DE102014101802B4

DE102014101802B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ultraschall-Siegeln und Trennen von Schlauchbeuteln

Info

Publication number: DE102014101802B4
Application number: DE102014101802.8A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: SONOTRONIC Nagel GmbH
Current assignee: SONOTRONIC Nagel GmbH
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2034-02-14
Also published as: DE102014101802A1

Abstract

Verfahren zum Ultraschall-Siegeln und Trennen von Schlauchbeuteln (2) aus einem Beutelschlauch (1), indem a) der in Durchlaufrichtung (10) oberhalb einer quer verlaufenden Ultraschall-Siegelnaht (3) mit Produkten (P) gefüllte Teil des Beutelschlauches (1) durch eine weitere quer verlaufende Ultraschall-Siegelnaht (3) verschlossen wird, wobei b) zwei Ambossteile (4a, b) des Siegelwerkzeuges so nahe aneinander angenähert werden, dass ihre Ambossflächen (6a, b) zueinander fluchten und mittels Gegeneinanderfahren von der auf der anderen Seite des Beutelschlauchs (1) angeordneten Sonotrode (14) und der Ambossteile (4a, b) eine über beide Ambossteile (4a, b) durchgehende Siegelnaht (3) entsteht, c) nach dem Siegeln die beiden Ambossteile (4a, b) soweit von der Siegelposition aus in eine Schneidposition auseinander bewegt werden, dass ein Schneidwerkzeug (5) zwischen diesen hindurch eingeführt werden kann, und d) mittels des Schneidwerkzeuges (5) der Beutelschlauch (1) im Bereich der hergestellten Siegelnaht (3) durchtrennt wird.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft das Füllen, Versiegeln und Abtrennen von Schlauchbeuteln von einem Beutelschlauch.
II. Technischer Hintergrund
Bei dieser Verpackungsart wird meist eine von oben zugeführte, quasiendlose, Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff im Querschnitt betrachtet zu einem Ring gebogen und während des Durchlaufs an einer Formeinheit mittels einer Längs-Siegelnaht – erzeugt durch thermisches Schweißen oder Ultraschall-Schweißen – zu einem Schlauch umgeformt.
Nachdem eine erste Quernaht den Schlauch an einer Stelle verschließt, kann oberhalb dieser Quernaht in den Schlauch ein Produkt, meist ein Schüttgut oder eine pastöse Masse, eingefüllt werden und oberhalb der Füllung durch eine weitere Quernaht der Schlauchbeutel verschlossen werden.
Anschließend muss dieser gefüllte und verschlossene Schlauchbeutel vom darüber befindlichen Rest des Beutelschlauches abgetrennt werden.
Das Herstellen der Quernähte kann ebenfalls mittels thermischen Schweißen oder mittels Ultraschall-Schweißen erfolgen, sofern es sich um ein thermoplastisches Material handelt.
Dabei wird das Schweißen mittels Ultraschall bevorzugt, denn im Gegensatz zum thermischen Schweißen werden durch die beim Ultraschall-Schweißen eingebrachten Schwingungen eventuell noch zwischen den beiden Folienlagen vorhandene Produktreste aus dem Bereich der Siegelnaht nach oben und unten herausgepresst, sodass trotz dieser ursprünglich hier noch vorhandenen Produktreste eine dichte Siegelung erfolgt. Dies ist vor allem bei leicht verderblichen Lebensmitteln sehr wichtig.
Allerdings wird das Siegeln und Abtrennen so durchgeführt, dass zwei parallel zueinander beabstandete, übereinander liegende Quernähte hergestellt werden, und die Durchtrennung des Beutelschlauches anschließend zwischen diesen beiden Quernähten erfolgt, sodass die eine davon die obere Quernaht des unteren Schlauchbeutels ergibt und die andere Naht die untere Quernaht des nächsten darüber hergestellten Schlauchbeutels.
Aus den Durchschriften DE 600 17 041 T2 und DE 10 2009 045 299 A1 sind beispielhafte Ultraschall-Siegelvorrichtungen bekannt. Beide Vorrichtungen erzeugen Siegelnähte mit einer Unterbrechung im Bereich der Durchtrennung. Diese Unterbrechung entsteht konstruktionsbedingt, da das Schneidwerkzeug für einen kompakten Aufbau immer innerhalb des Ambosses angeordnet ist. Eine derartige Konstruktion hat den Vorteil, dass die Herstellung der oberen und der unteren Quernaht und die Durchtrennung zwischen den Nähten ohne ein Verfahren des Schlauchbeutels erfolgen kann.
