 haben eine gemeinsame (nicht dargestellte) Kühl- und Elektroversorgung.
  • Die Linearmotoren 10, 11 können die Schweißbacken 2, 3 durch Verfahren ihrer Sekundärteile 13, 15 separat und beliebig versetzten. Sie können in Abhängigkeit eines beliebigen Durchmessers eines Folienschlauches 5 bezüglich eines maximalen Abstandes der Schweißbacken 2, 3 voneinander betrieben werden, um stets eine minimale, für einen Schweißvorgang ausreichende Backenbewegung auszuführen. Zudem kann die Auftreffebene der Siegelflächen der Schweißbacken 2, 3 in horizontaler Richtung versetzt werden, und die Schweißbacken 2, 3 können unterschiedlich bewegt werden. So ist es möglich, fallweise die Schweißbacken 2, 3 nicht ganz zu schließen und dabei etwas von der Auftreffebene weg zu versetzen, um bei ausgelenktem Trennmesser 28 und horizontal versetztem und dadurch gespanntem, verschweißten Folienschlauch 5 nur eine Perforation des abgeflachten Folienschlauches 5 durch Spitzen des Trennmessers 28 bei unveränderter Trennmesserauslenkung zu erreichen.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 3 sind die beiden Sekundärteile 13, 15 in einer kompakten Ausführung in Form eines einzigen Sekundärteils 18 ausgebildet. Die beiden Primärteile 12, 14 sind hintereinander auf dem einzigen Sekundärteil 18 angeordnet. Zum Vermeiden eines sich Verziehens des Sekundärteils 18 infolge dessen Erwärmung bzw. der Erwärmung seiner Magnete bei Betrieb der Primärteile 12, 14 ist jeweils zwischen zwei Sekundärteilsegmenten 21 ein Spalt 24 vorgesehen, der es erlaubt, dass sich die Sekundärteilsegmente 21 bei Betriebsbeginn zunächst stärker ausdehnen als die Halterung 23 des Sekundärteils 18. Das gesamte Sekundärteil 18, das die Sekundärteile 13, 15 ersetzt, ist als Aneinanderreihung separater Sekundärteilsegmente 21 ausgebildet, wobei jedes Sekundärteilsegment 21 über eine als schmale Klebstoffspur ausgebildete, mittige Befestigung 22 mit der Halterung 23 des Sekundärteils 18 verbunden ist. Die derart verzugsfrei ausgebildete Halterung 23 führt zu einem leichtgängigen und langlebigen Betrieb der Vorrichtung.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 4 sind bei analoger Backenmechanik die Sekundärteile 13, 15 jeweils einstückig ausgeführt und miteinander über eine magnetische Abschirmung 19 miteinander verbunden, um derart eine Baueinheit 20 zu bilden. Die Abschirmung 19 ist als Halterung 23 vorgesehen. Sie besteht aus Aluminium. Die Mäntel der Sekundärteile 13, 15 sind aus Stahl. Durch die Befestigung der Sekundärteile 13, 15 auf gegenüberliegenden Seiten der Halterung 23 werden deren Verzugskräfte infolge einer Erwärmung ausgeglichen, so dass die Halterung 23 gerade bleibt. Die magnetische Abschirmung 19 dient einem zuverlässigen Betrieb der beiden Primärteile 12, 14 entlang der Baueinheit 20.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 5 sind die Linearmotoren aufeinander montiert, indem ein Sekundärteil 14 des einen Linearmotors 11 den anderen Linearmotor 10 trägt. Dieser Antrieb 9 ist ebenso wie der Antrieb 9 aus 4 in der Lage, ohne Getriebe, nur mit Verbindungen 16, 17 die Schweißbacken 2, 3 gegenläufig bewegen. In Sachen Sekundärteilsegmente 21, Baueinheit 20, Abschirmung 19 und Materialien gilt das gleiche wie zuvor beschrieben. Die Sekundärteile 13, 15 der Linearmotoren 10, 11 bilden eine kompakte, bewegbare Baueinheit 20. Das Primärteil 14 des einen Linearmotors 11 ist ortsfest montiert. Die Baueinheit 20 wird mittels separater oder am Primärteilgehäuse befestigter Schienen 26, entlang dieses Primärteils 14 geführt und bewegt. Das Primärteil 12 des anderen Linearmotors 10 wird entlang der Baueinheit 20 oder parallel dazu separat montierter Schienen 26 geführt und bewegt. Die Baueinheit 20 ist über eine starre Verbindung 17 mit der einen Schweißbacke 3 verbunden. Das Primärteil 12 des anderen Linearmotors 10 ist über eine starre Verbindung 16 mit der anderen Schweißbacke 3 verbunden. Dadurch, dass durch eine Auslenkung des unteren Linearmotors 11 beide Schweißbacken 2, 3 gleichartig versetzt werden, muss der obere Linearmotor 10 gegenläufig zum unteren Linearmotor 11 betrieben werden, allein um die ihm zugeordnete Schweißbacke 2 nicht zu bewegen. Erst durch eine darüber hinausgehende Auslenkung des Primärteils 12 relativ zur Baueinheit 20 erfährt die Schweißbacke 2 ihre Bewegung relativ zur Schweißbacke 3. Eine (nicht dargestellte) Steuerung und Regelung ist dazu ausgelegt, jeweils eine für einen Verpackungsbetrieb geeignete, optimierte Backenbewegung zu veranlassen.
