DE102018206859A1 - Auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul und Verfahren zum Schweißen verstärkender Längsfalten in Verpackungsfolie innerhalb einer Verpackungsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Ein auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul beinhaltet eine Ultraschall-Wandleranordnung (4) mit einem Horn (5) und einem Amboss (7). Das Modul umfasst ein Bauteil (1), das mit einer Führungsbahn (8) in einer Gegenführungsbahn (18) am Rahmen (10) eines Füllrohres (14) versehen ist. Ein Verriegelungselement (11) fixiert das Bauteil (1) und den Rahmen (10) in einer festen Position relativ zueinander.
Das Bauteil (1) ist mit einem Element (2) zur linearen Bewegung eines Gleitschlittens (3) und einem verstellbaren Anschlag (6) versehen, der die Bewegung des Schlittens (3) beschränkt. Die Ultraschall-Wandleranordnung (4) ist fest am Schlitten (3) angebracht, wohingegen der Amboss (7) am Bauteil (1) befestigt ist. Der Rahmen (10) kann einen verstellbaren Anschlag (9) beinhalten, um das Bauteil (1) in einer definierten Position zu fixieren, wenn das Bauteil in die Gegenführungsbahn (18) eingeführt wird.
Das Modul wird mit den folgenden Schritten ersetzt:
- Entfernen eines ersten, mit Modulen (13) ausgestattenen Füllrohres (14) aus der Verpackungsvorrichtung,
- Entriegeln der Verriegelungselemente (11) und Herausschieben der Module (13) aus der Gegenführungsbahn (18) auf dem ersten Füllrohr (14),
- Einschieben der Module (13) ganz in die Gegenführungsbahn (18) auf einem zweiten Füllrohr (14),
- Einbringen des zweiten, mit Modulen (13) ausgestatteten Füllrohres (14) in die Verpackungsvorrichtung.
Das Bauteil (1) ist mit einem Element (2) zur linearen Bewegung eines Gleitschlittens (3) und einem verstellbaren Anschlag (6) versehen, der die Bewegung des Schlittens (3) beschränkt. Die Ultraschall-Wandleranordnung (4) ist fest am Schlitten (3) angebracht, wohingegen der Amboss (7) am Bauteil (1) befestigt ist. Der Rahmen (10) kann einen verstellbaren Anschlag (9) beinhalten, um das Bauteil (1) in einer definierten Position zu fixieren, wenn das Bauteil in die Gegenführungsbahn (18) eingeführt wird.
Das Modul wird mit den folgenden Schritten ersetzt:
- Entfernen eines ersten, mit Modulen (13) ausgestattenen Füllrohres (14) aus der Verpackungsvorrichtung,
- Entriegeln der Verriegelungselemente (11) und Herausschieben der Module (13) aus der Gegenführungsbahn (18) auf dem ersten Füllrohr (14),
- Einschieben der Module (13) ganz in die Gegenführungsbahn (18) auf einem zweiten Füllrohr (14),
- Einbringen des zweiten, mit Modulen (13) ausgestatteten Füllrohres (14) in die Verpackungsvorrichtung.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul zum Schweißen verstärkender Längsfalten in Verpackungsfolie innerhalb einer Verpackungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Verwendung des auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls gemäß den Merkmalen des Verfahrensanspruchs
4 . - Die Erfindung ist dem technischen Gebiet der Maschinen, Apparate und Geräte zum Verpacken von Erzeugnissen, Materialien oder Halbfertigprodukten zuzuordnen. Die Erfindung kann sowohl mit vertikal arbeitenden als auch mit horizontal arbeitenden Form-Füll-Schließ-Flachfolien-Verpackungsmaschinen verwendet werden.
- Bei der Verpackung von Erzeugnissen, Materialien oder Halbfertigprodukten oder dgl. in schlauchförmigen Beuteln mittels Verpackungsmaschinen ist es häufig erforderlich, derartige Beutel mit Längsfalten zu verstärken. Beutel mit derartigen Falten behalten zuverlässig und wirksam ihre Form bei. Diese Beutel enthalten normalerweise zwei, drei oder vier verstärkende Längsfalten.
- In Verpackungsmaschinen werden verstärkende Längsfalten mittels Formelementen geformt und mittels verschiedenartiger elektrisch erhitzter Schweißmodule oder Ultraschall-Schweißmodulen geschweißt.