Dabei kommt es jedoch immer wieder vor, dass beim Ultraschall-Schweißen im Bereich der Schweißnähte vorhandenes restliches Produkt verdrängt wird in den Bereich zwischen die beiden Quernähte hinein. Nach dem anschließenden Durchtrennen befinden sich somit diese Reste in einem nach außen offenen Bereich, was zum einen aus optischen Gründen nicht akzeptabel ist, vor allem aber bei verderblichen Stoffen dazu führt, dass sich hier Keime oder Schimmel bilden.
Um dies zu vermeiden, wurde bereits versucht, innerhalb des Ultraschall-Werkzeuges, in der Regel auf der Seite des Ambosses, auf der Kontaktfläche eine Stanzkante anzuordnen, und damit in ein und demselben Arbeitsgang nicht nur eine einzige Siegelnaht zu erzeugen, sondern gleichzeitig im Bereich dieser Siegelnaht die Trennung mittels Ultraschall-Stanzen durchzuführen. Da die Durchtrennung dann im Bereich der durchgehenden Siegelnaht liegt, gibt es keine später nach außen offenen Bereiche, in denen restliches Produktmaterial vorhanden sein kann.
Nachteilig ist dabei jedoch, dass für das Durchstanzen die Stanzkante am Amboss das Folienmaterial vollständig durchdringen muss bis zum Kontakt mit der gegenüber liegenden Sonotrode, was jedoch wegen deren Schwingung zu einer sehr schnellen Zerstörung der Stanzkante führt.
Zur Vermeidung eines Kontakts zwischen Schneidwerkzeug und Sonotrode sieht die DE 600 17 041 T2 daher eine Aussparung im Bereich der Sonotrode vor, welche der das Schneidwerkzeug umfassenden Aussparung des Ambosses, auf der anderen Seite des Schlauchbeutels gegenüber liegt.
In der Anordnung gemäß DE 10 2009 045 299 A1 wird ein Mindestabstand zwischen Schneidwerkzeug und Sonotrode eingehalten, um eine Schädigung des Schneidwerkzeuges bzw. desdem Schneidwerkzeug zugehörigen Messers zu vermeiden. Dies wird erreicht, indem sowohl die Sonotrode als auch der Amboss eine Rotationsbewegung durchführen können. In Rotationsrichtung wird zunächst die erste Siegelnaht hergestellt, anschließen der Schlauchbeutel durchtrennt und danach die zweite Siegelnaht hergestellt. Die Durchtrennung erfolgt durch ein zwischen den Siegelflächen in einer Aussparung des Ambosses vorhandenen Messers, welches den Packstoff in Richtung Sonotrode drückt, wo dieser in Schwingung versetzt und somit durchtrennt wird.
Eine andere Möglichkeit, um eine Schädigung des Scheidwerzeugs zu vermeiden, besteht bisher darin, zwischen dem zu schneidenden Folienmaterial und der Sonotrode eine weitere Folie, die sog. Schutzfolie, als Abstandshalter einzubringen, die verhindert, dass die Stanzkante nach Durchdringen der zu schneidenden Foliendicke sofort in Kontakt mit der Oberfläche der Sonotrode gerät.
Diese Schutzfolie stellt jedoch einen Kostenfaktor dar, der am Markt unerwünscht ist. Zusätzlich müssen dabei je nach der sich ändernden Materialdicke des Beutelschlauches die Einstellungen der Vorrichtung verändert werden, was bei einem häufigen Produktwechsel sehr nachteilig ist und hohe Stillstandszeiten und Anlaufzeiten der Anlage verursacht.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren zum Verschließen und Trennen von Schlauchbeuteln sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass beim Siegeln die beiden Ambossteile so nahe aneinander angenähert sind, dass eine Siegelnaht entsteht, die auch über den Bereich zwischen den beiden Ambossteilen hinweg durchgeht.
Damit anschließend im Bereich der Siegelnaht mittels eines Schneidwerkzeuges ein Abtrennen des verschlossenen Beutelschlauches möglich ist, werden nach dem Siegeln die beiden Ambossteile aus ihrer Siegelposition soweit in eine Schneidposition auseinander bewegt, dass dazwischen ein Schneidwerkezeug eingeführt werden kann, und ein Abtrennen des Beutelschlauches im Bereich der Siegelnaht möglich ist.
Prinzipiell kommt als Schneidwerkzeug dabei jede Art von Schneidwerkzeug in Frage, also beispielsweise auch ein Laser, vorzugsweise wird jedoch ein körperliches Schneidwerkzeug mit einer Schneidkante gewählt, und beim Schneiden dieses Schneidwerkzeug mit der Schneidkante von der Ambossseite aus in Richtung gegen die Sonotrode bewegt.
