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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit einem anhebbaren und absenkbaren Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Verpackungsmaschine ist beispielsweise in der
DE 10 2008 032 306 A1 beschrieben. Speziell handelt es sich dabei um eine Schalenversiegelungsmaschine („Traysealer”) zur Verwendung in kleineren Geschäften oder Gastronomiebetrieben, in denen gelegentlich und einzeln Schalen verschlossen werden müssen. Um solche Verpackungsmaschinen flexibler einsetzen zu können, offenbart die
DE 10 2008 032 306 A1 bereits eine Möglichkeit, die Siegel- und Schneidwerkzeuge wechseln zu können. Zu diesem Zweck wird ein Spindelantrieb zur vertikalen Bewegung des Werkzeuges so weit bewegt, bis die Spindel außer Eingriff mit der Spindelmutter gelangt. Die gesamte Werkzeugbaugruppe kann nun nach vorne verkippen, bis sie an einen Anschlag gerät. Wenn eine Verkleidungsplatte der Verpackungsmaschine geöffnet wird, kann die gesamte Werkzeugbaugruppe entnommen und durch eine andere Werkzeugbaugruppe ersetzt werden.
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Nachteilig an dieser herkömmlichen Verpackungsmaschine ist, dass noch ein gewisses Geschick seitens des Bedieners erforderlich ist, um den Werkzeugwechsel möglichst reibungslos durchzuführen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verpackungsmaschine dahingehend zu verbessern, dass ein Werkzeugwechsel für den Bediener noch weiter vereinfacht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels eines zweiten Hubantriebs eine Werkzeugführung in vertikaler Richtung bewegbar ist, wobei das Werkzeug in einer angehobenen Position der Werkzeugführung mittels des Spindelantriebs auf der Werkzeugführung absetzbar ist. Diese Werkzeugführung ist dazu vorgesehen, die Bewegung des Werkzeugs beim Werkzeugwechsel zu führen. Auf diese Weise legt das Werkzeug eine definierte Wegstrecke zurück, was bereits zu einer erheblichen Verbesserung des Werkzeugwechsels führt. Ferner kann die Werkzeugführung dazu ausgebildet sein, das Gewicht des Werkzeugs beim Werkzeugwechsel aufzunehmen. Dies hat den ernormen Vorteil, dass der Bediener der Verpackungsmaschine beim Entnehmen des Werkzeugs nicht sofort das gesamte Gewicht des Werkzeugs tragen muss. Die Möglichkeit, die Werkzeugführung anheben und absenken zu können, bietet weitere Vorteile: sie sorgt dafür, dass sich die Werkzeugführung zum Werkzeug hin bewegen kann, wenn das Werkzeug gewechselt werden soll. Dadurch wird die Distanz verkleinert oder sogar eliminiert, die das Werkzeug nach der Entkopplung des Spindelantriebs beim Absetzen auf die Werkzeugführung zurücklegen muss. In einer etwas weniger komfortablen Ausführungsform wäre es jedoch auch möglich, dass die Werkzeugführung nicht in vertikaler Richtung bewegbar ist, sondern eine definierte Position zumindest in Vertikalrichtung beibehält. Im Rahmen der Erfindung wird auch ein Verkippen der Werkzeugführung, bei dem wenigstens ein Abschnitt der Werkzeugführung in vertikaler Richtung bewegt wird, als Bewegung der Werkzeugführung in vertikaler Richtung verstanden.