- Ein Vorteil von Ultraschall-Schweißmodulen gegenüber elektrisch erhitzten Schweißmodulen besteht in ihrer geringen Größe. Folglich erhöht ihre Verwendung in einer Form-Füll-Schließ-Flachfolien-Verpackungsmaschine nicht die Gesamtaufbauhöhe der Vorrichtung oder die Fallhöhe des Erzeugnisses oder Materials, wodurch andernfalls das Erzeugnis oder Material möglicherweise einem höheren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich Ultraschall-Schweißmodule leichter um das Füllrohr anordnen lassen, wodurch Füllrohre mit optimalen Querschnitten verwendet werden können und Probleme aufgrund eines Staus von Erzeugnissen oder Materialien im Füllrohr weitgehend vermieden oder ganz beseitigt werden.
- Zu den Nachteilen von Ultraschall-Schweißvorrichtungen zählen ihr höherer Preis, die Notwendigkeit zur genauen gegenseitigen Ausrichtung der Schweißwerkzeuge, d. h. des Horns und des Ambosses, und die Notwendigkeit der präzisen Anordnung besagter Ultraschall-Schweißmodule in Bezug auf das Füllrohr und die Formelemente. Die erfindungsgemäße Lösung beseitigt diese Nachteile in erheblichem Maße.
- Das Wesen und der wesentliche Kern der Erfindung bestehen in der Ausbildung eines auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls zum Schweißen verstärkender Längsfalten in Verpackungsfolie innerhalb einer Verpackungsvorrichtung. Insbesondere liefert die Erfindung eine Ausführungsvariante für besagte, um das Füllrohr angeordnete Module sowie das Verfahren zu ihrer Verwendung oder, genauer gesagt, das Verfahren zu deren Austausch bzw. zu deren Auswechslung.
- Das auswechselbare Ultraschall-Schweißmodul umfasst eine standardmäßige Ultraschall-Wandleranordnung mit einem Horn. Das Horn ist gegenüber einem Amboss ausgerichtet, und der Pfad der zu schweißenden Folie verläuft zwischen ihnen. In dieser Anordnung kann das Horn gegenüber dem Amboss mit wiederholbarer Genauigkeit angepasst werden und dadurch störungsfrei arbeiten.
- Das Modul umfasst weiterhin auch ein mit einer Führungsbahn versehenes Bauteil zur Führung einer Gleitbewegung entlang einer Achse innerhalb der am Rahmen des Füllrohres angeordneten Gegenführungsbahn. Eine besondere Ausführungsform der Gegenführungsbahn beinhaltet eine geformte Rille mit einem offenen Ende, damit die Führungsbahn des Bauteils mit einer analogen Form hinein- und herausgleiten kann. Die Führungsbahn des Bauteils wird vollständig in die Gegenführungsbahn eingeführt oder eingefügt.
- Das Bauteil und/oder der Rahmen umfassen ein Verriegelungselement, welches das Bauteil und den Rahmen in einer festen Position relativ zueinander fixiert. Das Verriegelungselement kann die Form einer Schraube oder eines Klemmverbinders annehmen. Das Bauteil ist ferner mit einem Element zur linearen Bewegung eines Gleitschlittens sowie mit einem verstellbaren Anschlag versehen, der die Bewegung des Schlittens beschränkt oder, genauer gesagt, seine Endposition definiert. Das Element zur linearen Bewegung des Schlittens kann insbesondere einen Pneumatikzylinder, einen Servoantrieb mit einer Gewindestange oder eine ähnliche Vorrichtung beinhalten. Eine weniger vorteilhafte, aber funktionierende Lösung beinhaltet eine handbetriebene Vorrichtung, z. B. eine handbetriebene Gewindestange. Die Ultraschall-Wandleranordnung ist fest am Schlitten angebracht, wohingegen der Amboss am Rahmen befestigt ist. Die Energieversorgung und/oder Energie- und/oder Medienübertragung, ggf. auch eine Signalübertragung für das Modul erfolgt/erfolgen über einen kombinierten Steckverbinder mit einem Kabel. Die lineare Bewegung des Schlittens mit der Ultraschall-Wandleranordnung hinsichtlich des Ambosses ist bei Reparaturarbeiten oder bei der Einführung neuer Folie besonders erwünscht. Dank des Prinzips des Ultraschallschweißens ist das Modul nicht heiß und es besteht keine Gefahr einer unerwünschten Beschädigung der Folie; es ist daher nicht notwendig, das Modul nach Beendigung des Schweißens zu öffnen.