Die Sonotrode kann zu Beginn des Schneidvorganges noch mit Ultraschall beaufschlagt sein, jedoch wird spätestens kurz vor der Kontaktierung von körperlichem Schneidwerkzeug und Sonotrode die Ultraschallbeaufschlagung der Sonotrode abgeschaltet, um zu vermeiden, dass durch die Schwingungen der Sonotrode die Schneidkante des Schneidwerkzeuges sehr schnell stumpf wird.
Das Abschneiden des Beutelschlauches kann auf unterschiedliche Art mittels des Schneidwerkzeuges erfolgen:

– entweder wird das Schneidwerkzeug quer zur Hauptebene des Beutelschlauches in Richtung gegen die Sonotrode bewegt. Dadurch erfolgt ein Schneiden in Form eines Stanzens.
– Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass das Schneidwerkzeug eine konvexe Schneidkante aufweist und das Schneidwerkzeug für das Schneiden verschwenkt wird um eine Schwenkachse, die quer zu dem plattenförmigen Schneidwerkzeug und damit etwa parallel zur Hauptebene und quer zur Verlaufsrichtung der Siegelnaht liegt. Durch die gleichzeitige Verlagerung der Schwenkachse wird das Schneidwerkzeug entlang der Oberfläche der Sonotrode abgerollt, und der Schneidpunkt wandert entlang der herzustellenden Trennlinie.
– Eine weitere Möglichkeit ist ein Schneiden mittels eines ziehenden Schnittes, indem ein Schneidwerkzeug entlang der herzustellenden Trennlinie entlang gezogen wird. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die im Einsatz befindliche Schneide sehr kurz ist und damit vergleichsweise schnell verschleißt.

Für das Durchtrennen erreicht die Schneidkante des Schneidwerkzeuges die Sonotrode oder sie erreicht höchstens einen Punkt im Abstand zur Sonotrode, sodass der minimal erzielbare Abstand jedoch geringer ist als die Dicke einer Lage des Beutelschlauches, insbesondere geringer als die Hälfte, besser 1/3, besser ¼ der Dicke einer Lage des Beutelschlauches.
Wenn nach dem Siegeln die beiden Ambossteile aus ihrer Siegelposition in die Schneidposition auseinander bewegt werden, gehen gleichzeitig oder bereits vorher die Ambossteile auf einen Abstand gegenüber der Sonotrode.
Dieses Beabstanden der Ambossteile von der Sonotrode kann durch aktives Zurückziehen der Ambossteile erfolgen oder lediglich durch Beenden der Kraftbeaufschlagung der Ambossteile in Richtung Sonotrode.
Die Bewegung der Ambossteile relativ zueinander sowie auch relativ zur Sonotrode kann dadurch erreicht werden, dass die Ambossteile formschlüssig entweder relativ zum Schneidwerkzeug oder relativ zu einem Ambossgrundkörper geführt sind, insbesondere in einer Richtung schräg zur Querebene des Beutelschlauches, also mit zunehmenden Abstand von der Sonotrode auch mit zunehmenden Abstand der Ambossteile zueinander.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Ambossteile schwenkbar an dem Ambossgrundkörper befestigt sind um Schwenkachsen, die quer, insbesondere lotrecht, zur Querebene des Beutelschlauches stehen. Durch die Schwenkbewegung werden die Ambossteile dann zunächst von der Sonotrode abgehoben und dabei gleichzeitig voneinander zunehmend beabstandet.
Diese Schwenkbewegung kann insbesondere mechanisch mit der Schneidbewegung des Schneidwerkzeuges gekoppelt sein und somit gemeinsam veranlasst werden.
Ein wesentlicher Punkt bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass das Siegelwerkzeug und das Schneidwerkzeug in Längsrichtung des Beutelschlauches vom Siegeln bis zum Abschneiden des gesiegelten Beutelschlauches in ihrer Position in Durchlaufrichtung des Beutelschlauchs stationär verbleiben, also Siegeln und Schneiden an der gleichen Arbeitsstation durchgeführt werden können. Dies ergibt eine sehr kompakte Einheit und eine geringe Bauhöhe der entsprechenden Maschine.
Hinsichtlich des Werkzeuges wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Amboss des Siegelwerkzeuges aus zwei Ambossteilen besteht, die einerseits relativ zueinander und andererseits auch relativ zur Sonotrode beweglich sind.