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Bei dem zweiten Hubantrieb kann es sich um einen Antrieb mit einer Vakuumkammer zwischen einer festen Platte und einer bewegbaren Platte (der sogenannten Druckplatte) handeln. Ein solcher Hubantrieb ist bereits in der
DE 10 2008 032 306 A1 beschrieben. Er dient dazu, nach dem Absenken des Werkzeugs mittels des Spindelantriebs eine zweite Absenkbewegung des Werkzeugs hervorzurufen, um zum Schneiden oder Siegeln mittels des Werkzeugs einen sehr hohen Druck auf das Werkstück (d. h. die herzustellende Verpackung) ausüben zu können. Besondere Vorteile entfaltet die Erfindung, wenn dieser zweite Hubantrieb nun nicht nur zum Erzeugen des Siegel- oder Schneiddrucks verwendet wird, sondern wenn derselbe Antrieb auch zum Anheben bzw. Absenken der Werkzeugführung für den Werkzeugwechsel verwendet wird. Auf diese Weise genügen zwei Antriebe, um drei unterschiedliche Bewegungen zu bewirken, nämlich eine erste Hubbewegung über eine weite Distanz mittels des Spindelantriebs, eine zweite Hubbewegung mit geringem Hub (aber hohen Kräften) mittels des zweiten Hubantriebs sowie eine Hubbewegung der Werkzeugführung, die ebenfalls durch den zweiten Hubantrieb hervorgerufen wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Werkzeugführung zum Führen des Werkzeugs im Wesentlichen in horizontaler Richtung konfiguriert ist. „Im Wesentlichen in horizontaler Richtung” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Werkzeugführung abschnittsweise auch geringfügig gegenüber der Horizontalen geneigten sein kann, beispielsweise bis zu einem Winkel von 20 Grad. Das Führen des Werkzeugs im Wesentlichen in horizontaler Richtung hat dabei den Vorteil, dass die Werkzeugführung das Werkzeug während der gesamten Dauer der Führung tragen kann, da die Gewichtskraft das Werkzeug nicht oder nur geringfügig entlang der Werkzeugführung beschleunigt.
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Vorzugsweise ist die Werkzeugführung in ihrer angehobenen Position derart angeordnet, dass das Werkzeug durch maximales Ausfahren des Spindelantriebs unmittelbar auf der Werkzeugführung absetzbar ist. Mit anderen Worten liegt die Werkzeugführung so hoch, dass das Werkzeug gleichzeitig mit der Trennung der Spindel von der Spindelmutter oder unmittelbar danach auf der Werkzeugführung abgesetzt ist. Damit wird verhindert, dass das Werkzeug nach der Trennung der Spindel von der Spindelmutter noch eine gewisse Wegstrecke „herabfallen” muss, bevor es auf der Werkzeugführung aufsetzt. Das Verhindern eines solchen Herabfallens hat den Vorteil, dass der Werkzeugwechsel sanfter vollzogen wird, und dass ein Verkanten des Werkzeugs sowie eine zu starke Belastung der Werkzeugführung vermieden werden.
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Wenn Spindel und Spindelmutter des Spindelantriebs beim Absetzen des Werkzeugs auf der Werkzeugführung voneinander getrennt sind, hat dies den Vorteil, dass das Werkzeug nach diesem „Entkoppeln” des Spindelantriebs nun problemlos aus der Verpackungsmaschine entnommen werden kann. Denkbar wäre es, dass gleichzeitig mit dem Entkoppeln des Spindelantriebs auch Versorgungsleitungen wie Strom- oder Druckluftleitungen zwischen dem Werkzeug und den übrigen Teilen der Verpackungsmaschine getrennt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der zweite Hubantrieb über eine Hebelmechanik mit der Werkzeugführung gekoppelt. Diese Hebelmechanik ist robust und konstruktiv unaufwendig. Sie kann zudem für eine präzise Bewegung der Werkzeugführung in Vertikalrichtung sorgen.
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Darüber hinaus bietet die Hebelmechanik die Möglichkeit, die Werkzeugführung mit einem Übersetzungsverhältnis an die Bewegung des zweiten Hubantriebs zu koppeln. Dieses Übersetzungsverhältnis liegt vorzugsweise im Bereich von 1:2 bis 1:10, noch günstiger im Bereich von 1:3 bis 1:5. Insbesondere könnte es bei 1:4 liegen. Durch die Übersetzung wird die vergleichsweise kleine Amplitude der Bewegung des zweiten Hubantriebs (beispielsweise 5 oder 10 mm) in eine um das Übersetzungsverhältnis größere Hubbewegung der Werkzeugführung übersetzt.
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In einer weiteren Variante der Erfindung ist es denkbar, dass die Hebelmechanik über eine Feder mit der Werkzeugführung gekoppelt ist. Eine solche Feder kann als ausgleichendes Dehnelement dienen. Sie kann insbesondere die Werkzeugführung beim Absetzen des Werkzeugs abfedern, um eine Überbestimmung des Systems zu verhindern. Außerdem kann die Feder als Zugfeder dienen, um das neue Werkzeug nach oben zu bewegen, um die Spindel wieder mit der Spindelmutter in Eingriff zu bringen.