- Vorzugsweise enthält der Rahmen einen verstellbaren Anschlag, um das Bauteil in einer definierten Position zu fixieren, wenn das Bauteil in die Gegenführungsbahn eingeführt wird. Dies ist wichtig, um eine korrekte Position des Moduls hinsichtlich des Füllrohres zu erzielen. Wenn kein verstellbarer Anschlag bereitgestellt ist, kann das Ende der Gegenführungsbahn die Position des eingeführten Bauteils bestimmen. Dies ist allerdings nur dann möglich, wenn die Berührungsflächen der Führungsbahn und ihrer Gegenführungsbahn (genauer gesagt, des Bauteils und des Rahmens) mit hoher Präzision hergestellt wurden.
- Eine derartige Anordnung ermöglicht es, das auswechselbare Ultraschall-Schweißmodul mit wiederholbarer Genauigkeit gegenüber dem Füllrohr und den Formelementen anzupassen, und kann dadurch zur Herstellung verschiedener Beutelformate vom Anwender mit mehreren Füllrohren verwendet werden. Die spezifische Anordnung auswechselbarer Ultraschall-Schweißmodule um das Füllrohr sowie ihre Anzahl sind von der gewünschten Querschnittsform des Beutels und von der Querschnittsform des Füllrohres abhängig und sollen nicht Gegenstand dieser Erfindung sein.
- Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen die Verwendung kostenintensiver Ultraschall-Schweißmodule mit einer neuen und effektiven Methode gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung dieses auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls oder, genauer gesagt, ein Verfahren zu seinem Austausch zwischen verschiedenen Füllrohren. Die Anzahl der Füllrohre ist nicht begrenzt. Die Vorgehensweise umfasst die folgenden Schritte:
- - Entfernen eines vollständigen ersten, mit Formelementen und auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen ausgestatteten Füllrohres aus einer Verpackungsvorrichtung,
- - Entriegeln der Verriegelungselemente und Herausschieben der auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodule aus der Gegenführungsbahn am Rahmen des ersten Füllrohres,
- - Einschieben der auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodule ganz in die Gegenführungsbahn an einem zweiten Füllrohr und
- - Einbringen des zweiten, mit Formelementen und auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen ausgestatteten Füllrohres in die Verpackungsvorrichtung.
- Der Anschlag in der Gegenführungsbahn am Füllrohrrahmen ist vorzugsweise in Form eines verstellbaren Anschlags ausgebildet.
- Ein Ausführungsbeispiel der hier vorgestellten Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
-
1 die Ausbildung eines auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls in einer Seitenansicht, wobei der Rahmen im Längsschnitt gezeigt ist, -
2 in einer Seitenansicht die Position des Moduls im Füllrohrrahmen und -
3 eine Detailansicht der2 , welche die Ausgestaltung des rechten auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls sowie einen Teil des Rahmens zeigt. - Ein in den
1 bis3 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls13 und seiner Position in einem Rahmen10 eines Füllrohres14 enthält ein Bauteil1 . Fest am Bauteil1 angebracht befindet sich ein Element2 zur linearen Bewegung eines Gleitschlittens3 . Auf dem Schlitten3 sicher befestigt befindet sich eine Ultraschall-Wandleranordnung4 , so dass das Horn5 der Ultraschallschweiß-Wandleranordnung4 gegenüber dem Amboss7 ausgerichtet ist. Der Amboss7 ist am Bauteil1 befestigt. Die Bewegung des Schlittens3 mit der Ultraschallschweiß-Wandleranordnung4 wird durch einen verstellbaren Anschlag6 des Schlittens3 beschränkt. Das Bauteil1 beinhaltet eine Führungsbahn8 . Die Führungsbahn8 des Ultraschall-Schweißmoduls13 wird in die Gegenführungsbahn18 der Führungsbahn8 eingeführt, wobei die Gegenführungsbahn18 Bestandteil des Rahmens10 des Füllrohres14 ist. Die genaue Arbeitsstellung des auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls13 in Bezug auf das Füllrohr14 und die Formelemente16 wird durch einen verstellbaren Anschlag9 des Bauteils1 bestimmt und durch ein Verriegelungselement11 gesichert. Das auswechselbare Ultraschall-Schweißmodul13 ist mit einem kombinierten Steckverbinder12 ausgestattet. - Ein erfindungsgemäßes Verfahrensbeispiel zur Verwendung von auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen
13 umfasst beim Austausch zwischen Füllrohren14 die folgenden Arbeitsschritte: - - Entfernen eines vollständigen, mit Formelementen