Die Bewegung relativ zueinander muss dabei so ausgestaltet sein, dass im maximal gegeneinander angenäherten Zustand, der Siegelposition, der Abstand zwischen den beiden Ambossteilen mit den zueinander fluchtenden Ambossflächen so gering ist, dass beim Siegeln eine über diesen Bereich hinweg durchgehende Siegelnaht entsteht. Im Idealfall berühren sich die, mit ihren Ambossflächen zueinander fluchtenden beiden Ambossteile in der Siegelposition.
Im voneinander maximal beabstandeten Zustand, der Schneidposition, muss der Abstand dagegen so groß sein, dass zwischen den beiden Ambossteilen ein Schneidwerkzeug, vorzugsweise ein körperliches Schneidwerkzeug, hindurchgeführt werden kann.
Dieser Amboss aus zwei getrennten Ambossteilen kann für das Ultraschallsiegeln mit Kraft gegen eine Sonotrode gedrückt werden, die mit Ultraschall-Schwingungen beaufschlagbar ist.
Die Ambossteile nehmen beim Verbringen von der Siegelposition in die Schneidposition vorzugsweise einen größer werdenden Abstand zu der Sonotrode, also deren Sonotrodenfläche, ein.
Vorzugsweise sind die Ambossteile mittels entsprechender Führungen entweder relativ zu einem Ambossgrundkörper oder relativ zu dem Schneidwerkzeug, welches in der Schneidposition zwischen die Ambossteile eingeführt wird, formschlüssig geführt.
Die Ambossteile können dabei mechanisch mit dem Schneidwerkzeug gekoppelt sein, sodass ein und derselbe Antrieb genügt, um einerseits die Schneidbewegung des Schneidwerkzeuges durchzuführen und andererseits das Verbringen der Ambossteile von der Siegelposition in die Schneidposition.
Das Schneidwerkzeug kann eine gerade Schneidkante aufweisen und in Richtung der Querebene des Beutelschlauches verfahrbar sein.
Das Schneidwerkzeug kann aber auch eine konvex gebogene Schneidkante aufweisen und durch Verschwenken um eine entsprechend liegende Schwenkachse entlang der Sonotrodenfläche abrollen mit einem wandernden Schneidpunkt dieser konvex gebogenen Schneidkante entlang der herzustellenden Trennlinie.
Die Ambossteile können anstelle der Führung in entsprechenden Führungen um eine parallel zur Durchlaufrichtung des Beutelschlauches stehende Schwenkachse verschwenkbar sein und dadurch zwischen der Siegelposition und der Schneidposition eine Bewegung vollziehen, die in der gewünschten Weise sowohl die Position der beiden Ambossteile zueinander als auch zur Sonotrodenfläche vollzieht.
Vorzugsweise umfasst das Werkzeug eine Steuerung, welche in der Lage ist, die gewünschten Bewegungen von den Ambossteilen einerseits zueinander als auch zur Sonotrode sowie die Bewegungen des Schneidwerkzeuges andererseits in der gewünschten zeitlichen Relation durchzuführen.
c) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1: eine Schlauchbeutelmaschine,
2a, b die erfindungsgemäße Siegel- und Schneideinheit,
3a den Schneidvorgang in vergrößerter Darstellung
3b den Schneidvorgang mit gebogener Schneidkante,
4a, b eine zweite Ausführungsform des Siegel- und Schneidwerkzeuges.
1 zeigt das Grundprinzip einer Schlauchbeutelmaschine zum Herstellen eines Beutelschlauches und gleichzeitigem Füllen und Verschließen von Schlauchbeuteln:
Der Beutelschlauch wird aus einer Folienbahn 51 hergestellt, die von einer Vorratsrolle aus über mehrere Umlenkrollen an ein Innenrohr 54 zugeführt wird, auf dem meist ein Einfülltrichter 53 sitzt, um in das Innenrohr 54 die abzupackenden Produkte einzufüllen.
Die Folienbahn 51 wird mit ihrer Breite um den Außenumfang des Innenrohres 54 herumgelegt, der so bemessen ist, dass die seitlichen Ränder der Folienbahn 51 dabei gerade eine Überlappung 56 bilden.
Für die sichere Herstellung dieser Überlappung 56 ist um das Innenrohr 54 herum mit geringem Abstand entsprechend der Dicke der Folienbahn 51 eine Außenhülse 55 über eine begrenzte Strecke angeordnet, so dass die um das Innenrohr 54 herumgelegte Folienbahn 51 von der Außenhülse 55 am Innenrohr 54 gehalten wird.
Die so herumgelegte Folienbahn 51 läuft nach unten entlang des Innenrohres 54 und stromabwärts des unteren Endes der Außenhülse 55 wird die Überlappung 56 mittels einer Längssiegeleinheit 58 verschweißt, so dass durch die so entstehende Längs-Siegelnaht 57 nunmehr ein Beutelschlauch 1 aus der Folienbahn 51 entstanden ist.