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Besonders zweckmäßig ist es wenn am Werkzeug wenigstens eine Rolle zum Abrollen auf der Werkzeugführung vorgesehen ist. Diese Rolle sorgt dafür, dass zwischen dem Werkzeug und der Werkzeugführung lediglich Rollreibung, nicht aber Gleitreibung entsteht. Dadurch wird das Herausfahren des Werkzeugs aus der Verpackungsmaschine entlang der Werkzeugführung erleichtert. Selbstverständlich ist es umgekehrt auch denkbar, dass die Werkzeugführung eine Vielzahl von Rollen aufweist, auf denen das Werkzeug rollen kann.
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Vorzugsweise verfügt die Werkzeugführung über eine Rollenarretierung zum temporären Behindern einer Bewegung des Werkzeugs relativ zur Werkzeugführung. Mit dieser Rollenarretierung kann das Werkzeug also in seiner Position auf der Werkzeugführung arretiert werden, bis die Arretierung gelöst wird, beispielsweise durch Überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle. Die Rollenarretierung kann beispielsweise eine Vertiefung entlang der Werkzeugführung sein, in der eine Rolle ruhen kann.
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Günstig ist es auch, wenn die Werkzeugführung wenigstens einen Anschlag zum Beschränken einer Bewegung des Werkzeugs relativ zur Werkzeugführung aufweist. Dieser Anschlag kann entweder ein Herausfallen des Werkzeugs aus der Werkzeugführung verhindern, oder er kann eine Position definieren, in der das Werkzeug besonders gut in die Maschine eingesetzt werden kann, bzw. in der die Spindel des Spindelantriebs besonders gut mit der Spindelmutter in Eingriff gelangen kann.
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Die Verpackungsmaschine verfügt ferner vorzugsweise über wenigstens einen Sensor zum Erfassen einer Position des Werkzeugs, einer Schublade der Verpackungsmaschine und/oder einer Maschinenklappe der Verpackungsmaschine oder zum Erfassen eines Eingriffs zwischen Spindel und Spindelmutter. Sensoren an weiteren Komponenten der Verpackungsmaschine sind ebenso denkbar. Sie gewährleisten, dass bestimmte Arbeitsschritte insbesondere beim Werkzeugwechsel nur dann ausgeführt werden können, wenn geeignete Sicherheitsvorkehrungen vorhanden sind. Auf diese Weise können eine Gefährdung des Bedieners oder Beschädigungen an der Verpackungsmaschine durch den Werkzeugwechsel verhindert werden.
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Bei der Werkzeugführung kann es sich beispielsweise um eine Werkzeugführungsleiste handeln, oder die Werkzeugführung kann eine solche Werkzeugführungsleiste umfassen. Denkbar ist es auch, dass eine Werkzeugführungsleiste auf beiden Seiten des Werkzeugs vorhanden ist.
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Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung der funktionellen Komponenten einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine,
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2 einen Ausschnitt aus 1 in einer ersten Betriebsstellung,
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3 den Ausschnitt wie in 2 in einer verriegelten Betriebsstellung,
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4 eine perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine in einem ersten Schritt des Werkzeugwechsels,
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5 eine perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine bei einem zweiten Schritt des Werkzeugwechsels,
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6 einen vergrößerten Ausschnitt aus 5,
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7 eine vergrößerte Darstellung der Werkzeugführung der Verpackungsmaschine,
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8 eine perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine bei einem weiteren Schritt des Werkzeugwechsels,
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9 die Vergrößerung eines Ausschnitts aus 8,
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10 die Vergrößerung eines weiteren Ausschnitts aus 8,
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11 eine perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine bei einem weiteren Schritt des Werkzeugwechsels,
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12 die Vergrößerung eines Ausschnitts aus 11,
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13 die Vergrößerung eines weiteren Ausschnitts aus 11,
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14 eine perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine bei einem weiteren Schritt des Werkzeugwechsels,
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15 bis 17 vergrößerte Ausschnitte aus 14 und
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18 eine perspektivische Ansicht der Verpackungsmaschine nach dem Abschluss des Werkzeugwechsels.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine
1, wobei zum Erleichtern des Verständnisses der Erfindung die äußere Verkleidung der Verpackungsmaschine
1 nicht dargestellt ist. In weiten Teilen entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der Verpackungsmaschine
1 der in der
DE 10 2008 032 306 A1 beschriebenen Verpackungsmaschine. Auf die Offenbarung dieses Dokuments wird daher vollumfänglich Bezug genommen.
