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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Blisterverpackungsmaschine zumindest
mit einer Ausstanzstation mit einem Schnittwerkzeug zum Ausstanzen
von Blistern aus einer Folienbahn, wobei das Schnittwerkzeug einen
Antrieb zum Bewegen der Schnittwerkzeugteile aufweist.
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Solche
Blisterverpackungsmaschinen sind bekannt und werden beispielsweise
zum Verpacken von Zahnbürsten
eingesetzt. Als Antrieb wird üblicherweise
ein pneumatischer Antrieb verwendet. Nachteilig dabei sind jedoch
der hohe Druckluftverbrauch, was mit hohen Kosten verbunden ist
sowie die begrenzten Kräfte,
die damit erzeugbar sind und der Schnittschlag aufgrund der komprimierbaren Druckluft.
Man kennt auch Blisterverpackungsmaschinen mit hydraulischem Antrieb.
Dabei sind jedoch die teuren und aufwändigen Hydraulikaggregate und
die Gefahr von Leckagen nachteilig. Ebenso bekannt sind als Kraftpakete
bezeichnete pnemohydraulische Antriebe. Diese weisen jedoch nur
eine begrenzte Kraft und geringe Verstellgeschwindigkeit auf.
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Es
besteht daher die Aufgabe, eine Blisterverpackungsmaschine der eingangs
genannten Art zu schaf fen, deren Schnittwerkzeug-Antrieb hohe Geschwindigkeiten,
exakte Positionierbewegungen und ein gutes Stillstands-Haltevermögen einerseits und
andererseits ein Aufbringen und Übertragen
hoher Kräfte
ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht darin, dass der Antrieb einen Servomotor aufweist,
der über
eine Übertragungskinematik
mit wenigstens einer, an einem der zu bewegenden Werkzeugteile angreifenden
Kniehebelanordnung in Antriebsverbindung steht. Mittels der Kniehebelanordnung(en)
können
hohe Kräfte
aufgebracht und übertragen
werden, und mittels des Servomotors kann die zumindest eine Kniehebelanordnung
exakt und mit hoher Geschwindigkeit positioniert werden. Zudem ist
ein gutes Stillstands-Haltevermögen,
um die Schnittwerkzeugteile in einer definierten Position zu halten,
erzielbar.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
die Übertragungskinematik
einen Exzentertrieb aufweist. Die kontinuierliche Hub- und Rückstellbewegung
der betreffenden Schnittwerkzeugteile ist somit mit einem in gleicher
Drehrichtung laufendem Motor realisierbar. Schäden durch eine falsche Drehrichtung
wie bei reversiblen Antrieben können
so vermieden und auf aufwändige
und somit teure Ansteuerungen verzichtet werden.
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Eine
besonders einfache Ausführungsform sieht
vor, dass der Exzentertrieb einen an der zumindest einen Kniehebelanordnung
angreifenden, verschiebbar gelagerten Schubkranz aufweist, der eine quer
zu seiner Verschieberichtung orientierte, schlitzartige Nut aufweist,
in die ein exzentrisch um die Motorachse des Servomotors umlaufender
Kurbelzapfen eingreift.
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Eine
alternative Ausführungsform
sieht vor, dass der Exzentertrieb eine von der Motorwelle des Servomotors
antreibbare Exzenterscheibe aufweist, die mit einem linear verschiebbaren
und an der zumindest einen Kniehebelanordnung angreifenden Schubkranz
in Antriebsverbindung steht, und dass der Servomotor quer zur Verschieberichtung
des Schubkranzes und quer zur Hubrichtung des zumindest einen Kniehebels
verschiebbar gelagert ist.
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Dabei
kann es zur Vermeidung von Reibkräften zweckmäßig sein, wenn zwischen der
Exzenterscheibe und dem Schubkranz ein Wälzlager vorgesehen ist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Kniehebelanordnung(en) für eine vertikale
Hubbewegung angeordnet ist(sind) und wenn der Exzentertrieb für eine horizontale
Bewegung des Schubkranzes ausgebildet ist. Die Bewegung der Schnittwerkzeuge
bei Blisterverpackungsmaschinen erfolgt üblicherweise in vertikaler
Richtung. Durch die dazu quer gerichtete Bewegung des Schubkranzes
kann das System in jeder Position angehalten und bei Bedarf wieder
beschleunigt werden, was sich besonders vorteilhaft auf die Stanzzeit
auswirkt. Zudem ergibt sich eine günstige Kraftverteilung und
der Antrieb als solches ist nur vergleichsweise geringen Belastungen
ausgesetzt. Für die
horizontale Bewegung des Schubkranzes ergibt sich eine vertikale
Anordnung des Servomotors, was eine sehr platzsparende Bauweise
ermöglicht.
