DE102007003930B4 - Schlauchbeutelmaschine - Google Patents

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Abstract

Schlauchbeutelmaschine (1) mit einer von einer Vorratsrolle (2) abwickelbaren Folienbahn (3), einer Formschulter (4) zum Umformen der Folienbahn (3) zu einem Folienschlauch (5), einem gegen den Folienschlauch (5) wirkenden Folienabzug (6) mit einem Antrieb (43) zum Weiterbewegen der ebenen Folienbahn (3) und des Folienschlauches (5), einem Füllrohr (7) zum Aufnehmen und Befüllen des Folienschlauches (5), einer Längssiegeleinrichtung (8) zum Verschweißen des Folienschlauches (5) parallel zu seiner Transportrichtung (9) mittels einer Längsnaht (10), einer Quersiegeleinrichtung (11) mit gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch (5) quer zur Transportrichtung (9) verschweißenden Querbacken (12 , 13) zum Erzeugen von Quernähten (14), einer Trenneinrichtung (15) zum Abtrennen fertiggestellter Schlauchbeutel (16) vom Folienschlauch (5), einem ersten Antrieb (17) zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung (11), sowie einem zweiten Antrieb (18) zum Schließen und Öffnen der Querbacken (12 , 13), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (39) über eine Verbindung (44) mit dem Antrieb (17) zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung (11) und wahlweise mit dem Antrieb (43) des Folienabzugs (6) verbunden ist, um diese Antriebe (17, 43) bzw. diesen Antrieb (17) derart zu betreiben , dass die Querbacken (12 , 13) während eines Umlaufs entlang einer D-förmigen Backenbahn (38) an einem geraden Abschnitt (42) der Backenbahn (38) für eine Zeitdauer von 0,01 bis 0,30 Sekunden angehalten werden.

Description

  • Der Anmeidegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort eine Schlauchbeutelmaschine zum Erzeugen und Befüllen von Schlauchbeuteln. Derartige Maschinen sind in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt.
  • Aus der DE 44 25 207 A1 ist eine Schlauchbeutelmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei dieser Maschine mit einer von einer Vorratsrolle abwickelbaren Folienbahn, einer Formschulter zum Umformen der Folienbahn zu einem Folienschlauch, einem gegen den Folienschlauch wirkender Folienabzug mit einem Antrieb zum Weiterbewegen der ebenen Folienbahn und des Folienschlauches, einem Füllrohr zum Aufnehmen und Befüllen des Folienschlauches, einer Längssiegeleinrichtung zum Verschweißen des Folienschlauches parallel zu seiner Transportrichtung mittels einer Längsnaht, dient eine Quersiegeleinrichtung mit gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch quer zur Transportrichtung verschweißenden Querbacken zum Erzeugen von Quernähten und eine Trenneinrichtung zum Abtrennen fertiggestellter Schlauchbeutel vom Folienschlauch. Die DE 44 25 207 A1 offenbart ferner einen ersten Antrieb zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung, sowie einen zweiten Antrieb zum Schließen und Öffnen der Querbacken.
  • Des weiteren ist aus der DE 195 35 510 A1 bekannt, eine Querbacke einer Schlauchbeutelmaschine mittels eines Linearmotors, welche ein Primärteil und ein Sekundärteil aufweist, zu bewegen.
  • Aus der DE 10 2004 046 972 A1 ist eine Schlauchbeutelmaschine mit frei programmierbarem Siegelbackenantrieb bekannt. Beschrieben wird eine D-förmige Bewegungsbahn, bei der die Schweißbacken einen geraden Abschnitt mit konstanter Geschwindigkeit durchlaufen.
  • Die DE 43 15 068 A1 beschreibt ebenfalls eine Schlauchbeutelmaschine, die verschiedene Bewegungsabläufe abfahren kann.
  • Die DE 695 10 900 T2 beschreibt eine Verpackungsmaschine, die eine D-förmige Bewegungsbahn abfahren kann.
  • Die bekannten Schlauchbeutelmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die in der Lage sind, D-förmige Backenbahnen für die Querbacken zu erreichen, haben den Nachteil, dass der gerade Abschnitt relativ lang ist. Dadurch wird die Bauhöhe dieser Verpackungsmaschinen relativ groß.
  • Es liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schlauchbeutelmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Bauhöhe der Schlauchbeutelmaschine reduziert werden kann.