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Die Verpackungsmaschine 1 weist eine Schublade 2 auf. Entlang einer Schienenführung 3 ist die Schublade 2 in Horizontalrichtung bewegbar. Um ihre Bedienung zu erleichtern, ist an der Vorderseite der Schublade 2 ein Griff 4 vorgesehen.
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In der Schublade 2 befindet sich eine Schalenaufnahme 5 (siehe 4). Die Schalenaufnahme 5 definiert eine Öffnung, in die schalenförmige Behälter eingesetzt werden können, um mittels der Verpackungsmaschine 1 verschlossen und versiegelt zu werden.
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Die Verpackungsmaschine 1 verfügt über einen stabilen Rahmen 6. Dieser Rahmen 6 weist zwei seitliche Rahmenbleche 7, 8 sowie eine Mehrzahl von Verstrebungen 9 zwischen diesen beiden seitlichen Rahmenblechen 7, 8 auf. Innerhalb des Rahmens 6 befindet sich ein Werkzeug 10, das in Vertikalrichtung im Rahmen 6 bewegbar ist. Das Werkzeug 10 kann zum Siegeln und/oder zum Schneiden von Folien der Verpackungsbehälter dienen. Dabei ist das Werkzeug 10 so angeordnet, dass es in der in 1 dargestellten, eingefahrenen Position der Schublade 2 vertikal oberhalb der Schublade 2 angeordnet ist.
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Ein erster Hubantrieb für die vertikale Hubbewegung des Werkzeugs 10 ist als Spindelantrieb 11 ausgebildet. Dieser Spindelantrieb 11 ist in den 5 und 6 genauer zu erkennen. Er umfasst einen Elektromotor 12, beispielsweise einen Servomotor, mittels dessen ein Zahnrad 13 zu einer Rotation um eine vertikale Achse antreibbar ist. Mit dem Zahnrad 13 ist eine Spindelmutter 14 fest verbunden. Sie nimmt also an der Rotation des Zahnrades 13 teil. Ein Innengewinde 15 der Spindelmutter 14 steht im normalen Betrieb der Verpackungsmaschine 1 im Eingriff mit einem Außengewinde 16 einer Spindel 17. Durch die Drehung der Spindelmutter 14 und den Eingriff der beiden Gewinde 15, 16 wird eine Vertikalbewegung der mit dem Werkzeug 10 verbundenen Spindel 17 hervorgerufen. Diese Vertikalbewegung ermöglicht es dem Werkzeug 10, einen relativ weiten Weg zurückzulegen.
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Die Verpackungsmaschine 1 verfügt ferner über einen zweiten Hubantrieb 18, mittels dessen ebenfalls eine Hubbewegung des Werkzeugs 10 bewirkbar ist. Diese zweite Hubbewegung erfolgt zwar nur über eine sehr geringe Distanz (beispielsweise 5 mm) aber dafür mit sehr hohen Kräften, die zum Ausüben von Siegel- oder Schneidkräften auf die schalenförmigen Behälter genutzt werden. Der zweite Hubantrieb verfügt über eine Zwischenplatte 19, die fest mit dem Rahmen 6 der Verpackungsmaschine 1 verbunden ist. Oberhalb der Zwischenplatte 19 befindet sich eine relativ zu ihr und zum Rahmen 6 bewegbare Druckplatte 20. Zwischen der Zwischenplatte 19 und der Druckplatte 20 befindet sich ein evakuierbarer Raum bzw. eine sogenannte Vakuummembran 21. Wird diese Vakuummembran 21 evakuiert, sorgt der entstehende Unterdruck für ein Heranziehen der Druckplatte 20 entgegen den Kräften von Druckfedern 22 an die Zwischenplatte 19. Der erste Antrieb 11 wird von der Druckplatte 20 getragen. Er nimmt daher an der Hubbewegung der Druckplatte 20 teil – ebenso wie das über die Spindel 17 mit dem ersten Antrieb 11 verbundene Werkzeug 10.
