DE102008023319B4

DE102008023319B4 - Verpackungsmaschine mit einem spindeltrieb-hubwerk

Info

Publication number: DE102008023319B4
Application number: DE102008023319.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Negele
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2028-05-14
Also published as: DE502009000341D1; CN101580141B; US8001749B2; ES2356302T3; DE102008023319A1; US20090288365A1; CN101580141A; ATE496831T1; EP2119633B1; EP2119633A1

Abstract

Verpackungsmaschine mit einem Hubwerk (1), das zumindest eine Spindel (6) und eine Spindelmutter (8) aufweist, wobei die Spindel (6) motorisch antreibbar und relativ zu einem Gestell (2) ortsfest ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (8) in einer Hubplatte (7) vorgesehen ist, dass wenigstens zwei Spindeln (6) vorgesehen sind, dass die Spindeln (6) über ein Zugmittel (5) synchronisiert antreibbar sind, und dass eine Mehrzahl von Führungsstangen (9) vorgesehen ist, die zusammen mit der Hubplatte (7) anhebbar und absenkbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit einem Spindeltrieb-Hubwerk, insbesondere auf eine Schalenverschließmaschine oder eine Tiefziehmaschine.
Aus der CH 516 993 ist eine Müllpresse bekannt, bei der ein Presskopf durch einen Spindelantrieb bewegt wird. Die DE 24 27 249 B2 offenbart eine Maschine zum Aufbereiten und Abfüllen insbesondere von Zwei-Komponentenkleber, bei der ebenfalls ein Spindelantrieb vorgesehen ist. Beide Dokumente offenbaren jedoch stets nur eine einzige Spindel.
Im Bereich der Verpackungsmaschinen sind Hubwerke bekannt, die zur Realisierung der Hubbewegung Kniehebelsysteme verwenden. Diese Systeme können je nach Hubstellung bzw. Winkelstellung des Hebelsystems durch die Verlagerung des Kraftangriffpunkts unterschiedlich große Kräfte aufnehmen, was gerade bei Siegelstationen mit variabler Siegelhöhe unvorteilhaft ist. Hier ist vielmehr ein in jedem Arbeitspunkt erzeugbarer konstanter Siegeldruck gewünscht.
Es sind weiterhin bei Verpackungsmaschinen Hubwerke mit Spindelantrieben bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2004 063 931 A1 (dort zum Verpacken von Paletten) oder aus der DE 103 27 092 A1 . Auch bei letzterer ist wieder nur ein einzelner Spindelantrieb vorgesehen. Um die hohen Kräfte, die z. B. bei einer Siegelstation wirken, aufzunehmen, müssen die Durchmesser der Spindeln mit Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors gegen Knicken ausreichend groß dimensioniert werden. Dies wirkt sich unvorteilhaft auf die Dynamik des Systems, wie z. B. auf die Verfahrzeiten und somit auf die Taktleistung der Verpackungsmaschine aus. Darüber hinaus sind bei herkömmlichen Spindelhubwerken unvorteilhafte Bauhöhen erforderlich, da die Spindeln die erforderliche Vertikalbewegung ausführen.
Die JP H-08217007 A beschreibt eine Verpackungsmaschine, die ebenfalls über einen Hubantrieb mit einer einzigen Spindel verfügt. Die DE 25 06 179 A1 beschreibt eine Tiefzieh- und Füllmaschine, die als Hubantrieb keinen Spindeltrieb, sondern ein Kniehebelgetriebe verwendet. Aus der EP 0 352 466 A1 geht eine Vakuumformmaschine hervor, keine Verpackungsmaschine. Diese Vakuumformmaschine dient zum Verformen von Kunststoffplatten. Schließlich offenbart die US 5,906,433 einen Fluidmixer, d. h. ebenfalls keine Verpackungsmaschine.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verpackungsmaschine mit einem Hubwerk bereitzustellen, das im Wesentlichen in jeder Hubstellung die gleichen Kräfte aufnehmen kann und eine kürzere Verfahrzeit aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch den erfindungsgemäßen Spindelantrieb können an den einzelnen Arbeitsstationen einer Verpackungsmaschine auch große Kräfte in jeder Hubstellung aufgenommen werden. Auf diese Weise ist beispielsweise eine Schließbewegung eines Werkzeugunterteils gegen ein ortsfestes Werkzeugoberteil optimal mess- und regelbar.
