DE102018203904A1

DE102018203904A1 - Vorrichtung zum Siegeln einer Verpackung

Info

Publication number: DE102018203904A1
Application number: DE102018203904.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wieduwilt; Marcel Egli; Johannes Gabriel Grosse; Christoph Langohr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Syntegon Packaging Systems AG; Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-09-19
Also published as: WO2019174803A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versiegeln eines Packstoffs (10), umfassend zumindest eine Siegeleinrichtung (20) mit zumindest einer Siegelbacke (26) und zumindest einem Gegenhalter (31), die relativ zueinander bewegbar ausgebildet sind, wobei die Siegeleinrichtung (20) zumindest eine Spule (25) mit einem Spulenkern (24) umfasst zur Erzeugung eines Magnetfelds, welches zur Siegelung durch den zu versiegelnden Packstoff (10) gelangt, wobei zumindest ein Magnetfeld führendes Element (28) vorgesehen ist, das die Spule (25) zumindest teilweise umgibt zur Führung des Magnetfelds der Spule (25) zum zu versiegelnden Packstoff (10).

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Siegeln einer Verpackung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2002/060759 bekannt. Diese Vorrichtung enthält eine mit einer Hochfrequenzstromquelle verbindbare Spule, deren Kern aus einem ferromagnetisch leitenden Material besteht. Der Kern weist zwei Schäfte mit einem Luftspalt auf. Um einen die Schäfte verbindenden Bogenabschnitt ist die Spule gewickelt, die durch Metallstreifen mit einer gewissen Geometrie gebildet ist.
Aus der US 2005/0133496 A1 ist bereits eine Heißsiegeleinrichtung für Verpackungsmaterial bekannt. Hierbei werden die Feldlinien eines Magnetfelds, das von einer Spule erzeugt wird, an zwei unterschiedlichen Stellen durch das Verpackungsmaterial geleitet. Hierzu ist eine im Wesentlichen U-förmige Struktur vorgesehen, um dessen Mittelteil eine Spule gewickelt ist, deren Magnetfeld über zwei ferromagnetische Stäbe an unterschiedlichen Stellen zur Folie geleitet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Siegelnaht weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Qualität der Siegelnaht verbessert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Magnetfeld führendes Element zur gezielten Führung des Magnetfelds zu dem zu siegelnden Packstoff vorgesehen ist. Weiterhin ist die Spule zur Erzeugung eines für die Induktionssiegelung verwendeten Magnetfelds so angeordnet, dass das Magnetfeld den zu siegelnden Packstoff lediglich an zumindest einer gewünschten Stelle durchdringt. Dies wird durch eine entsprechende Ausgestaltung des Magnetfeld führenden Elements erreicht. Auf diese Art und Weise kann insbesondere eine stabile Quersiegelung erreicht werden. Hierbei umgibt das Magnetfeld führende Element zumindest teilweise die Spule. Damit kann eine besonders sichere und zuverlässige Abschirmung und damit Magnetfeldführung erreicht werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest ein feldführendes Element zur Beeinflussung des Magnetfelds vorgesehen, wobei das feldführende Element so ausgestaltet ist, dass zwischen der Spule und dem feldführenden Element der zu versiegelnde Packstoff anordenbar ist. Damit lässt sich das magnetische Feld in gezielter Weise durch den Packstoff lenken, insbesondere an solchen Stellen, wo - wie beispielsweise bei Überlappungsnahten - zur sicheren Versiegelung ein hoher Wärmeeintrag bzw. Feldlinieneintrag notwendig ist.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest ein Siegelprofil vorgesehen. Hierbei ist das Siegelprofil mit dem Magnetfeld führenden Element und/oder dem Spulenkern und/oder dem feldführenden Element verbunden. Das Siegelprofil lässt sich zwischen dem Magnetfeld führenden Element und dem Packstoff anordnen. Alternativ oder zusätzlich lässt sich ein Siegelprofil zwischen dem feldführenden Element und dem Packstoff anordnen. Über das Siegelprofil lässt sich der gewünschte Kontakt beim Siegeln mit dem Packstoff in definierter Weise herstellen. Das Siegelprofil besteht bevorzugt aus magnetisch nicht leitendem Material und ist auf die gewünschte Siegelung abgestimmt. Eine geeignete Materialauswahl des Siegelprofils stellt zudem sicher, dass insbesondere bei einer Verbindung des Siegelprofils mit sowohl dem Magnetfeld leitenden Element wie auch dem Spulenkern die Feldlinien sicher den Packstoff durchdringen.