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Seitlich neben der Zwischenplatte 19 ist eine Hebelmechanik 23 vorgesehen. Diese Hebelmechanik 23 umfasst drei Hebelarme, die gelenkig miteinander verbunden sind. Der oberste der drei Hebelarme ist gelenkig mit der Druckplatte 20 verbunden. Der gegenüberliegende untere Hebelarm der Hebelmechanik 23 ist mit einer Werkzeugführung 24 gekoppelt, die im vorliegenden Fall als Werkzeugführungsleiste ausgebildet ist. Die Kopplung der Hebelmechanik 23 mit der Werkzeugführung 24 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Zugfeder 25 (siehe 4 und 17). Eine direkte Kopplung der Hebelmechanik 23 mit der Werkzeugführung 24 wäre jedoch ebenfalls denkbar. Die Hebelmechanik 23 sorgt dafür, dass eine Vertikalbewegung der Druckplatte 20 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:4 übertragen wird auf eine Vertikalbewegung der Werkzeugführung 24 in umgekehrter Richtung. Ein Absenken der Druckplatte 20 führt also zu einem Anheben der Werkzeugführung 24 um eine viermal größere Distanz, und umgekehrt.
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Unterhalb der Werkzeugführung 24 ist eine Magnetleiste 26 vorgesehen. Diese Magnetleiste dient dazu, im Betrieb der Verpackungsmaschine 1 mit dem Einschieben der Schublade die zum Siegeln verwendete Oberfolie in die Verpackungsmaschine 1 zu transportieren.
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In 2 ist das hintere Ende der Magnetleiste 26 in der normalen Betriebsstellung dargestellt. Oberhalb der Magnetleiste 26 befindet sich ein Verriegelungselement 27. In der normalen Betriebsstellung ist die Verriegelung entriegelt.
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3 zeigt einen Zustand nach dem Absenken der Druckplatte 20, was eine Betätigung der Hebelmechanik 23 bewirkt. Die Hebelmechanik 23 verschwenkt das mit ihr gekoppelte Verriegelungselement 27, so dass dieses in Eingriff mit der Magnetleiste 26 gelangt. In 3 ist das Verriegelungselement 27 in der verriegelten Stellung dargestellt, in der es die Magnetleiste 26 daran hindert, zusammen mit der Schublade 2 nach vorne aus der Verpackungsmaschine 1 herausgezogen zu werden.
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Zum Einleiten eines Wechsels des Werkzeugs 10 löst der Bediener auf einem Bedienfeld einen entsprechenden Werkzeugwechselmodus aus. Ein erster Sensor erfasst, ob sich das Werkzeug 10 in seiner oberen Stellung befindet. Ein zweiter Sensor erfasst, ob sich die Schublade 2 in ihrer eingeschobenen Produktionsstellung befindet, und ein dritter Sensor erfasst, ob sich die Magnetleiste 26 für den Abzug der Oberfolie in ihrer hinteren Position befindet. Ein vierter Sensor ermittelt, ob die Maschinenklappe der Verpackungsmaschine 1 geschlossen ist. Sofern eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, wird dies dem Bediener angezeigt. Andernfalls startet der halbautomatische Werkzeugwechsel. Zunächst wird dabei die Vakuummembran 21 des zweiten Hubantriebs 18 evakuiert. Dies bewirkt ein Absenken der Druckplatte 20 auf die Zwischenplatte 19. In diesem Zustand ist die Verpackungsmaschine 1 in 4 gezeigt.
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Das Absenken der Druckplatte 20 bewirkt ferner, dass die Hebelmechanik 23 bewegt wird. Die Bewegung führt dazu, dass der am weitesten von der Druckplatte 20 entfernte Hebelarm 23a, der sich in etwa vertikaler Richtung erstreckt, nach oben bewegt. Über die Zugfeder 25 zieht er dabei die Werkzeugsführungsleiste 24 nach oben bzw. bewirkt ein entsprechendes Verschwenken der Werkzeugführung 24 nach oben. Gleichzeitig zieht die Hebelmechanik 23 auch das Verriegelungselement 27 nach oben, so dass dieses – wie in 3 gezeigt, die Magnetleiste 26 verriegelt, so dass diese an der folgenden Bewegung der Schublade 2 nicht teilnehmen kann. Die Schublade 2 wird vom Bediener manuell von ihrer hinteren Produktionsstellung in die in 4 gezeigte, vordere Wechselstellung gebracht. Dies geschieht, indem an der Schublade 2 vorgesehene Rollen 28 in der horizontalen Schienenführung 3 gleiten. Ein Sensor ermittelt, ob sich die Schublade 2 weit genug vorne befindet, um beim weiteren Werkzeugwechsel die Bewegung des Werkzeugs 10 nicht zu behindern. Das Signal des Sensors wird auch genutzt, um die Verriegelung der Magnetleiste 26 mittels des Verriegelungselements 27 aufzuheben. Nach dem Wiedereinschieben der Schublade 2 kann so die Magnetleiste 26 wieder an die Schublade gekoppelt werden, um bei einem abermaligen Einschieben der Schublade 2 die Oberfolie anzuklemmen und in die Verpackungsmaschine 1 mitzunehmen.