In Durchlaufrichtung 10, die in diesem Fall vertikal von oben nach unten verläuft, befindet sich stromabwärts der Längssiegeleinheit 58 am Beutelschlauch 1 eine Quer-Siegeleinheit zum Erzeugen einer Quer-Siegelnaht, die den Beutelschlauch 1 in einzelne Schlauchbeutel 2 unterteilt. Da im Inneren des Beutelschlauches 1 die in den Einfülltrichter 53 eingefüllten Produkte nach unten rutschen, ist der jeweilige Schlauchbeutel 2 mit Produkten P gefüllt, und auch der Beutelschlauch 1 über der Quersiegel-Einheit 59.
Zum Erzeugen der einzelnen gefüllten Schlauchbeutel 2 wird nun an den gewünschten Stellen des Beutelschlauches mittels Gegeneinanderfahren von Sonotrode 14 und Amboss 4 der Quersiegel-Einheit 59 jeweils eine Quersiegel-Naht 3 erzeugt, die den Beutelschlauch 1 in Querrichtung abtrennt.
Das Herstellen der Quersiegel-Naht 3 mit der Quersiegel-Einheit 59 erfolgt, während der Beutelschlauch 1 stillsteht. Zwischen den Siegelvorgängen wird der Beutelschlauch 1 in Schritten entsprechend der Länge eines Schlauchbeutels 2 nach unten gezogen.
Dabei sind unterschiedliche Varianten bekannt:
Entweder ist die Quersiegel-Einheit 59 in Durchlaufrichtung 10 begrenzt verfahrbar, und durch das nach unten Verfahren der Quersiegel-Einheit 59 wird der Beutelschlauch 1 um eine entsprechende Strecke vom Innenrohr 54 abgezogen, oder der Beutelschlauch 1 wird mithilfe anderer Mittel, z. B. mithilfe der Längssiegeleinheit 58, nach unten transportiert.
Ebenso kann in die Quersiegel-Einheit 59 eine Schneideinheit integriert sein, die nach dem Herstellen der Quersiegel-Naht den letzten Schlauchbeutel 2 abtrennt, oder dies geschieht stromabwärts der stillstehenden Quersiegel-Einheit 59 in einer separaten Schneideinheit.
Damit der abschnittweise Transport des Beutelschlauches 1 und damit der Folienbahn 51 in Durchlaufrichtung 10 auch bei gleichbleibender konstanter Drehung der Vorratsrolle, auf der sich die Folienbahn 51 befindet, funktioniert, kann eine oder mehrere der Umlenkrollen, über die die Folienbahn 51 geführt wird, als sogenannte Tänzerrolle 52 ausgeführt sein, welche beweglich quer zur Durchlaufrichtung der Folienbahn 51 ausgebildet sind, insbesondere aufgehängt sind.
In den folgenden Figuren sind Ausführungsformen einer Quersiegel-Einheit 59 dargestellt, die eine Schneideinheit mitbeinhaltet:
Die 2a und 2b zeigen das kombinierte Siegel- und Schneidwerkzeug zum Herstellen der Quer-Siegelnaht 3 in der Seitenansicht auf den Beutelschlauch 1:
Dabei zeigt 2a den Zustand beim Siegeln der Siegelnaht 3 und 2b den Zustand beim Abschneiden des letzten gefüllten und abgesiegelten Schlauchbeutels 2.
Die Einheit besteht aus einer Sonotrode 14, die von der rechten Seite her mit ihrer Sonotroden-Fläche 14a gegen den Beutelschlauch 1 drückt und die Ultraschallschwingungen einbringt, sowie zwei Amboss-Teilen 4a, b, die von der linken Seite des Beutelschlauches 1 her mit ihrer jeweiligen Amboss-Fläche 6a, b gegen die Sonotroden-Fläche 14a drücken, wobei sich dazwischen die beiden gegeneinander angenäherten und kontaktierenden Lagen 1a, b des Beutelschlauches 1 befinden, die gegeneinander verschweißt werden sollen.
Die beiden Amboss-Flächen 6a, b schließen sich in Durchlaufrichtung 10 in der in 2a dargestellten Siegelposition möglichst unmittelbar aneinander an, jedoch zumindest mit einem nur so geringen Abstand zwischen sich, dass beim Herstellen der Siegelnaht mittels der über beide Amboss-Flächen 6a, b durchgehenden Sonotroden-Fläche 14a eine in Durchlaufrichtung 1 über die Erstreckung der Sonotroden-Fläche 14a durchgehende Siegelnaht 3 entsteht.