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Für eine günstige Kräfteverteilung
ist es vorteilhaft, wenn der Schubkranz an dem(den) mittleren Gelenk(en)
der zumindest einen Kniehebelanordnung angreift. Da sich das mittlere
Gelenk einer Kniehebelanordnung in Hubrichtung des Kniehebels mitbewegt,
bewegt sich der Servomotor ebenfalls in Hubrichtung mit.
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Durch
die Exzenterbewegung muss sich der Servomotor zudem quer zur Hubrichtung
verschieben können.
Hierzu ist es zweckmäßig, wenn
der Servomotor an einem Quer-Schiebelager gehalten ist, welches
auf zwei Läuferwellen
aufliegt und auf diesen geführt
ist. Insgesamt bewegt sich die Motor-Exzenter-Einheit während des Arbeitsablaufs auf einer
dreidimensionalen Kurvenbahn, die durch die Hubrichtung, durch die
Knickrichtung des mittleren Gelenks der Kniehebelanordnung(en) sowie
durch die quer dazu orientierte Verschieberrichtung durch die Exzenterbewegung
definiert ist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die zumindest eine Kniehebelanordnung an einem
die auf das zu bewegende Werkzeugteil einwirkende Kraft oder das
Gewicht aufnehmende Gehäuse,
einer entsprechenden Platte oder einer Trägerkonstruktion des Maschinengestells
der Blisterverpackungsmaschine befestigt ist. Dadurch werden der
Servomotor und die Übertragungskinematik
nur gering belastet, was deren Lebensdauer erhöht. Der Großteil der Presskraft wird stattdessen
auf das Maschinengestell übertragen.
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Systembedingt
steigt die Presskraft überproportional
an, je mehr die Kniehebelanordnung(en) in die gestreckte Lage kommen.
Diese Eigenschaft wird durch den Exzentertrieb noch zusätzlich unterstützt.
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Der
kontinuierliche Kraftaufbau wirkt sich sehr schonend auf das gesamte
Schnittwerkzeug und auch auf die Laufruhe aus, denn der Schnittschlag
entfällt.
Außerdem
kann der Hub, je nach Art des zu schneidenden Produkts, über die
Ausgestaltung und Dimensionierung des Exzentertriebs, frei programmiert
werden.
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Ein
weiterführender
Erfindungsgedanke sieht vor, dass der Ausstanzstation der Blisterverpackungsmaschine
eine Spritz station mit einem Formwerkzeug für Spritzungen an den Blistern
nachgeordnet ist, und dass das Formwerkzeug einen Antrieb mit Kniehebelanordnung
gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 9 aufweist.
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Mit
einer solchen nachgeordneten Spritzstation kann ein Blister ganz
oder teilweise von einem Formwerkzeug umschlossen werden, um an
oder auf diesem Kunststoff aufzuspritzen. Dies kann beispielsweise
ein Namenszug, ein Markenzeichen oder eine Einrichtung zum vereinfachten Öffnen der
Verpackung sein. Denkbar sind auch Stege oder Führungen, um den Inhalt der
Verpackung richtig und rüttelfest
zu positionieren. Es können
auch Aufhängevorrichtungen
oder Auflagen zum Aufstellen der Blister angespritzt werden. Die
Spritzstation kann auch verwendet werden, um farbige Aufspritzungen
auf die üblicherweise
farblosen Blister aufzubringen, um eine verkaufsfördernde
Wirkung zu erzielen. Ebenso kann durch Aufspritzen von Kunststoff
in dem zum Öffnen
einer Blisterverpackung vorgesehnen Bereich ein guter Originalitätsverschluß für den gefüllten Blister
erzeugt werden.
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Der
beschriebene Antrieb kann sowohl für das Schnittwerkzeug zum Ausstanzen
des Blisters aus dem Folienmaterial wie auch für andere Aggregate der Blisterverpackungsmaschine
verwendet werden, beispielsweise zum Siegeln der oberen und unteren
Folienlage der Blisterverpackung aufeinander, also zum Verschließen des
Blisters, was mit Wärme
und hohem Druck erfolgt.
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Blisterverpackungsmaschine anhand
der Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
seitliche Schnittdarstellung des Antriebs einer Blisterverpackungsmaschine
mit zwei Kniehebelanordnungen in Strecklage und mit verschiebbar
gelagertem Servomotor und einer Exzenterscheibe,
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2 eine
Schnittdarstellung von oben der Anordnung gemäß 1,
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3 den
Antrieb gemäß 1 mit
leicht angewinkelten Kniehebeln,
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4 eine
Schnittdarstellung von oben der Anordnung gemäß 3,
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5 den
Antrieb gemäß 3 mit
maximal angewinkelten Kniehebeln,
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6 eine
Schnittdarstellung von oben der Anordnung gemäß 5,
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7 eine
seitliche Schnittdarstellung des Antriebs einer Blisterverpackungsmaschine
mit zwei Kniehebelanordnungen und mit einem Servomotor mit einem
Kurbelzapfen, der in eine schlitzartige Nut einer Verbindungsstange
eingreift und
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8 eine
Schnittdarstellung von oben der Anordnung gemäß 7.