    • 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
    einziges Sekundärteil
    19
    magnetische Abschirmung
    20
    Baueinheit
    21
    Sekundärteilsegment
    22
    Befestigung
    23
    Halterung
    24
    Spalt
    25
    Führung
    26
    Schiene
    27
    Gelenk
    28
    Trennmesser

Claims (12)

  1. 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 eines Linearmotors (10, 11) auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (9) zwei nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Linearmotoren (10, 11) mit jeweils einem Primärteil (12, 14) und jeweils einem Sekundärteil (13, 15) vorgesehen sind, und dass jeweils ein bewegliches Teil des Linearmotors (10, 11) über eine Verbindung (16, 17) mit einem Backenträger (7, 8) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das Sekundärteil (13, 15) als bewegliches Teil und das Primärteil (12, 14) als ortsfestes Teil ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sekundärteile (13, 15) in Form eines einzigen Sekundärteils (18) ausgebildet sind, und dass die beiden Primärteile (12, 14) hintereinander auf dem einzigen Sekundärteil (18) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sekundärteile (13, 15) miteinander über eine magnetische Abschirmung (19) verbunden sind und derart eine Baueinheit (20) bilden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetische Abschirmung (19) ein nicht magnetisierbares Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Magnesium, dient.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sekundärfeil (13, 15, 18) eine Aneinanderreihung separater Sekundärteilsegmente (21) vorgesehen ist, wobei jedes Sekundärteilsegment (21) über eine Befestigung (22) mit einer Halterung (23) des Sekundärteils (13, 15, 18) verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Halterung (23) eine magnetische Abschirmung (19) vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärteilsegmente (21) dicht aneinander anliegen oder zwischen jeweils zwei Sekundärteilsegmenten (21) ein Spalt (24) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6, Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigung (22) ein Klebstoff, eine Verschraubung oder eine Vernietung vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) Teil einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine oder einer horizontalen Beutelmaschine ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 4, Anspruch 5, Anspruch 6, Anspruch 8, Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearmotoren (10, 11) aufeinander montiert sind, indem ein Teil (14, 15), insbesondere das Sekundärteil (14) des einen Linearmotors (11) den anderen Linearmotor (10) trägt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärteile (13, 15) der Linearmotoren (10, 11) eine Baueinheit (20) bilden, dass das Primärteil (14) des einen Linearmotors (11) ortsfest ist, dass die Baueinheit (20), vorzugsweise mittels Schienen (26), entlang dieses Primärteils (14) geführt wird und bewegbar ist, dass das Primärteil (12) des anderen Linearmotors (10) entlang der Baueinheit (20) vorzugsweise mittels Schienen (26) geführt wird und bewegbar ist, dass die Baueinheit (20) über eine Verbindung (17) mit der einen Schweißbacke (3) verbunden ist, und dass das Primärteil (12) des anderen Linearmotors (10) über eine Verbindung (16) mit der anderen Schweißbacke (3) verbunden ist.
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