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Spule und/oder das Magnetfeld führende Element und/oder das feldführende Element an der Siegelbacke oder an dem Gegenhalter angeordnet. Damit ist der Weg der zu leitenden hochfrequenten Induktionsströme möglichst kurz und demzufolge möglichst verlustarm. Zudem wird der Packstoff zwischen der Siegelbacke und dem Gegenhalter fixiert, sodass es bei der Siegelung zu einem besonders engen Kontakt und möglichst gleichbleibenden Distanzverhältnissen mit dem zu siegelnden Packstoff kommt, sodass sich die Siegelqualität weiter verbessert. Besonders zweckmäßig ist das Magnetfeld führende Element mit zumindest teilweise U-förmigen Querschnitt ausgebildet und umgibt die Spule. Dadurch kann in besonders einfacher Weise das Magnetfeld auf lediglich jeweils nur einer Seite durch den Packstoff geleitet werden. Besonders zweckmäßig umgibt das Magnetfeld führende Element die Spule von fünf Seiten und ist in Richtung zum Packstoff geöffnet. Dadurch wird die Anordnung besonders zuverlässig und sicher abgeschirmt.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Magnetfeld führende Element mit dem Spulenkern verbunden, insbesondere an einer dem Packstoff fernen Seite. Damit kann der magnetische Kreis gezielt über den Spulenkern, das Magnetfeld führende Element durch den Packstoff hindurch zum feldführenden Element und wieder durch den Packstoff hindurch zurück zum Spulenkern gelenkt werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst der Spulenkern zumindest einen Spalt, insbesondere zur Aufnahme eines Trennmittels. Damit können mit dieser Anordnung zwei benachbarte Packstoffschläuche bei der Quersiegelung in einem Arbeitsgang voneinander getrennt werden. Der Spalt kann auch dazu genutzt werden, den Spulenkern in zwei magnetische Hälften zu trennen, die jeweils Bestandteile für zwei magnetische Kreise bilden. Über diese beiden magnetischen Kreise können jeweils die Quernähte der benachbarten Verpackungen erstellt werden, die bei der Siegelung durch das Trennmittel separiert werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das feldführende Element quaderförmig, vorzugsweise stabförmig, ausgebildet und/oder umfasst zumindest eine Ausnehmung und/oder zumindest eine Abschrägung bzw. Fase und/oder mehrere Elemente. Dadurch wird der Feldlinienlauf weiter optimiert, sodass sich die Siegelqualität weiter erhöht. Die Variante der zwei Feldführungselemente führt gegenüber der Referenzanordnung (gerade Ausführung) zu einer deutlichen Homogenisierung der Wärmequellen in der Quernaht der Verpackung. Die seitlichen Klötze bzw. Abschnitte erhöhen die Kopplung an den Rändern und in der Seitenfaltung. Der mittlere Klotz bzw. Abschnitt erhöht die Kopplung im Bereich der Längsnaht.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung besteht das Magnetfeld führende Element und/oder der Spulenkern und/oder das feldführende Element aus einem Ferrit bzw. aus einem weichmagnetischen Material insbesondere für hochfrequente Spulen. Dadurch kann das hochfrequente magnetische Feld möglichst verlustfrei geleitet bzw. abgeleitet werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das feldführende Element an dem Gegenhalter oder der Siegelbacke angeordnet. Je nach Anwendung können auch mehrere feldführende Elemente vorgesehen sein. Damit wird eine gezielte Feldführung in unmittelbarer Nähe zu dem Packstoff ermöglicht. Außerdem können über eine entsprechende Wahl der Geometrie des feldführenden Elements bzw. der feldführenden Elemente besonders einfach Anpassungen auf unterschiedliche Verpackungsarten vorgenommen werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind zumindest zwei feldführende Elemente vorgesehen, insbesondere an einem Nahtbereich bzw. an einem mehrlagigen Bereich des zu versiegelnden Packstoffs. Damit können insbesondere besonders dicke Packstoffbereiche mit hoher Feldlinienkonzentration beaufschlagt werden, was gerade an diesen kritischen Bereichen zu einer zuverlässigen Siegelung beiträgt.