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Eine
Blisterverpackungsmaschine weist eine Ausstanzstation mit einem
Schnittwerkzeug zum Ausstanzen von Blistern aus einer Folienbahn
auf. Das Schnittwerkzeug hat dabei wiederum einen in den 1 bis 8 dargestellten
Antrieb 18 zum Bewegen der Schnittwerkzeugteile.
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Der
Antrieb 18 weist gemäß 1 einen Servomotor 1 auf,
der über
eine Übertragungskinematik 19 mit
insgesamt zwei Kniehebelanordnungen 20 und je zwei Kniehebeln
in Antriebsverbindung steht. Die Kniehebel haben untere Hebelarme 13,
die über
ein Drucklager 10 und einen Lagerbolzen 16 an einer
Grundplatte 4 angelenkt sind. Die oberen Hebelarme 12 der
Kniehebel sind jeweils über
ein Drucklager 11 und einen Lagerbolzen 15 an
einer nicht näher
dargestellten, zu bewegende Werkzeugteile tragenden Tischplatte 6 angelenkt.
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Bei
dem Antrieb 18 gemäß 1 bis 6 weist
die Übertragungskinematik 19 einen
Exzentertrieb mit einer Exzenterscheibe 2 auf, die mit
einem linear verschiebbaren und an den Kniehebelanordnungen 20 angreifenden
Schubkranz 3 in Antriebsverbindung steht. Der Schubkranz 3 ist
dabei jeweils über
einen Lagerbolzen 14 mit den Hebelarmen 12, 13 der
Kniehebelanordnungen 20 verbunden.
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1 zeigt
den Antrieb 18 mit gestreckten Kniehebelanordnungen 20.
Die Tischplatte 6 befindet sich in ihrer höchsten Position,
welches die Arbeitsposition für
das Schnittwerkzeug ist und in der die größten Kräfte auf den Antrieb 18 einwirken.
Durch die gestreckte Position der Hebelarme 12, 13 werden die
Kräfte,
die durch das Formen, Stanzen und Siegeln der Blisterverpackungsmaschine
auf die Tischplatte 6 einwirken, praktisch vollständig über die
gestreckten Hebelarme 12, 13 auf die Grundplatte 4 übertragen.
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Zum Öffnen der
Form beziehungsweise zum Absenken der Tischplatte 6 wird
der Servomotor 1 betätigt,
der so die Exzenterscheibe 2 und den Schubkranz 3 bewegt.
Da der Schubkranz 3 nur in Knickrichtung der Kniehebelanordnungen 20,
nicht jedoch quer dazu verschiebbar ist, bewegt sich der Servomotor 1 selbst
in dieser Querrichtung, wie ein Vergleich der 2 und 4 zeigt.
Der Servomotor 1 ist dazu an einem Quer-Schiebelager 8 gehalten, welches
auf zwei Läuferwellen 9 geführt ist.
Diese Läuferwellen 9 wiederum
greifen mit ihren freien Enden jeweils in eine vertikale Antriebsführung 7 ein, die
in ihren Endbereichen jeweils an vertikalen Führungssäulen 5 verschiebbar
gelagert sind.
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Neben
dieser Querverschiebung unterliegt der Servomotor 1 auch
einer Hubbewegung, da der Servomotor 1 über Exzenterscheibe 2 und
Schubkranz 3 mit den mittleren Gelenken der Kniehebelanordnungen 20 verbunden
ist, die entsprechend der Motor-Drehposition mehr oder weniger stark
abgeknickt sind und somit ihre vertikale Position verändern.
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Bei
der Position gemäß 3 und 4 sind
die Kniehebelanordnungen 20 leicht abgewinkelt (3)
und die Tischplatte 6 somit gegenüber der Position aus 1 etwas
abgesenkt. Das Werkzeug der Blisterverpackungsmaschine ist somit
geringfügig
geöffnet
und steht in Bereitschaftsposition, um den nächsten Arbeitshub in möglichst
kurzer Zeit durchführen
zu können.
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Wird
die Exzenterscheibe 2 durch den Servomotor 1 gedreht,
so verschiebt sich der Servomotor 1 selbst entlang der
Läuferwellen 9 und
den Schubkranz 3 quer dazu in Knickrichtung der Kniehebelanordnungen 20,
die dadurch weiter einknicken (5, 6).