Da in der erfindungsgemäßen Konstruktion eine Spindelmutter die Vertikalbewegung ausführt und die Spindel ortsfest bleibt, wird diese lediglich auf Zug beansprucht, d. h. die Knickgefahr ist ausgeschlossen. Auf diese Weise kann der Durchmesser der Spindel relativ klein dimensioniert werden, was sich positiv auf die Dynamik des Systems, wie z. B. auf die Verfahrzeiten des Hubwerks und somit auf die Taktleistung der Verpackungsmaschine auswirkt. Da die Spindel ortsfest bleibt, kann die Bauhöhe des Hubwerks gering gehalten werden.
Durch Führungsstangen, die eine reine Vertikalbewegung ausführen, kann das Gesamtsystem des Hubwerks mit einfachen und somit kostengünstigen Mitteln gedichtet werden. Da die Spindel im Betrieb der Hubvorrichtung ortsfest bleibt, müssen in einem Hubwerksgehäusedeckel lediglich Runddichtungen in Form von Abstreifern für die Führungsstangen vorgesehen werden. Das Hubwerk bildet auf diese Weise eine in sich geschlossene und somit hygienegerechte Einheit.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer Verpackungsmaschine;
2 eine schematische perspektivische Ansicht des Hubwerks;
3a eine schematische Seitenansicht des Hubwerks in abgesenkter Stellung mit einem Werkzeugoberteil in einer ersten Stellung;
3b eine schematische Seitenansicht des Hubwerks in angehobener Stellung mit einem Werkzeugoberteil in einer ersten Stellung;
4a eine schematische Seitenansicht des Hubwerks in abgesenkter Stellung mit einem Werkzeugoberteil in einer zweiten Stellung;
4b eine schematische Seitenansicht des Hubwerks in angehobener Stellung mit einem Werkzeugoberteil in einer zweiten Stellung.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 bis 3b eine erste Ausführungsform der Erfindung beispielhaft an einer Schalenverschließmaschine bzw. einem Traysealer beschrieben.
1 zeigt einen Traysealer mit einem ersten Förderband 20, einem zweiten Förderband 30, einem dritten Förderband 70, einem Greifer 40, einer Evakuier- und Siegelstation 50 und einem Hubwerk 1.
Im Betrieb werden Verpackungen 60 durch das erste Förderband 20 auf das zweite Förderband 30 übergeben. Die Verpackungen 60 werden durch den Greifer 40 in die Evakuier- und Siegelstation 50 befördert. Die Siegelung findet durch die Anhebung der Verpackungen 60 durch das Hubwerk 1 statt. Die evakuierten und gesiegelten Verpackungen 60 werden schließlich durch das dritte Förderband 70 abtransportiert.
2 zeigt das Hubwerk 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht. Zusammen mit einem Gestell 2 bildet eine Trägerplatte 3 aus der Seitenansicht betrachtet eine trapezförmige Basisbaugruppe des Hubwerks 1. Auf der Oberseite der Trägerplatte 3 sind durch eine weitere kleinere Platte erhöht eine Antriebsrolle 4 und zwei Umlenkrollen 4a vorgesehen, wobei die Antriebsrolle 4 im Wesentlichen zwischen den beiden Umlenkrollen 4a angeordnet ist. Die Antriebsrolle 4 ist über eine (nicht gezeigte) Antriebswelle mit einem Motor 15, z. B. in Form eines Elektro-Servomotors, verbunden. Der Motor 15 ist unter der Trägerplatte 3 angeordnet.
Das Hubwerk 1 ist bezüglich einer Ebene, die durch die Rotationsachse der Antriebsrolle 4 und die Mittelpunkte der Längskanten der Oberseite der Trägerplatte 3 verläuft, im Wesentlichen symmetrisch. Die Trägerplatte 3 weist an ihren beiden schmaleren Seiten jeweils drei Bohrungen auf. In der jeweils mittleren Bohrung ist eine Spindel 6 durch eine Spindellagerung 13 gelagert. Die beiden Spindeln 6 erstrecken sich durch die mittleren Bohrungen in der Trägerplatte 3 nach unten. Die Spindeln 6 wirken mit zwei Spindelmuttern 8 zusammen, die in mittleren Bohrungen von zwei Hubplatten 7 vorgesehen sind. Die Hubplatten 7 sind ihrerseits jeweils fest mit zwei Führungsstangen 9 versehen, die sich nach oben erstrecken und durch die jeweils beiden vorgenannten äußeren Bohrungen, die an den schmaleren Seiten der Trägerplatte 3 vorgesehen sind, treten. Zur translatorischen Führung der Führungsstangen 9 sind in die Trägerplatte 3 Linearführungen 10 eingelassen bzw. erstrecken sich weiter nach oben und treten durch eine bzw. insgesamt zwei Gegenplatte(n) 11. Auf diesen Gegenplatten 11 ist pro Führungsstange 9 eine Bremse 12 vorgesehen, die die Führungsstangen 9 umschließen und die im Betrieb bei angehobenem Hubwerk 1 eine unbeabsichtigte Absenkung desselben verhindern sollen. Die Bremsen 12 werden z. B. elektromagnetisch gelüftet und werden über eine Federkraft betätigt. Die Bremsen 12 sind aus Sicherheitsgründen vom Rest des Systems unabhängig betreibbar. Außerdem ist auf jeder Gegenplatte 11 jeweils ein Gegenlager 14 zur Lagerung der Spindeln 6 vorgesehen.