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Bei der Darstellung in 5 sind Teile der Zwischenplatte 19 und der Druckplatte 20 des zweiten Hubantriebs 18 entfernt worden, um die Komponenten des ersten Antriebs, d. h. des Spindelantriebs 11, besser erkennen zu können. Dieser Spindelantrieb 11 wird nun betätigt, indem der Elektromotor 10 das Zahnrad 13 und die damit verbundene Spindelmutter 14 rotiert, um die Spindel 17 abzusenken. Dies führt zu einem Absenken des Werkzeugs 10.
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6 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Spindelmutter 14 und der Spindel 17 in dem Moment, in dem die Spindel 17 von der Spindelmutter 14 freikommt, d. h. in dem die Gewinde 15, 16 außer Eingriff gelangen. Die in 5 eingenommene, obere Position der Werkzeugführung 24 ist so gewählt, dass möglichst unmittelbar nach diesem Entkoppeln des Spindelantriebs 11 das Werkzeug 10 auf der Werkzeugführung 24 abgesetzt wird – wie dies nachfolgend anhand von 7 näher erläutert wird. In 5 ist des Weiteren ein Verteilerblock 29 zu erkennen, der auf dem Werkzeug 10 sitzt. Auf der Oberseite des Verteilerblocks 29 befinden sich Anschlussstutzen 30 für Versorgungsleitungen, beispielsweise für Strom oder Vakuum. Diese Anschlussstutzen 30 sind im normalen Betrieb mit entsprechenden, festen Gegenstücken an der Verpackungsmaschine 1 gekoppelt, um das Werkzeug mit Strom und/oder Vakuum zu versorgen. Beim Absenken des Werkzeugs 10 gelangen die Anschlussstutzen 30 automatisch außer Eingriff mit ihren Gegenstücken, oder nach dem Absenken wird diese Trennung manuell durchgeführt.
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Wie in 7 deutlicher zu erkennen ist, sind seitlich am Werkzeug Rollen 31 vorgesehen. Diese Rollen 31 stehen seitlich gerade soweit über das Werkzeug 10 vor, dass sie auf der Oberseite der Werkzeugführung 24 abgesetzt werden können. Dieses Absetzen erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach der Entkopplung des ersten Spindelantriebs 11. 7 zeigt das dermaßen auf der Werkzeugführung 24 abgesetzte Werkzeug 10.
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Am hinteren, d. h. dem in 7 rechten Ende der Werkzeugführung 24 ist ein hinterer Anschlag 32 vorgesehen. Er begrenzt die Bewegung der Rollen 31 auf der Werkzeugführung 24 und verhindert so, dass das Werkzeug 10 über die vom hinteren Anschlag 32 definierte Position weiter nach hinten geraten kann. Direkt vor dem hinteren Anschlag 32 befindet sich eine Rollenarretierung 33. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der Rollenarretierung 33 um eine Vertiefung in der Werkzeugführung 24, in der beim Absenken des Werkzeugs 10 die hintere Rolle 31 zum Liegen kommt. Die Rollenarretierung 33 definiert damit eine Ruheposition des Werkzeugs 10, die erst durch Ausüben genügend hoher Zugkräfte verlassen werden kann. Am vorderen Ende der Werkzeugführung 24 befindet sich ein vorderer Anschlag 34. Er beschränkt die Bewegung der vorderen Rolle 31 und damit des gesamten Werkzeugs 10 nach vorne. Die Werkzeugführung 24 ist stabil genug und über die mit der Hebelmechanik 23 verbundene Zugfeder 25 auch stabil genug gelagert, um die gesamte Gewichtskraft des bewegbaren Werkzeugs 10 aufzunehmen.