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das feldführende Element fest mit dem Gegenhalter oder der Siegelbacke verbunden und/oder das feldführende Element ist in den Gegenhalter oder die Siegelbacke einschiebbar. Gerade bei der letzten Variante lässt sich schnell eine flexible Anpassung an unterschiedliche Verpackungsarten erreichen. Die Flexibilität der Anordnung erhöht sich.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind Windungen der Spule im Wesentlichen parallel zum Packstoff ausgebildet. Die damit entstehenden Feldlinien durchdringen den Packstoff im Wesentlichen quer zu seiner Oberfläche.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung erfolgt eine Siegelung des Packstoffs bei relativ zum Packstoff stillstehender Siegelbacke bzw. Gegenhalter. Damit kann besonders zuverlässig der Feldlinieneintrag bzw. Wärmeeintrag an der gewünschten Siegelstelle des Packstoffs vorgenommen werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest eine weitere Siegeleinrichtung vorgesehen zur Erstellung einer Längsnaht, insbesondere einer Flossennaht. Somit kann die Quersiegeleinrichtung gerade bei einer Schlauchbeutelmaschine besonders bevorzugt Verwendung finden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die Verwendung in einer Verpackungsmaschine, insbesondere in einer Schlauchbeutelmaschine vorgesehen. Gerade für diese Anwendung eignet sich die beschriebene Siegeleinrichtung.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt die

1 eine perspektivische Ansicht einer Verpackungsmaschine,
2 eine Siegeleinrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels im Querschnitt,
3 eine Siegeleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine bestimmte Verpackung,
4 eine Siegeleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels im Querschnitt für eine alternative Verpackung,
5 eine Siegeleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels im Querschnitt für eine weitere Verpackung mit mehreren Ü berlappu ngsbereichen,
6 eine Siegeleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels im Querschnitt für eine weitere alternative Verpackung,
7 eine perspektivische Ansicht einer Siegeleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels ohne Schneidfunktion,
8 die Siegelbacke gemäß der Ausführung nach 7 im Schnitt,
9 eine perspektivische Ansicht einer Siegeleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels mit Schneidfunktion,
10 eine Siegeleinrichtung gemäß der Ausführung nach 9 im Schnitt,
11 eine Siegeleinrichtung mit eingezeichnetem Feldlinienverlauf des Magnetfelds sowie
12-15 unterschiedliche Ausführungsformen des feldführenden Elements in einer perspektivischen Darstellung.

Eine Verpackungsmaschine 8 umfasst beispielsweise eine Packstoffrolle, auf der der zu verarbeitende Packstoff 10 aufgerollt ist. Die Verpackungsmaschine 8 kann beispielsweise als Schlauchbeutelmaschine ausgeführt sein. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine horizontale Schlauchbeutelmaschine, bei der die zu verpackenden Produkte 12 über eine Zuführung 14 horizontal zugeführt werden. Alternativ könnten aber auch vertikale Schlauchbeutelmaschinen zum Einsatz kommen, bei denen die zu verpackenden Produkte, oftmals rieselfähige Produkte, von oben dem Packstoffschlauch zugeführt werden. Auch weitere Verpackungsmaschinen 8 sind denkbar, bei denen Siegeleinrichtungen 18, 20 vorgesehen sind zur Siegelung eines Packstoffs 10 zu einer gewünschten Verpackung.