  • Gelöst ist die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach ist eine Steuereinrichtung über eine Verbindung mit dem Antrieb zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung und wahlweise mit dem Antrieb des Folienabzugs verbunden, um diese Antriebe bzw. diesen Antrieb derart betreiben zu können, dass die Querbacken während eines Umlaufs entlang einer D-förmigen Backenbahn an einem geraden Abschnitt der Backenbahn für eine Zeitdauer von 0,01 bis 0,30 Sekunden angehalten werden.
  • Die vorgeschlagene Schlauchbeutelmaschine hat den Vorteil, dass infolge der Stillstandszeit oder des sehr langsamen Betriebs während einer Zeitdauer von 0,01 bis 0,30 Sekunden die Querbacken nicht auf einer relativ langen Wegstrecke entlang des geraden Abschnitts ihrer Backenbahnen nach unten bewegt werden müssen. Stattdessen kann bei einem kurzzeitigen Stillstand der Querbacken, was einen kurzzeitigen diskontinuierlichen Betrieb der Quersiegeleinrichtung entspricht, eine sehr kurze Strecke für den geraden Abschnitt gewählt werden. Diese Strecke kann im Bereich einer Backenhöhe d. h. Höhe der beiden Siegelflächenbereiche (die zusammen ihre Siegelfläche ausmachen) liegen. Bevorzugt beträgt die Länge des geraden Abschnitts zwischen einer und zwei Backenhöhen.
  • Eine besonders kompakte Bauweise wird erreicht, wenn entlang eines Abschnitts von bis zu drei Backenhöhen die Geschwindigkeit der Querbacken maximal 25 Prozent, bevorzugt maximal 15 Prozent der mittleren Umlaufgeschwindigkeit der Querbacken oder der mittleren Umlaufgeschwindigkeit der Querbacken pro Umlauf (diese Werte sind gleich) beträgt. Der Antrieb des Folienabzuges kann entsprechend der Geschwindigkeit der Querbacken während des Schweißvorganges weiterbewegt werden, wobei der Folienschlauch während des Zurücksetzens der Querbacken in ihre obere Schweißstellung schneller als während seiner Verschweißung bei der er auch stillstehen kann, weiterbewegt werden kann. Oder der Folienschlauch wird stets mit gleicher Geschwindigkeit nach unten bewegt, wobei es bei jedem Schweißvorgang zu einem Stauchen des unteren Endes des Folienschlauches direkt oberhalb der Querbacken kommt. In diesem Fall muss der Antrieb des Folienabzuges nicht mit der Steuereinrichtung verbunden sein.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Schlauchbeutelmaschine sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.
  • Ist der Antrieb des Folienabzugs gemäß Anspruch 2 für einen kontinuierlichen Weitertransport der ebenen Folienbahn und des Folienschlauches ohne Folienstillstand vorgesehen, so ist die Verpackungsleistung erhöht. Bei einem gleichförmigen Folientransport ist der technische Aufwand für diesen reduziert. Bei einem Folienstillstand (diskontinuierlicher Betrieb) oder einer sehr langsamen Mitbewegung der Folie mit den sehr langsam nach unten bewegten, geschlossenen Schweißbacken erfährt ein fallendes, zu verpackendes Produkt einen reduzierten Fallweg, was für Produkte mit ungünstigen Falleigenschaften, z. B. Kartoffelchips von Vorteil sein kann. Ein Folienstillstand kann zudem dazu genutzt werden, einen relativ hohen Schweißdruck aufzubauen. Dies ist in Abhängigkeit des eingesetzten Folienmaterials fallweise notwendig. Ein besonders großer Vorteil ist deshalb erreicht, wenn die Steuereinrichtung über eine Verbindung mit dem Antrieb des Folienabzugs verbunden ist, und die Steuereinrichtung zum Vorwählen der Betriebsdaten diskontinuierlich, kontinuierlich und kontinuierlich mit verringerter Geschwindigkeit innerhalb der Zeitdauer für den Folienabzug vorgesehen ist (Anspruch 6). Dann kann, je nach Verpackungsaufgabe und nach zur Verfügung stehender Bauhöhe eine geeignete Betriebsart ausgewählt werden.
  • Ist gemäß Anspruch 3 auch der Antrieb zum Schließen und Öffnen der Querbacken über eine Verbindung mit der Steuereinrichtung verbunden, so kann nicht nur der gerade Abschnitt der Backenbahn, sondern auch die Geometrie des gekrümmten Anteils der Backenbahn verändert werden, insbesondere zum Anpassen des Zurücksetzens der Querbacken an einen geänderten geraden Abschnitt.
  • Besonders schnelle Backenbewegungen werden erreicht, wenn mindestens einer der beiden Antriebe zum Bewegen der Querbacken als Linearmotor mit einem Primärteil und einem Sekundärteil ausgeführt ist (Anspruch 4).
  • Ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen, während des Stillstandes der Querbacken die Leistung des Antriebs zum Öffnen und Schließen der Querbacken und damit die Einstellung des Schweißdrucks zwischen den Siegelflächen der Querbacken vorzugeben (Anspruch 5), so kann derart in Abhängigkeit der Schweißzeit, der Folienart und -dicke sowie der Länge des geraden Abschnitts ein Schweißdruck eingestellt werden.
  • Im folgenden wird die vorgeschlagene Schlauchbeutelmaschine an Hand ein Ausführungsbeispiel darstellender Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
    • 1 in einer Seitenansicht und in einer vereinfachten Darstellung eine vertikale Schlauchbeutelmaschine, deren Querbacken für eine gegenläufige, umlaufende Bewegung vorgesehen sind;
    • 2 in einer schematischen Darstellung eine Querbacke zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Umlaufs entlang einer D-förmigen Backenbahn;
    • 3 in einer schematischen Darstellung die Querbacken der Schlauchbeutelmaschine in einem möglichen Bewegungsmodus;
    • 4 in einer schematischen Darstellung die Querbacken der Schlauchbeutelmaschine in einem Bewegungsmodus entlang einer D-förmigen Backenbahn mit einem längeren geraden Abschnitt sowie (gestrichelt dargestellt) einen kürzeren geraden Abschnitt;
    • 5 in einer Ansicht von oben eine Quersiegeleinrichtung zum Öffnen und Schließen (gestichelt dargestellt) der Querbacken, mit einem Kniehebelsystem, in welches ein Kopplungsmittel eingreift;
    • 6 in einer Ansicht von oben und in vergrößerter Darstellung einen Teil der 5, sowie
    • 7 in einer Seitenansicht und in vereinfachter Darstellung einen Linearmotor zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung sowie (rechts) das Kopplungsmittel, welches die Bewegung des zweiten Antriebs auf die Quersiegeleinrichtung überträgt.
  • Bei einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine 1 mit einer von einer Vorratsrolle 2 abwickelbaren Folienbahn 3, einer Formschulter 4 zum Umformen der Folienbahn 3 zu einem Folienschlauch 5, einem gegen den Folienschlauch 5 wirkenden Folienabzug 6 mit einem Antrieb 43 zum Weiterbewegen der ebenen Folienbahn 3 und des Folienschlauches 5, dient ein Füllrohr 7 zum Aufnehmen und Befüllen des Folienschlauches 5 (1). Eine Längssiegeleinrichtung 8 ist zum Verschweißen des Folienschlauches 5 parallel zu seiner Transportrichtung 9 mittels einer Längsnaht 10 und eine Quersiegeleinrichtung 11 mit gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch 5 quer zur Transportrichtung 9 verschweißenden Querbacken 12, 13 zum Erzeugen von Quernähten 14 vorgesehen. Eine Trenneinrichtung 15 dient zum Abtrennen fertiggestellter Schlauchbeutel 16 vom Folienschlauch 5. Ein erster Antrieb 17 ist zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung 11 und ein zweiter Antrieb 18 zum Schließen und Öffnen der Querbacken 12, 13 vorgesehen. Dabei ist der erste Antrieb 17 als Linearmotor mit einem Primärteil 19 und einem Sekundärteil 20 ausgeführt ( 3, 5). Sein bewegbares Teil (das Sekundärteil 20) trägt über einen Träger 21 einen Rahmen 36 der Quersiegeleinrichtung 11. Die beiden Antriebe 17, 18 bewirken einen gegenläufigen Umlauf der Querbacken 12, 13. Dabei bewegt sich jede Querbacke 12, 13 entlang einer D-förmigen Backenbahn 38 (2), um mit ihrer Siegelfläche 40 entlang eines geraden Abschnitts 42 am Folienschlauch 5 anzuliegen und diesen zu verschweißen. Der gerade Abschnitt könnte durch eine Rückstellung einer Querbacke 12, 13 gegen die Kraft einer Feder passieren, wobei die Federspannung den Schweißdruck beschreibt, oder der gerade Abschnitt 42 wird durch entsprechenden Betrieb des Antriebs 18 bei die Quersiegeleinrichtung 11 hebendem und senkendem Antrieb 17 erreicht.