Bei der in 5 gezeigten Position sind die
Kniehebelanordnungen 20 maximal eingeknickt, wobei diese
Maximal-Auslenkung auch durch die Dimensionierung der Exzenterscheibe 2 bestimmt
ist, und die Tischplatte 6 somit in ihrer tiefstmöglichen
Position. In dieser Position ist das von dem Antrieb 1 gesteuerte
Schnittwerkzeug vollständig
geöffnet,
um beispielsweise einen Werkzeugwechsel durchführen zu können.
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Wird
die Exzenterscheibe 2 weiter gedreht, so bewegt sich der
Schubkranz 3 wieder in die entgegensetzte Richtung und
die Kniehebelanordnungen 20 bewegen sich in ihre gestreckte
Lage zurück. Hierbei
spielt die Drehrichtung des Servomotors 1 keine Rolle,
da durch die Exzenterscheibe eine Motor-Drehbewegung aus der in 5 und 6 dargestellten
Position in beliebiger Richtung eine Bewegung des Schubkranzes 3 zur
Streckung der Kniehebelanordnungen 20 bewirkt.
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Wie
insbesondere aus dem Vergleich der 3 und 5 erkennbar
ist, sind die Führungssäulen 5 axial
verschiebbar in Durchgangsöffnungen der
Grundplatte 4 geführt,
so dass diese sich während
der Hubbewegung ebenfalls heben beziehungsweise senken.
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Die 7 und 8 zeigen
eine weitere Ausführungsform
eines Antriebs 18a für
eine erfindungsgemäße Blisterverpackungsmaschine.
Dabei weist der Exzentertrieb der Übertragungskinematik 19 einen
an den Kniehebelanordnungen 20 angreifenden, verschiebbar
gelagerten Schubkranz 3a mit einer quer zu seiner Verschieberichtung
orientierten, schlitzartigen Nut 22 auf. In diese Nut 22 greift
ein Kurbelzapfen 17 ein, der auf einer von dem Servomotor 1 angetriebenen
Exzenterscheibe 2a angeordnet ist. Bei Drehung des Servomotors
kann der exzentrisch umlaufende Kurbelzapfen 17 sich einerseits
in der Nut bewegen, andererseits den Schubkranz 3a quer
dazu verschieben, wodurch die Kniehebelanordnungen 20 von
ihrer in den 7 und 8 dargestellten
Strecklage in eine abgeknickte Position verstellt werden. Auch bei
dieser Ausführungsform
ist eine kontinuierliche Hub- und Senkbewegung der Tischplatte 6 bei
Rotation des Servomotors 1 in gleichbleibender Drehrichtung
möglich.
Der Servomotor 1 kann dabei fest mit der Grundplatte 4 verbunden
sein, da sich dieser, anders als bei der Ausführungsform gemäß 1 bis 6,
selbst nicht mitbewegt.
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Der
Servomotor 1 ist in den Figuren jeweils als Motor-Getriebeeinheit
ausgebildet.
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Eine
in den Figuren nicht dargestellte Modifikation des Antriebs 18 sieht
vor, dass zwischen der Übertragungskinematik 19 und
einer Kniehebelanordnung 20 eine Feder oder dergleichen
elastisches Zwischenelement vorgesehen ist. Dieses kann bevorzugt
jeweils zwischen dem Schubkranz 3 und den Lagerbolzen 14 angeordnet
sein. Um ein Ausknicken der Kniehebel aus der Strecklage zu verhindern,
sind Anschläge
vorgesehen. Bezogen auf die Darstellung gemäß 1, ist das
elastische Zwischenelement am linken Kniehebel ein Druckelement
und das elastische Zwischenelement am rechten Kniehebel ein Zugelement.
In der Darstellung gemäß 1 jeweils links
von den Kniehebelanordnungen 20 sind die Anschläge angeordnet,
welche die Bewegung der Kniehebel nach Erreichen der Strecklage
begrenzen und ein Ausknicken auf die Gegenseite verhindern. Der Schubkranz 3 ist
dabei so dimensioniert, dass dieser sich bei Erreichen der Strecklage
der Kniehebel in gleicher Schieberichtung weiterbewegt. Da sich
die Kniehebel durch die Anschläge
nicht weiter bewegen können,
wird die Schubbewegung des Schubkranzes 3 durch die elastischen
Zwischenelemente aufgenommen. Dadurch verlängert sich die Zeitspanne,
in der die Kniehebelanordnungen 20 vollständig gestreckt
sind, ohne den Servomotor anzuhalten. Somit kann die Schließzeit beziehungsweise
der Zeitabschnitt, in welcher die Kniehebel-Strecklage beibehalten bleibt, ohne
Stillstand des Motors und ohne aufwändige Motorsteuerung verlängert werden.