Der Packstoff 10 kommt gemeinsam mit dem Produkt 12 zu einer Formeinrichtung 16. Die Formeinrichtung 16 formt den Packstoff 10 zu einem Packstoffschlauch. Die Formeinrichtung 16 führt hierzu die beiden Packstoffränder 34, 36 des Packstoffs 10 zusammen rund um das zu verpackende Produkt 12. In einer Siegeleinrichtung 18 wird anschließend die Längsnaht ausgebildet, indem die Packstoffränder 34, 36 miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann die Längsnaht als Flossennaht ausgebildet sein. Es sind entsprechende Zuführmittel 33 ausgebildet, welche die Packstoffränder 34, 36 der Siegeleinrichtung 18 zuführen. Dies kann durch entsprechend angetriebene Rollen und Führungen erfolgen.
Nachdem die Siegeleinrichtung 18 die Längsnaht des Packstoffschlauchs gebildet hat, gelangt dieser mit den umhüllten Produkten 12 zu einer Siegeleinrichtung 20, insbesondere Quersiegeleinrichtung. Die Quersiegeleinrichtung 20 umfasst eine Siegelbacke 26 und einen Gegenhalter 31, die relativ zueinander bewegbar ausgebildet sind. Die Quersiegeleinrichtung 20 bildet die Quernaht des Packstoffschlauchs. In dem Gegenhalter 31 ist ein Trennmittel 19 integriert, welches aus dem endlosen Packstoffschlauch die Packungen mit den verpackten Produkten 12 abtrennt. Nach der Quersiegeleinrichtung 20 schließt sich eine mit einem Pfeil angedeutete Abgabeeinrichtung 21 an. Die insbesondere als Quersiegeleinrichtung ausgebildete Siegeleinrichtung 20 wird nun im Folgenden näher gezeigt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Siegeleinrichtung 20 ist in 2 dargestellt. Die Siegeleinrichtung 20 umfasst zumindest einen Spulenkern 24, um den eine Spule 25 gewickelt ist. Der Spulenkern 24 weist einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Eine Seite des Spulenkerns 24 ist unmittelbar benachbart zu dem zu siegelnden Packstoff 10 angeordnet. An dieser Seite des Spulenkerns 24 tritt das Magnetfeld aus bzw. ein und dringt durch den zu siegelnden Packstoff 10 hindurch zu einem gegenüberliegenden feldführenden Element 29. Die gegenüberliegende Seite des Spulenkerns 24 ist mit einem Magnetfeld führenden Element 28 verbunden, welches im Wesentlichen parallel zu dem Packstoff 10 verläuft. Die quer zum Packstoff 10 verlaufenden Seiten der Spule 25 bzw. des Spulenkerns 24 werden seitlich mit einem gewissen Abstand von Magnetfeld führenden Elementen 28 umgeben, die an der packstofffernen Seite in den parallel zum Packstoff 10 orientierten Teil des Magnetfeld führenden Elements 28 übergehen.
Im Ausführungsbeispiel weist das feldführende Element 29 zumindest einen Spalt auf, durch den das Trennmittel 19 bewegt werden kann zur Durchtrennung des gesiegelten Packstoffs 10. Entsprechend ist auch im Spulenkern 24 eine Ausnehmung angedeutet, in die das Trennmittel 19 eintauchen kann, um den Packstoff 10 komplett zu durchtrennen.
Weiterhin sind Magnetfeld führende Elemente 28 vorgesehen, die den Spulenkern 24 zumindest teilweise umgeben. Im Ausführungsbeispiel sind die Magnetfeld führenden Elemente 28 U-förmig ausgebildet und umgeben den Spulenkern 24 von drei Seiten (bezogen auf den gezeigten Querschnitt der 2). Lediglich an der Seite des Spulenkerns 24, die unmittelbar benachbart zum Packstoff 10 angeordnet ist und über die das magnetische Feld in den Packstoff 10 eingeleitet wird, ist kein Magnetfeld führendes Element 28 vorgesehen. Das Magnetfeld führende Element 28 besteht aus einem magnetisch gut leitenden Material. Beispielsweise handelt es sich hierbei um ein Ferrit-Element, vorzugsweise um Ferrit-Platten. Die Magnetfeld führenden Elemente 28 dienen der Abschirmung des magnetischen Felds bzw. der gezielten Leitung der magnetischen Feldlinien in der Nähe der Spule 25.