  • Um eine hohe Verpackungsgeschwindigkeit zu erreichen, werden die Massenträgheitsmomente reduziert, indem der zweite Antrieb 18 ortsfest ist und über ein sich in vertikaler Richtung erstreckendes Kopplungsmittel 22 mit einem Getriebe 23 der Quersiegeleinrichtung 11 verbunden ist (7). Derart überträgt er seine Dreh- oder Schwenkbewegung auf das Getriebe 23, um damit die Relativbewegung der Querbacken 12, 13 zu bewirken. Dazu weist das Kopplungsmittel 22 eine um eine Achse 24 schwenkbare Welle 25 auf, welche zwei parallel zur Achse 24 verlaufende Koppelelemente 26 aufweist. Ein mit zwei Gelenken 27, 28 eines Kniehebelsystems 29 verbundenes schwenkbares Verbindungselement 30 ist mit dem Träger 21 verbunden (6). Das Kniehebelsystem 29 ist über jeweils eine Strebe 37 an einem der beiden Gelenke 27, 28 und jeweils ein weiteres Gelenk 31, 32 an der Strebe 37 mit jeweils einem Backenträger 33, 34 einer Querbacke 12, 13 verbunden (5). Das Koppelelement 26 ist von einem Lager 35 des Verbindungselementes 30 aufgenommen. Das Lager 35 ist mitsamt dem Verbindungselement 30, dem Träger 21 und der Quersiegeleinrichtung 11 entlang des Koppelelementes 26 vertikal bewegbar.
  • Anstatt eine Schwenkbewegung vorzusehen, könnten der Antrieb 18 und die Welle 25 auch umlaufend betrieben werden, wobei die Querbacken 12, 13 mittels Federelementen gegeneinander rückstellbar sein könnten, um den geraden Abschnitt 42 ihrer Backenbahnen 38 und damit auch den Schweißdruck zu erzeugen. Da beim Ausführungsbeispiel der Schweißdruck vom Antrieb 18 erzeugt wird, ist dieser mit einer Steuereinrichtung 39 zum Ansteuern der Leistung des Antriebs 18 und damit zum Einstellen eines Schweißdrucks zwischen den Siegelflächen 40 der Querbacken 12, 13 verbunden. Der Antrieb 18 ist ein Torquemotor, der es erlaubt, über ein genau zu regelndes Drehmoment einen genauen Siegeldruck (Schweißdruck) vorzugeben.
  • Die Welle 25 weist zwei parallel zueinander verlaufende Stangen auf, die als gleitfähige Koppelelemente 25 in den Lagern 35 des Verbindungselementes 30 fungieren.
  • Ein ortsfestes Teil des Linearmotors ist als Primärteil 19 ausgeführt, und das bewegbare Teil des Linearmotors als Sekundärteil, damit das vertikal bewegbare Teil leichter und damit schneller bewegbar ist.
  • Anstatt entlang einer D-förmigen Backenbahn 38 (2) umzulaufen, können die Querbacken 12, 13 bei ausgeschaltetem Antrieb 18 rein getaktet betrieben werden (3) oder bei unterschiedlich hoch und runter bewegendem Antrieb 18 entlang von unterschiedlichen Backenbahnen 38 (4).
  • Um einen sehr kurzen Abschnitt 42 der D-förmigen Backenbahn 38 (gestrichelt in 4 gezeichnet) und damit eine geringe Bauhöhe für die Quersiegeleinrichtung 11 zu erreichen, wird als Länge des geraden Abschnittes 42 die 1,5 flache Backenhöhe h vorgewählt. Diese Vorwahl erfolgt mittels einer Steuereinrichtung 39, die über eine Verbindung 44 mit dem Antrieb 17 zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung 11 und mit dem Antrieb 43 des Folienabzugs 6 verbunden ist, um diese Antriebe 17, 43 derart zu betreiben, dass die Querbacken 12, 13 während eines Umlaufs entlang einer D-förmigen Backenbahn 38 in einer Stellung in der Mitte des geraden Abschnitts 42 angehalten wird und dort für eine Zeitdauer von 0,2 Sekunden verbleibt, um den Schweißvorgang auszuführen. Entsprechend wird der Folienabzug 6 für diese Zeitdauer angehalten. Die Backenbahn 38 könnte auch bezüglich ihrer Breite verändert werden, da der Antrieb 18 zum Schließen und Öffnen der Querbacken 12, 13 über eine Verbindung 44 mit der Steuereinrichtung 39 verbunden ist, und die Querbacken 12, 13 folglich unterschiedlich weit geöffnet werden könnten. Zudem ist die Steuereinrichtung 39 dazu vorgesehen, während des Stillstandes der Querbacken 12, 13 die Leistung des Antriebs 18 und damit die Einstellung des Schweißdrucks zwischen den Siegelflächen 40 der Querbacken 12, 13 vorzugeben. Derart kann für eine relativ kurze Schweißdauer ein relativ hoher Schweißdruck eingestellt werden.