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Anschließend wird die Vakuummembran 21 belüftet, wodurch sich die Druckplatte 20 wieder anhebt. Dieser Zustand der Verpackungsmaschine 1 ist in 8 dargestellt. Das Anheben der Druckplatte 20 bewirkt, dass die Spindel 17 endgültig aus der Spindelmutter 14 ausgefädelt wird. Gleichzeitig betätigt das Anheben der Druckplatte 20 die Hebelmechanik 23 und bewirkt so ein Absenken der Werkzeugführung 24. Das mit seinen Rollen 31 auf der Werkzeugführung 24 ruhende Werkzeug 10 nimmt an der Hubbewegung der Werkzeugführung 24 nach unten teil. Wie in 8 zu sehen, befindet sich das Werkzeug 10 nun hinter der Schublade 2 und etwa auf der gleichen Höhe wie die Schublade 2.
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9 zeigt den Zustand des ersten Spindelantriebs 11 in 8 in vergrößerter Ansicht. Hier ist deutlich zu sehen, dass die Spindel 17 aus der Spindelmutter 14 ausgefädelt ist, und dass insbesondere das obere Ende der Spindel 17 unterhalb des unteren Endes der Spindelmutter 14 liegt. Dies erlaubt es später, das Werkzeug 10 nach vorne aus der Verpackungsmaschine 1 herauszuziehen.
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10 zeigt die Hebelmechanik 23 in dem in 8 eingenommenen Zustand. In diesem Zustand hat die Hebelmechanik 23 die Werkzeugführung 24 vollständig abgesenkt.
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Der nächste Schritt des Werkzeugwechsels ist in 11 dargestellt. Dort ist die Schublade 2 durch den Bediener aus der Verpackungsmaschine 1 entnommen worden. Anschließend wird das Werkzeug 10 durch den Bediener nach vorne gezogen. Dabei bewegen sich die Rollen 31 des Werkzeugs 10 auf der Werkzeugführung 24, bis die vordere Rolle 31 an den vorderen Anschlag 34 stößt. Der vordere Anschlag 34 verhindert damit, dass das unter Umständen schwere Werkzeug 10 ungewollt nach vorne aus der Verpackungsmaschine 1 herausfällt. Der Kontakt der vorderen Rolle 31 des Werkzeugs 10 mit dem vorderen Anschlag 34 der Werkzeugführung 24 ist in der vergrößerten Ansicht in 12 zu sehen.
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Durch die inzwischen geöffnete Maschinenklappe der Verpackungsmaschine 1, die sich oberhalb der Schublade 2 befindet, kann der Bediener nun das auszuwechselnde Werkzeug 10 aus der Verpackungsmaschine 1 entnehmen. Dazu hebt er die Rollen 31 nach oben von der Werkzeugführung 24 ab. Anschließend setzt der Bediener ein neues Werkzeug 10, gegebenenfalls mit einem anderen Format für die herzustellenden Verpackungen, mit dessen Rollen 31 auf die Werkzeugführung 24 ab. Die äußeren Abmessungen der Werkzeuge 10 sind zu diesem Zweck möglichst gleich. Anschließend schiebt der Bediener das Werkzeug 10 in die Verpackungsmaschine 1 hinein. Dabei bewegen sich die Rollen 31 auf der Werkzeugführung 24, bis – wie in 13 gezeigt – die hintere Rolle 31 an den hinteren Anschlag 32 gerät und in der Rollenarretierung 33 zum Liegen kommt. Durch das Einfallen der Rolle 31 erhält der Bediener eine taktile Rückmeldung darüber, dass das Werkzeug 10 nun die definierte, hintere Position eingenommen hat. Ein Sensor erkennt dabei das Fehlen der Schublade 2, während ein anderer Sensor den geöffneten Zustand der Maschinenklappe erkennt.