Der Induktor zur Erzeugung eines Magnetfelds besteht aus dem Spulenkern 24 und der Spule 25. Bei dem Spulenkern 24 handelt es sich bevorzugt um einen Ferritkern. Der Induktor wird zur Erstellung der Siegelnähte insbesondere in stationärem Kontakt verwendet. Während des Siegelprozesses erfolgt keine relative Bewegung zwischen Induktor (Spulenkern 24 mit Spule 25) und Packstoff 10. Der Induktor befindet sich auf der einen Seite des Packstoffs 10, das feldführende Element 29 auf der anderen Seite des Packstoffs 10.
Der Spulenkern 24 sowie die Spule 25 und/oder die Magnetfeld führenden Elemente 28 können Teil einer gestrichelt eingezeichneten Siegelbacke 26 sein. Siegelbacke 26 und Gegenhalter 31 lassen sich relativ zueinander bewegen, um mit dem Packstoff 10 zum Zwecke der Siegelung in Kontakt zu treten.
Das feldführende Element 29 bzw. die feldführenden Elemente 29 ist bzw. sind bevorzugt an dem Gegenhalter 31 der Siegeleinrichtung 20 angeordnet. Insbesondere sind sie an dem Gegenhalter 31 eingeschoben. Alternativ können sie auch anderweitig eingebracht sein. Die Schneidfunktion ist über ein Trennmittel 19 ebenfalls in dem Gegenhalter 31 untergebracht wie gestrichelt angedeutet.
Gemäß den 3-6 sind unterschiedliche Faltungsarten des Packstoffs 10 gezeigt, um einen Schlauchbeutel bzw. eine entsprechende Verpackung zu bilden. Insbesondere kann die Verpackung eine unterschiedliche Breite besitzen. Entsprechend lassen sich besonders bevorzugt die feldführenden Elemente 29 an die unterschiedlichen Verpackungsformen sowie Lage der Überlappungsbereiche oder Ähnliches anpassen.
Das feldführende Element 29 befindet sich - bezogen auf den Packstoff 10 - auf der gegenüberliegenden Seite des Induktors. Das feldführende Element 29 besteht bevorzugt aus Ferrit. Es können auch mehrere feldführende Elemente 29 vorhanden sein. Insbesondere kann über die variable Wahl der Geometrie der feldführenden Elemente 29 gezielt auf die Siegeleigenschaften des Packstoffs 10 Einfluss genommen werden. Insbesondere kann auf eine unterschiedliche Lagenzahl, wie sie sich beispielsweise bei Überlappungsnahten, Zwickelung, umgelegten Längssiegel-Flossen o.ä. ergeben kann, besonders variabel und flexibel durch entsprechende feldführende Elemente 29 reagiert werden wie dies beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 3-6 zum Ausdruck kommt. Auch die Form des feldführenden Elements 29 kann variieren. So könnte beispielsweise eine runde, eckige, rechteckige, dreieckige, gewellte oder ähnliche Form des feldführenden Elements 29 zum Einsatz kommen. Auch kann die Lage, die Dicke, die Position sowie die Anzahl des feldführenden Elements 29 angepasst werden, um die gewünschte Erwärmung zur sicheren Versiegelung insbesondere mehrlagiger Verpackungen zu erreichen.
Auch der Abstand zwischen dem Induktor und dem feldführenden Element 29 bzw. den feldführenden Elementen 29 kann zwischen oder während der Siegelprozesse verändert werden. Auch das Bewegungsprofil bzw. die Bewegung in entgegengesetzter Richtung der Bewegung des Packstoffs 10 und/oder die Lage und/oder die Positionierung des feldführenden Elements 29 kann zwischen und während der Siegelprozesse verändert werden.