    • h
    Backenhöhe
    1
    Schlauchbeutelmaschine
    2
    Vorratsrolle
    3
    Folienbahn
    4
    Formschulter
    5
    Folienschlauch
    6
    Folienabzug
    7
    Füllrohr
    8
    Längssiegeleinrichtung
    9
    Transportrichtung
    10
    Längsnaht
    11
    Quersiegeleinrichtung
    12, 13
    Querbacke
    14
    Quernaht
    15
    Trenneinrichtung
    16
    Schlauchbeutel
    17
    erster Antrieb
    18
    zweiter Antrieb
    19
    Primärteil
    20
    Sekundärteil
    21
    Träger
    22
    Kopplungsmittel
    23
    Getriebe
    24
    Achse
    25
    Welle
    26
    Koppelelement
    27, 28
    Gelenk
    29
    Kniehebelsystem
    30
    Verbindungselement
    31, 32
    Gelenk
    33, 34
    Backenträger
    35
    Lager
    36
    Rahmen
    37
    Strebe
    38
    Backenbahn
    39
    Steuereinrichtung
    40
    Siegelfläche
    41
    Führung
    42
    Abschnitt, gerade
    43
    Antrieb
    44
    Verbindung

Claims (6)

  1. Schlauchbeutelmaschine (1) mit einer von einer Vorratsrolle (2) abwickelbaren Folienbahn (3), einer Formschulter (4) zum Umformen der Folienbahn (3) zu einem Folienschlauch (5), einem gegen den Folienschlauch (5) wirkenden Folienabzug (6) mit einem Antrieb (43) zum Weiterbewegen der ebenen Folienbahn (3) und des Folienschlauches (5), einem Füllrohr (7) zum Aufnehmen und Befüllen des Folienschlauches (5), einer Längssiegeleinrichtung (8) zum Verschweißen des Folienschlauches (5) parallel zu seiner Transportrichtung (9) mittels einer Längsnaht (10), einer Quersiegeleinrichtung (11) mit gegeneinander bewegbaren, den Folienschlauch (5) quer zur Transportrichtung (9) verschweißenden Querbacken (12 , 13) zum Erzeugen von Quernähten (14), einer Trenneinrichtung (15) zum Abtrennen fertiggestellter Schlauchbeutel (16) vom Folienschlauch (5), einem ersten Antrieb (17) zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung (11), sowie einem zweiten Antrieb (18) zum Schließen und Öffnen der Querbacken (12 , 13), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (39) über eine Verbindung (44) mit dem Antrieb (17) zum Heben und Senken der Quersiegeleinrichtung (11) und wahlweise mit dem Antrieb (43) des Folienabzugs (6) verbunden ist, um diese Antriebe (17, 43) bzw. diesen Antrieb (17) derart zu betreiben , dass die Querbacken (12 , 13) während eines Umlaufs entlang einer D-förmigen Backenbahn (38) an einem geraden Abschnitt (42) der Backenbahn (38) für eine Zeitdauer von 0,01 bis 0,30 Sekunden angehalten werden.
  2. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (43) des Folienabzugs (6) für einen kontinuierlichen, insbesondere gleichförmigen Weitertransport der ebenen Folienbahn (3) und des Folienschlauches (5) ohne Folienstillstand vorgesehen ist.
  3. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Antrieb (18) zum Schließen und Öffnen der Querbacken (12, 13) über eine Verbindung (44) mit der Steuereinrichtung (39) verbunden ist.
  4. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Antriebe (17, 18) zum Bewegen der Querbacken (12, 13) als Linearmotor mit einem Primärteil (19) und einem Sekundärteil (20) ausgeführt ist.
  5. Schlauchbeutelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39) dazu vorgesehen ist, während des Stillstandes der Querbacken (12, 13) die Leistung des Antriebs (18) und damit die Einstellung des Schweißdrucks zwischen den Siegelflächen (40) der Querbacken (12, 13) vorzugeben.
  6. Schlauchbeutelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39) über eine Verbindung (44) mit dem Antrieb (43) des Folienabzugs (6) verbunden ist, und dass die Steuereinrichtung (39) zum Vorwählen der Betriebsarten diskontinuierlich, kontinuierlich und kontinuierlich mit verringerter Geschwindigkeit innerhalb der Zeitdauer für den Folienabzug (6) vorgesehen ist.
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