Die beiden Amboss-Teile 4a, b sind spiegelbildlich zur Querebene 11, die lotrecht zur Durchlaufrichtung 10 liegt, angeordnet.
Die beiden Amboss-Teile 4a, b sind von der in 2a dargestellten Siegel-Position verbringbar in eine Schneidposition gemäß 2b, in der zwischen den beiden Amboss-Flächen 6a, b ein ausreichend großer Abstand ist zum Hindurchführen eines Schneidwerkzeuges 5 mit der Schneidkante 5a zwischen den Amboss-Flächen 6a, b hindurch gegen den verschweißten Folienschlauch 1, also gegen die Siegelnaht 3.
Zu diesem Zweck sind bei der Lösung der 2a, b die Amboss-Teile 4a, b entlang von Führungen 8a, b, die schrägstehend zur Querebene 11 verlaufen und mit zunehmendem Abstand von der Amboss-Fläche 6a, b einen größeren Abstand zur Querebene 11 besitzen, geführt und zwar in diesem Fall gegenüber einem Amboss-Grundkörper 7.
Zum Bewegen der Amboss-Teile 4a, b entlang dieser Führungen 8a, b kann das jeweilige Amboss-Teil 4a, b als Kolben einer pneumatischen Kolben-Zylindereinheit ausgebildet sein, wobei der Zylinder im Amboss-Grundkörper 7 ausgebildet ist. Der Zylinderraum weist hinter dem hinteren Ende des Amboss-Teiles 4a, b einen Pneumatik-Anschluss 20 auf, so dass durch Beaufschlagen mit Druck oder auch Unterdruck das Amboss-Teil 4a, b einen Hub 19 zwischen der Siegelposition in 2a und der Schneidposition in 2b vollziehen kann.
Die an die Amboss-Fläche 6a, b sich anschließenden Innenflächen der Amboss-Teile 4a, b laufen schräg auseinander, um dazwischen einen spitzwinkligen Zwischenraum zum Aufnehmen der ebenfalls spitzwinkligen Schneidkante 5a eines Schneidwerkzeuges 5 zu bieten.
Wie der 2b zu entnehmen, steht diese Schneidkante 5a bei in die Schneidposition zurückgezogenen Amboss-Teilen 4a, b zwischen diesen vor.
Zusätzlich zum Zurückziehen der Amboss-Teile 4a, b gegenüber dem Grundkörper 7 kann die Schneidkante 5a, b in die Siegelnaht 3 hinein vorwärtsgeschoben werden:
Zu diesem Zweck ist entweder das Schneidwerkzeug 5 einstückig mit dem Grundkörper 7 oder fixiert am Grundkörper 7 ausgebildet, und der Grundkörper 7 wird vorwärts gegen die Siegelnaht 3 verfahren wie in den 2a, b dargestellt.
Alternativ kann auch das Schneidwerkzeug 5 verfahrbar entlang der Querebene 11 am Grundkörper 7 angeordnet sein und bei stillstehendem Grundkörper 7 gegen die Siegelnaht 3 vorwärtsverfahren werden.
Die nochmals vergrößerte Situation in der Seitenansicht beim Schneiden zeigt 3a:
Dabei ist zu erkennen, wie tief das Schneidwerkzeug 5 mit seiner Schneidkante 5a in die miteinander verschweißten Lagen 2a, b des Beutelschlauches 1 eindringt.
Wenn die Schneidkante 5a die beiden Lagen 2a, b vollständig durchdringt, würde sie auf die dahinter anliegende Sonotroden-Fläche 14a der Sonotrode 14 auftreffen und durch diese Kontaktierung zum einen die Schneidkante 5a sehr schnell stumpf werden und zum anderen könnte die Sonotroden-Fläche 14a beschädigt werden.
Diese Gefahr ist besonders groß, wenn die Sonotrode 14 nach wie vor in Richtung der Querebene 11 oszilliert, und zwar mit der eingezeichneten Amplitude 18.
Deshalb wird

– die Ultraschallschwingung der Sonotrode 14 spätestens dann abgeschaltet, wenn die noch nicht von der Schneidkante 5a durchdrungene Restdicke 17 einen Wert erreicht hat, der der Amplitude 18 der Sonotrode 14 entspricht. Vorzugsweise wird die Ultraschallschwingung der Sonotrode 14 bereits abgestellt, bevor die Schneidkante 5a in das Material des Beutelschlauches eindringt.