Mit Blick auf die Ausführungsbeispiele gemäß den 3-5 ist das feldführende Element 29 bevorzugt dort anzuordnen, wo sich zumindest eine Naht 11 bzw. Überlappung des Packstoffs 10 befindet. Damit wird das magnetische Feld besonders über die Nahtbereiche geführt.
Gemäß 7 erstreckt sich die Siegeleinrichtung 20 rechteckförmig. Auch wenn die Stirnseite der Siegelbacke 26 ebenfalls mit einem Magnetfeld führenden Element 28 versehen ist, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit dieses Element 28 durchsichtig ausgeführt, um die im Inneren der Siegelbacke 26 befindliche Spule 25 sichtbar zu machen. Die im Inneren der Siegelbacke 26 verlaufende Spule 25 ist mit im Wesentlichen parallel zu dem zu siegelnden Packstoff 10 orientierten Wicklungen versehen, die um den Spulenkern 24 gewickelt sind. Die Magnetfeld führenden Elemente 28 umgeben die Spule 24 bei der gewählten rechteckförmigen Ausprägung auf fünf Seiten. Lediglich die Seite, die benachbart zu dem zu siegelnden Packstoff 10 angeordnet ist, ist nicht von einem Magnetfeld führenden Element 28 umgeben. An dieser Stelle ist zumindest ein Siegelprofil 38 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei in der Mitte voneinander getrennte Siegelprofile 38 der Siegelbacke 26 angeordnet. Bei dem Siegelprofil 38 handelt es sich beispielsweise um ein 3-Steg-Profil. Prinzipiell ist das Siegelprofil 38 je nach gewünschter Anwendung beliebig auszubilden. Das Siegelprofil 38 ist an der Unterseite des Magnetfeld führenden Elements 28 angeordnet bzw. mit diesem verbunden. Das Siegelprofil 38 ist außerdem mit dem Spulenkern 24 verbunden. Hierbei ist das Siegelprofil 38 so zu wählen, dass sich nicht an dieser Stelle der magnetische Kreis schließt. Alternativ könnte das Siegelprofil 38 nur mit dem Spulenkern 24 verbunden sein. Eventuell könnte das Siegelprofil 38 auch nicht durchgängig ausgebildet sein und beispielsweise zweiteilig ausgebildet sein. Ein Teil könnte dann mit dem Magnetfeld führenden Element 28, der andere Teil mit dem Spulenkern 24 verbunden sein.
In entsprechender Weise ist auch an dem Gegenhalter 31 an dessen Oberfläche ein Siegelprofil 39 vorgesehen. Im geschlossenen Zustand der Siegeleinrichtung 20 wirkt das Siegelprofil 39 des Gegenhalters 31 mit dem Siegelprofil 38 der Siegelbacke 26 zusammen. Das Siegelprofil 38 ist magnetisch nicht leitend ausgebildet. Hierbei kann das Siegelprofil 39 mit dem feldführenden Element 29 verbunden sein.
Wie im Schnitt gemäß 8 gut sichtbar besteht der Spulenkern 24 aus zwei Platten, vorzugsweise Ferrit-Platten. Zwischen diesen beiden Platten ist ein Spalt ausgebildet. Dieser Spalt dient beispielsweise der Aufnahme des Trennmittels 19 im geschlossenen Zustand der Siegeleinrichtung 20. Diese Anordnung ist insbesondere aus fertigungstechnischer Hinsicht besonders günstig, da auf Standard-Platten bzw. Standard-Ferrit-Platten zurückgegriffen werden kann. Der Zwischenraum ist entweder mit Luft oder aber mit Kunststoff versehen, soweit dies die Aufnahme des Trennmittels 19 nicht behindert.