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Der nächste Schritt des Werkzeugwechsels ist in 14 dargestellt. Die Schublade 2 ist wieder in die Schienenführung 3 eingesetzt worden. Die Membran 21 des zweiten Hubantriebs 18 wird evakuiert, um mittels der Hebelmechanik 23 die Werkzeugführungsleiste 24 und mit ihr das Werkzeug 10 anzuheben. Auf Grund der Festlegung dieses Werkzeugs 10 mittels der Rollenarretierung 31 ist gewährleistet, dass die Spindel 17 des Werkzeugs bei diesem Anheben direkt mit der Spindelmutter 14 des ersten Spindelantriebs 11 fluchtet. Die Zugfeder 25 sorgt gegebenenfalls für ein ausgleichendes Dehnen der Hebelmechanik 23, falls bereits ein frühzeitiger Kontakt zwischen der Spindelmutter 14 und der Spindel 17 erfolgen sollte. Der Elektromotor 12 sorgt für eine langsame Rotation der Spindelmutter 14, so dass deren Innengewinde 15 das Außengewinde 16 der Spindel 17 aufnehmen kann, sobald die beiden Gewinde 15, 16 miteinander in Eingriff geraten.
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15 zeigt den zweiten Hubantrieb 18 in vergrößerter Darstellung in einem Zustand, in dem die Vakuummembran 21 evakuiert ist. In diesem Fall haben die feste Zwischenplatte 19 und die Druckplatte 20 nur einen vertikalen Abstand von etwa 3 mm voneinander. Nach dem Belüften der Vakuummembran 21 hat sich der vertikale Abstand zwischen den beiden Platten 19, 20 auf etwa 8 mm vergrößert.
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16 zeigt den Zustand des ersten Spindelantriebs 11 beim Einfädeln der Spindel 17 in die Spindelmutter 14. Zu erkennen ist hier, dass die Spindel 17 mit der Spindelmutter 14 fluchtet. Mittels des zweiten Hubantriebs 18 ist die Spindelmutter 14 abgesenkt, um mit dem oberen Ende der Spindel 17 in Eingriff zu gelangen.
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17 zeigt in vergrößerter Darstellung die als Sicherheitsdehnfeder dienende Zugfeder 25, die das untere Ende der Hebemechanik 23 mit der Werkzeugsführungsleiste 24 koppelt.
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18 zeigt die Verpackungsmaschine 1 in einem letzten Schritt des Werkzeugwechsels. Der erste Spindelantrieb 11 ist wieder gekoppelt, d. h. die Spindel 17 steht wieder in Eingriff mit der Spindelmutter 14. Dadurch zieht der erste Spindelantrieb 11 das Werkzeug 10 nach oben. Im zweiten Hubantrieb 18 hingegen ist die Vakuummembran 21 belüftet worden, um die Druckplatte 20 anzuheben. Dadurch streckt sich die Hebelmechanik 23, so dass die Werkzeugführungsleiste 24 abgesenkt oder nach unten verkippt wird. Gleichzeitig wird das Verriegelungselement 27 wieder in seine Ausgangsposition gebracht, um die Verriegelung der Magnetleiste 26 aufzuheben. Ein Sensor erkennt, dass sich das Werkzeug 10 wieder in seiner oberen Arbeitsposition befindet. Die Schublade 2 wird vom Bediener nach hinten geschoben. Auch die eingeschobene Position der Schublade 2 wird mittels eines Sensors erkannt. Damit ist der Werkzeugwechsel abgeschlossen und die Verpackungsmaschine 1 kann mit dem neuen Werkzeug 10 betrieben werden.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 erlaubt einen halbautomatischen Wechsel des Werkzeugs 10, der gegenüber herkömmlichen Werkzeugwechselmechanismen bei Verpackungsmaschinen dieses Typs erheblich komfortabler für den Bediener ist. Geeignete Sensoren überwachen die Stellung der verschiedenen Komponenten in der Verpackungsmaschine 1 zu den unterschiedlichen Schritten des Werkzeugwechsels. Sie gewährleisten damit einen reibungslosen Ablauf des Werkzeugwechsels, und sie sorgen für die Sicherheit des Bedieners, da bestimmte Schritte nur beim Vorliegen geeigneter Bedingungen ausgeführt werden können. Darüber hinaus unterstützen die Sensoren die weitere Automatisierung des Werkzeugwechsels. Beispielsweise kann das Anheben des neuen Werkzeugs 10 automatisch erfolgen, sobald geeignete Sensoren erkannt haben, dass sich die hintere Rolle 31 des neuen Werkzeugs 10 in der Rollenarretierung 33 befindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008032306 A1 [0002, 0002, 0006, 0036]