16 und auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen13 ausgestatteten Füllrohres14 aus einer Verpackungsvorrichtung, - - Entriegeln der Verriegelungselemente
11 und Herausschieben der auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodule13 aus der Gegenführungsbahn18 auf die Führungsbahn8 , - - Einschieben der auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodule
13 ganz bis zum Anschlag9 in die Gegenführungsbahn18 auf die Führungsbahn8 am zweiten Füllrohr14 , - - Einbringen des zweiten, mit auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen
13 ausgestatteten Füllrohres14 in die Verpackungsvorrichtung. - Ein Ausführungsbeispiel ist aus den
1 ,2 und3 klar ersichtlich. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bauteil
- 2
- Element, Element zur linearen Bewegung des Schlittens
- 3
- Schlitten
- 4
- Ultraschall-Wandleranordnung, Ultraschallschweiß-Wandleranordnung
- 5
- Horn
- 6
- verstellbarer Anschlag des Schlittens
- 7
- Amboss
- 8
- Führungsbahn
- 9
- verstellbarer Anschlag
- 10
- Rahmen
- 11
- Verriegelungselement
- 12
- kombinierter Steckverbinder
- 13
- auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul, austauschbares Ultraschall-Schweißmodul,
- 14
- Füllrohr
- 15
- Verpackungsfolie
- 16
- Formelement
- 17
- Verstärkungsfalte
- 18
- Gegenführungsbahn
Claims (5)
- Auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul zum Schweißen verstärkender Längsfalten in Verpackungsfolie innerhalb einer Verpackungsvorrichtung, umfassend eine Ultraschall-Wandleranordnung (4) mit einem Horn (5), wobei das Horn (5) gegenüber einem Amboss (7) ausgerichtet ist und der Pfad der zu schweißenden Folie zwischen ihnen verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem ein mit einer Führungsbahn (8) ausgestattetes Bauteil (1) zur Führung einer Gleitbewegung entlang einer Achse innerhalb einer an einem Rahmen (10) eines Füllrohres angeordneten Gegenführungsbahn (18) zur Führungsbahn (8) enthält, wo das Bauteil (1) und/oder der Rahmen (10) ein Verriegelungselement (11) aufweist, welches das Bauteil (1) und den Rahmen (10) in einer festen Position relativ zueinander fixiert, und das Bauteil (1) mit einem Element (2) zur linearen Bewegung eines Gleitschlittens (3) und einem verstellbaren Anschlag (6) versehen ist, um die Bewegung des Schlittens (3) einzuschränken, wobei die Ultraschall-Wandleranordnung (4) fest am Schlitten (3) angebracht und der Amboss (7) am Bauteil (1) befestigt ist.
- Auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) einen verstellbaren Anschlag (9) aufweist, um das in die Gegenführungsbahn (18) eingeführte Bauteil (1) zur Führungsbahn (8) in einer definierten Position zu fixieren. - Auswechselbares Ultraschall-Schweißmodul gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) einen verstellbaren Anschlag (9) aufweist, um das in die Gegenführungsbahn (18) eingeführte Bauteil (1) in Bezug auf oder gegenüber der Führungsbahn (8) in einer definierten Position zu fixieren. - Verfahren zur Verwendung des auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls gemäß einer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austausch zwischen Rohren (14) die folgenden Schritte umfasst: - Entfernen eines ersten vollständigen, mit Formelementen (16) und auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen (13) ausgestatteten Füllrohres (14) aus einer Verpackungsvorrichtung, - Entriegeln der Verriegelungselemente (11) und Herausschieben der auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodule (13) aus der Gegenführungsbahn (18) zur Führungsbahn (8) am Rahmen (10) des ersten Füllrohres (14), - vollständiges Einschieben der auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodule (13) in die Gegenführungsbahn (18) zur Führungsbahn (8) eines zweiten Füllrohres (14), - Einbringen des zweiten, mit Formelementen (16) und auswechselbaren Ultraschall-Schweißmodulen (13) ausgestatteten Füllrohres (14) in die Verpackungsvorrichtung.
- Verfahren zur Verwendung des auswechselbaren Ultraschall-Schweißmoduls gemäß
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in der Gegenführungsbahn (18) zur Führungsbahn (8) am Rahmen (10) des Füllrohrs (14) ein verstellbarer Anschlag (9) ist.
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