In 8 ist zudem gestrichelt ein alternativer Querschnitt des Magnetfeld führenden Elements 28 eingezeichnet. So läuft das Magnetfeld führende Element 28 in Richtung zum Packstoff 10 mit einer Fase 30 aus, d.h nicht senkrecht zur Oberfläche des Packstoffs 10, sondern mit einem gewissen von 90° abweichendem Winkel. Diese Fase 30 an den äußeren Ferriten bzw. Teilen des Magnetfeld führenden Elements 28 führt zu einer Konzentration des elektrischen Feldes. Über diese angepasste Geometrie mittels der Fase 30 kann das Erwärmungsbild in dem Packstoff 10 gesteuert werden.
Das Ausführungsbeispiel der 9 und 10 unterscheidet sich von demjenigen der 7 und 8 darin, dass nun ein Trennmittel 19 vorgesehen ist. Im geschlossenen Zustand taucht es in den Spalt, der in dem Spulenkern 24 vorgesehen ist, ein. Beispielhaft ist das Trennmittel 19 mit einer Welle verbunden, die entsprechend zum Abtrennen des gesiegelten Packstoffschlauchs bewegt werden kann.
Außerdem sind in den Ausführungsbeispielen der 9 und 10 feldführende Elemente 29 eingezeichnet. Die feldführenden Elemente 29 befinden sich unterhalb der Siegelprofile 39 des Gegenhalters 31. Sie erstrecken sich im Wesentlichen über die Breite des Siegelprofils 39.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 sind die typischen Feldlinienverläufe eingezeichnet. Im Wesentlichen verlaufen die Feldlinien 44 in dem Spulenkern 24, über das mit dem Spulenkern 24 verbundene obere Magnetfeld führende Element 28 jeweils nach außen und entlang des beabstandet und parallel zur Außenseite der Spule 25 verlaufenden weiteren Magnetfeld führenden Elements 28 über das eine Siegelprofil 38 durch den Packstoff 10 hindurch zum weiteren Siegelprofil 39 zum feldführenden Element 29. Von dort gelangen die Feldlinien 44 wieder über die Siegelprofile 39 bzw. 38 zurück zum Spulenkern 24. Der Spulenkern 24 ist ebenfalls an den geeigneten Stellen mit dem Siegelprofil 38 verbunden. Weiterhin exemplarisch eingezeichnet sind feldfreie Zonen 42, in denen im Wesentlichen kein Magnetfeld existiert.
Deshalb sind die Magnetfeld führenden Elemente 28 in der beschriebenen Weise angeordnet und vorgesehen.
In den 12-15 sind unterschiedliche perspektivische Ansichten des feldführenden Elements 29 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 ist das feldführende Element 29 als Quader ausgebildet, insbesondere stabförmig, der sich über die gesamte Länge der Quersiegelung erstreckt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 13 ist das feldführende Element 29 wiederum als Quader ausgebildet, weist jedoch zwei Ausnehmungen 50 auf. Dadurch bildet sich eine Form aus mit drei Schenkeln. Das Ausführungsbeispiel gemäß 14 umfasst wiederum eine quaderförmige Struktur mit zwei Ausnehmungen 50 ähnlich wie bei 13. Darüber hinaus sind vorzugsweise zwei Abschrägungen 52 bzw. Anfasungen vorgesehen, die die Oberflächen der Ausnehmungen 50 mit den beiden äußeren Schenkeln des feldführenden Elements 29 verbinden. Das feldführende Element 29 des Ausführungsbeispiels nach 15 besteht aus mehreren aneinandergereihten Elementen 54. Durch die gezeigten Ausführungsbeispiele 12-15 wird der Feldlinienverlauf in Richtung zum Packstoff 10 weiter verbessert. Dadurch kann die Qualität der Siegelung weiter erhöht werden.