Die Spindeln 6 werden im Betrieb über einen Riemen 5, beispielsweise in Form eines Zahnriemens, der durch die Antriebsrolle 4 angetrieben wird, angetrieben. Der Riemen 5 kann durch die exzentrisch gelagerten Umlenkrollen 4a gespannt bzw. bei Bedarf nachgespannt werden. Durch den Riemen 5 ist darüber hinaus sichergestellt, dass die beiden Spindeln 6 synchron betrieben werden und es nicht zu einer Verkippung des Hubwerks 1 kommt.
Im Betrieb des Hubwerks 1 treibt der Motor 15 die Antriebsrolle 4 und diese wiederum den Riemen 5 an. Die beiden Spindeln 6 werden auf diese Weise je nach Bewegungsrichtung synchron in die entsprechende Richtung rotiert. Die Spindeln 6 wirken mit den Spindelmuttern 8 zusammen und die Hubplatten 7 werden zusammen mit den Führungsstangen 9 angehoben bzw. abgesenkt. Die Führungsstangen 9 sind an ihrem oberen Ende mit einem Werkzeugunterteil 16 (siehe 3a bis 4b) verbunden und heben dieses an bzw. senken es ab. Die Führungsstangen 9 sind als Rohre ausgeführt und nehmen in ihrem Inneren Versorgungs-, Entsorgungs- oder Steuerleitungen, z. B. Gasleitungen für die Begasung oder die Evakuierung einer Kammer einer Verpackungsmaschine, die durch ein Werkzeugunterteil 16 und ein Werkzeugoberteil 17 (siehe 3a bis 4b) gebildet wird, auf. Die hohlen Führungsstangen 9 können aber auch selbst als Leitungen dienen. Sobald das Hubwerk seine gewünschte angehobene Endposition erreicht hat, blockieren die Bremsen 12. Aus Sicherheitsgründen wird erst dann mit dem Prozess fortgefahren, z. B. gesiegelt.
3a zeigt das in einen Rahmen 18 einer Evakuier- und Versiegelungsstation 50 integrierte Hubwerk 1 in einer schematischen Seitenansicht. Das Hubwerk 1 bzw. das Werkzeugunterteil 16 mit den darauf befindlichen bereits befüllten Verpackungen 60, befindet sich in einer abgesenkten Position. Das Werkzeugoberteil 17 ist ortsfest. Das Hubwerk 1 ist im Betrieb in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet. Die Bohrungen für die Führungsstangen 9 schließen mit diesen dicht ab. Auf diese Weise wird eine hygienegerechte Konstruktion geschaffen.
3b zeigt das Hubwerk 1 bzw. das Werkzeugunterteil 16 in einer angehobenen Position. In dieser Stellung werden die Verpackungen 60 (siehe 3a) gesiegelt.
4a zeigt einen ähnlichen Aufbau wie 3a. Die Verpackungen 60 sind hier flacher und dementsprechend befindet sich das Werkzeugoberteil 17 in einer, bezüglich der in 3a, b beschriebenen Stellung, tieferen Stellung. Auf diese Weise wird unnötiger Hubweg vermieden, wodurch die Taktleistung der Verpackungsmaschine erhöht werden kann. Es ist auch denkbar das Werkzeugoberteil 17 automatisch verfahrbar zu gestalten.
4b zeigt das Hubwerk 1 bzw. das Werkzeugunterteil 16 in einer angehobenen Position. In dieser Stellung werden die Verpackungen 60 (siehe 4a) gesiegelt.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einem Traysealer beschränkt. Vielmehr ist sie auch auf eine Tiefziehmaschine oder eine Kammerbandmaschine anwendbar.
Das Hubwerk soll nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt sein. Es ist in jeder beliebige Arbeitsstation einer Verpackungsmaschine einsetzbar. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass ein Werkzeugoberteil abgesenkt bzw. abgehoben wird und das Werkzeugunterteil ortsfest ist.
Es ist auch denkbar nur eine Spindel zur Realisierung der Hubbewegung des Hubwerks vorzusehen.