– Bei nicht schwingender Sonotrode 14 kann das Vordringen der Schneidkante 5a in Richtung Sonotroden-Fläche 14a soweit erfolgen, wie es die Genauigkeit der Steuerung 12 und des Antriebs der Schneidkante 5a zulassen, ohne dass eine Kollision mit der Schneidkante 5a mit der Sonotroden-Fläche 14 eintritt.

So wird aus den genannten Gründen häufig kein vollständiges Durchtrennen der zwei Lagen 2a, b des Beutelschlauches 1 mittels der Schneidkante 5a bewirkt, sondern es verbleibt eine Restdicke 17, die jedoch so gering ist, dass durch einfachen Zug am letzten Schlauchbeutel 2 in Durchlaufrichtung 10 ein Abreißen an der Trennlinie 15, an der die Schneidkante 5a eindringt, erfolgt.
Das Abtrennen kann durch ein stanzartiges Eindringen der Schneidkante 15 gleichzeitig über die gesamte Länge der Siegelnaht 3 erfolgen.
3b zeigt eine andere Variante, bei der in der Ebene des Schneidmessers 5 die konvex gebogene Schneidkante 5a durch eine Abrollbewegung entlang der Siegelnaht 3 eintaucht, indem das kreissegmentförmige oder gar kreisrunde Schneidwerkzeug 5 um eine Schwenkachse 9 verschwenkbar oder rotierbar ist, die zusätzlich während des Verschwenkens linear parallel zur Siegelnaht 3 bewegbar ist.
Im Gegensatz zu einem entlang der Schneidkante entlangzuziehenden Messer, welches immer nur an derselben Stelle benutzt wird, wird hier die lange konvexe Schneidkante 5a über ihre gesamte Länge genutzt und verschleißt dadurch weniger schnell.
Die 4a und b zeigen eine zweite Bauform der Einheit gegenüber den 2a und b:
Das Auseinanderbewegen der Amboss-Flächen 6a, b der beiden Amboss-Teile 4a, b in die Schneidposition gemäß 4b erfolgt von der Siegel-Position gemäß 4a aus durch Verschwenken der Amboss-Teile 4a, b um jeweils eine Schenkachse 13, so dass durch diese Schwenkbewegung die beiden Amboss-Flächen 6a, b zum einen auseinanderbewegt und zum anderen auf zunehmend größeren Abstand zur Sonotroden-Fläche 14a gebracht werden.
Mittels der Schwenkachse 13 sind die Amboss-Teile 4a, b vorzugsweise gegenüber dem Amboss-Grundkörper 7 schwenkbar gelagert.
Bezugszeichenliste

1: Beutelschlauch
1a, b: Lagen
2: Schlauchbeutel
3: Siegelnaht
4: Amboss
4a, b: Ambossteil
5: Schneidwerkzeug
5a: Schneidkante
6a, b: Ambossfläche
7: Amboss-Grundkörper
8a, b: Führung
9: Schwenkachse
10: Durchlaufrichtung
11: Querebene
12: Steuerung
13: Schwenkachse
14: Sonotrode
14a: Sonotrodenfläche
15: Trennlinie
P: Produkt
17: Restdicke
18: Amplitude
19: Hub
20: Pneumatik-Anschluss
50: Schlauchbeutelmaschine
51: Folienbahn
52: Tänzerrolle
53: Einfülltrichter
54: Innenrohr
55: Außenhülse
56: Überlappung
57: Längsnaht
58: Längssiegeleinheit
59: Quersiegeleinheit

Claims

Verfahren zum Ultraschall-Siegeln und Trennen von Schlauchbeuteln (2) aus einem Beutelschlauch (1), indem a) der in Durchlaufrichtung (10) oberhalb einer quer verlaufenden Ultraschall-Siegelnaht (3) mit Produkten (P) gefüllte Teil des Beutelschlauches (1) durch eine weitere quer verlaufende Ultraschall-Siegelnaht (3) verschlossen wird, wobei b) zwei Ambossteile (4a, b) des Siegelwerkzeuges so nahe aneinander angenähert werden, dass ihre Ambossflächen (6a, b) zueinander fluchten und mittels Gegeneinanderfahren von der auf der anderen Seite des Beutelschlauchs (1) angeordneten Sonotrode (14) und der Ambossteile (4a, b) eine über beide Ambossteile (4a, b) durchgehende Siegelnaht (3) entsteht, c) nach dem Siegeln die beiden Ambossteile (4a, b) soweit von der Siegelposition aus in eine Schneidposition auseinander bewegt werden, dass ein Schneidwerkzeug (5) zwischen diesen hindurch eingeführt werden kann, und d) mittels des Schneidwerkzeuges (5) der Beutelschlauch (1) im Bereich der hergestellten Siegelnaht (3) durchtrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schneidwerkzeug (5) ein körperliches Schneidwerkzeug (5) gewählt wird und beim Schneiden in Richtung gegen die mit Ultraschall beaufschlagbare Sonotrode (14) bewegt wird, die auf der anderen Seite des Beutelschlauches (1) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Beaufschlagung der Sonotrode (14) vor der Kontaktierung der Sonotrode (14) durch das Schneidwerkzeug (5) abgeschaltet wird, insbesondere die Ultraschall-Beaufschlagung der Sonotrode (14) vor der Kontaktierung des Beutelschlauches (1) durch das Schneidwerkzeug abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (5) für das Durchtrennen des Beutelschlauches (1) im Schritt d) quer zur Hauptebene (11) des Beutelschlauches (1) gegen die Sonotrode (14) bewegt wird oder/und das eine konvexe Schneidkante (5a) aufweisende Schneidwerkzeug (5) um eine parallel zur Hauptebene (11) und quer zur Verlaufsrichtung der Siegelnaht (3) liegende Schwenkachse (9) entlang der Sonotrode (14) abgerollt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei oder vor dem Schritt c) ein Beabstanden der Ambossteile (4a, b) von der Sonotrode (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Siegelvorganges die Ambossteile (4a, b) entweder durch Beenden der Kraftbeaufschlagung in Richtung Sonotrode (14) von der Sonotrode (14) beabstandet werden oder durch aktives Zurückziehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ambossteile (4a, b) formschlüssig relativ zum Schneidwerkzeug (5) oder zu einem Amboss-Grundkörper (7) geführt sind, insbesondere in einer Richtung schräg zur Querebene (11) zur Durchlaufrichtung (1) und mit zunehmendem Abstand von der Sonotrode (14) zunehmend auseinanderlaufend.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Ambossteile (4a, b) schwenkbar am Amboss-Grundkörper (7) befestigt sind um je eine Schwenkachse (13), die quer, insbesondere lotrecht, zur Hauptebene (11) des Beutelschlauches (1) stehen, und insbesondere die Schwenkbewegung mechanisch mit der Schneidbewegung des Schneidwerkzeuges (5) gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelwerkzeug und das Schneidwerkzeug (5) in Längsrichtung (10) des Beutelschlauches (1) zwischen dem Siegeln und dem Trennen des Beutelschlauches (1) in ihrer Position in Längsrichtung (10) stationär verbleiben.
Werkzeug zum Ultraschall-Siegeln und Trennen von Schlauchbeuteln (2) aus einem Beutelschlauch (1) mit – einer mit Ultraschall beaufschlagbaren Sonotrode (14) mit einer Sonotrodenfläche (14a), – zwei Ambossteilen (4a, b), die mit ihren beim Siegeln zueinander fluchtenden Ambossflächen (6a, b) zur auf der anderen Seite des Beutelschlauches (1) angeordneten Sonotrodenfläche (14a) hinweisen, wobei, die zwei Ambossteile (4a, b) relativ zueinander zwischen einer zueinander angenäherten Siegelposition und einer zueinander beabstandeten Schneidposition bewegbar sind, – einem Schneidwerkzeug (5), welches in der Schneidposition der Ambossteile (4a, b) zwischen diesen hindurch den Beutelschlauch (1) abtrennen kann und relativ zur Sonotrode (14) beweglich ist.
Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ambossteile (4a, b) beim Verbringen von der Siegelposition in die Schneidposition zusätzlich einen zunehmenden Abstand zur Sonotrodenfläche (14a) einnehmen.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (5) ein körperliches Schneidwerkzeug ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ambossteile (4a, b) mittels Führungen (8a, b) entweder relativ zu einem Amboss-Grundkörper (7) oder relativ zum Schneidwerkzeug (5) geführt sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ambossteile (4a, b) um quer, insbesondere lotrecht, zur Hauptebene (11) stehende Schwenkachsen (13) verschwenkbar sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10–14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (5) quer zur Hauptebene (11) des Beutelschlauches (1) verfahrbar ist und/oder eine konvex gebogene Schneidkante (5a) aufweist und um eine parallel zur Hauptebene (11) und quer zur Erstreckung der Siegelnaht (3) liegende Schwenkachse (9) verschwenkbar ist, so dass die konvexe Schneidkante (5a) entlang der Sonotrode (14) abrollt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10–15, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Steuerung (12) umfasst, die in der Lage ist, den Verfahrensablauf gemäß einem der Ansprüche 1–9 durchzuführen.