Die Siegeleinrichtung 20 arbeitet als Induktionssiegeleinrichtung. Hierzu ist die Spule 25 in bekannter Weise mit einer Hochfrequenzstromquelle verbunden, so dass Kurzschlussströme und somit Wärme im zu versiegelnden Packstoff 10 erzeugt wird. Die Frequenzbereiche liegen beispielsweise in der Größenordnung zwischen 20 und 120 kHz, vorzugsweise im Bereich 30-40 kHz. Hierzu besteht das Verpackungsmaterial bzw. der Packstoff 10 beispielsweise aus wenigstens einer leitfähigen Schicht und einer Polymerschicht. So könnte das Verpackungsmaterial beispielsweise eine Aluminiumschicht umfassen. Werden die Spulen 25 bestromt, so entsteht ein magnetisches Feld, das sich durch den magnetischen Fluss im Spulenkern 24 ausbreitet. Der magnetische Kreis schließt sich über die feldführenden Elemente 29 und über die Magnetfeld führenden Elemente 28 entlang der geleiteten Feldlinien 44, die wieder in das andere Ende des Induktors ein- bzw. austreten.
Die beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Siegelung eines Packstoffs 10, insbesondere bei Verpackungsmaschinen 8, besonders bevorzugt bei Schlauchbeutelmaschinen. Die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2002/060759 [0002]
US 2005/0133496 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Versiegeln eines Packstoffs (10), umfassend zumindest eine Siegeleinrichtung (20) mit zumindest einer Siegelbacke (26) und zumindest einem Gegenhalter (31), die relativ zueinander bewegbar ausgebildet sind, wobei die Siegeleinrichtung (20) zumindest eine Spule (25) mit einem Spulenkern (24) umfasst zur Erzeugung eines Magnetfelds, welches zur Siegelung durch den zu versiegelnden Packstoff (10) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Magnetfeld führendes Element (28) vorgesehen ist, das die Spule (25) zumindest teilweise umgibt zur Führung des Magnetfelds der Spule (25) zum zu versiegelnden Packstoff (10).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein feldführendes Element (29) zur Beeinflussung des Magnetfelds vorgesehen ist, wobei zwischen Spule (25) und dem feldführenden Element (29) der zu versiegelnde Packstoff (10) anordenbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Siegelprofil (38,39) vorgesehen ist, wobei das Siegelprofil (38) mit dem Magnetfeld führenden Element (28) und/oder dem Spulenkern (24) und/oder dem feldführenden Element (29) verbunden ist und/oder wobei das Siegelprofil (38) zwischen dem Magnetfeld führenden Element (28) und dem Packstoff (10) anordenbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (25) und/oder das Magnetfeld führende Element (28) und/oder das feldführende Element (29) an der Siegelbacke (26) oder an dem Gegenhalter (31) angeordnet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld führende Element (28) zumindest teilweise einen U-förmigen Querschnitt und/oder eine Fase (30) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld führende Element (28) die Spule (25) von fünf Seiten umgibt und in Richtung zum Packstoff (10) geöffnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld führende Element (28) mit dem Spulenkern (24) verbunden ist, insbesondere an einer dem Packstoff (10) fernen Seite.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (24) zumindest einen Spalt umfasst insbesondere zur Aufnahme eines Trennmittels (19).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld führende Element (28) und/oder das feldführende Element (29) und/oder der Spulenkern aus einem magnetisch leitenden Material, insbesondere einem weichmagnetischen Material, besonders bevorzugt aus einem Ferrit, besonders bevorzugt aus zumindest einer Ferritplatte, besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feldführende Element (29) quaderförmig, insbesondere stabförmig, ausgebildet ist und/oder zumindest eine Ausnehmung (50) und/oder zumindest eine Abschrägung (52) und/oder mehrere Elemente (54) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (24) zumindest eine Platte, vorzugsweise zwei Platten, insbesondere eine Ferritplatte, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das feldführende Element (29) an dem Gegenhalter (31) oder der Siegelbacke (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei feldführende Elemente (29) vorgesehen sind, insbesondere an einem Nahtbereich (11) bzw. an einem mehrlagigen Bereich des zu versiegelnden Packstoffs (10).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feldführende Element (29) fest mit dem Gegenhalter (31) oder der Siegelbacke (26) verbunden ist und/oder in den Gegenhalter (31) oder in die Siegelbacke (26) einschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Windungen der Spule (25) im Wesentlichen parallel zum zu versiegelnden Packstoff (10) ausgebildet sind.