Claims

Verpackungsmaschine mit einem Hubwerk (1), das zumindest eine Spindel (6) und eine Spindelmutter (8) aufweist, wobei die Spindel (6) motorisch antreibbar und relativ zu einem Gestell (2) ortsfest ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (8) in einer Hubplatte (7) vorgesehen ist, dass wenigstens zwei Spindeln (6) vorgesehen sind, dass die Spindeln (6) über ein Zugmittel (5) synchronisiert antreibbar sind, und dass eine Mehrzahl von Führungsstangen (9) vorgesehen ist, die zusammen mit der Hubplatte (7) anhebbar und absenkbar sind.
Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (8) als Hubplatte (7) ausgebildet ist.
Verpackungsmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstangen (9) mit einem Werkzeugunterteil (16) verbindbar sind.
Verpackungsmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstangen (9) hohl ausgebildet sind.
Verpackungsmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Führungsstangen (9) Versorgungs-, Entsorgungs- oder Steuerleitungen vorgesehen sind.
Verpackungsmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstangen (9) selbst als Versorgungs-, Entsorgungs- oder Steuerleitungen ausgebildet sind.
Verpackungsmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hubplatten (7) vorgesehen sind und jede Hubplatte (7) fest mit zwei Führungsstangen (9) verbunden ist, die jeweils durch Bohrungen in einer Trägerplatte (3) hindurchtreten.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur translatorischen Führung der Führungsstangen (9) in die Trägerplatte (3) Linearführungen (10) eingelassen sind, oder dass Linearführungen (10) sich von der Trägerplatte (3) weiter nach oben erstrecken.