DE10217397A1

DE10217397A1 - Verfahren zum Befüllen von Säcken

Info

Publication number: DE10217397A1
Application number: DE2002117397
Authority: DE
Inventors: Konrad Tetenborg; Hans-Ludwig Vos
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: DE10217397B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Säcken (58) mit einer Vorrichtung mit mehreren Greiferzangenpaaren (44, 57, 76, 80), von denen zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80) während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack berühren und einer Steuervorrichtung, welche den Befüll- und Transportprozess der Säcke steuert, die Steuervorrichtung eines (76) der zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80), welche während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack berühren, so steuert, dass das zumindest eine Greiferzangenpaar (76) innerhalb zumindest einer Zeitspanne während des Befüllprozesses zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen hindurchgleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die gattungsgemäße Abfüllung von Säcken erfolgt mit den verschiedensten Vorrichtungen. Oft wird der zu befüllende Sack während des Abfüllprozesses von einer Mehrzahl von Greiferzangenpaaren erfasst.
Eine Untergruppe innerhalb der Abfüllmaschinen bilden die sogenannten FFS- Maschinen. Hierbei steht das Kürzel FFS für Form Fill and Seal, so dass ein besonderes Kennzeichen der Arbeitsweise dieser Maschinen in der Verschweißung der Säcke nach dem Befüllprozess liegt.
Eine solche Vorrichtung ist unter anderem aus der DE 199 36 660 A1 bekannt. Dort wird ein mit einer Bodenschweißnaht versehener Schlauchabschnitt aus thermoplastischem Kunststoff in einer Füllstation mit Füllgut befüllt. Dazu werden zunächst die Zangen eines Greiferzangenpaares aufeinander zu bewegt und unter Verwendung von Saugern der Schlauchabschnitt zum Zwecke des Absenkens eines Fülltrichters geöffnet. Noch vor dem Beginn des Befüllvorganges greift ein zweites Greiferzangenpaar an den Sack an.
Wenn jedoch beim Befüllen von Säcken die verschiedenen Greiferzangenpaare den Sack berühren, kann das Sackmaterial zwischen den Greiferzangenpaaren vor allem während des Befüllvorgangs anderen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein als das restliche Sackmaterial. Die sich in dem Sackmaterial bildenden mechanischen Spannungsgradienten bringen eine Reihe von Nachteilen mit sich. So kann das Sackmaterial in unterschiedlicher Weise gedehnt werden, was insbesondere zu eine Beeinträchtigung des optischen Erscheinungsbildes des Sackes führt.
Auch die Weiterverarbeitung der Säcke, die in FFS-Maschinen in erster Linie in dem Verschließen der Säcke durch Verschweißen besteht, kann erheblich beeinträchtigt werden. Lässt beispielsweise eines der Greiferzangenpaare den Sack nach dem Befüllprozess los, entspannt sich das Material wieder, so dass sich der obere Sackrand verzieht. Wenn dieser verzogene Sackrand verschweißt wird, entsteht eine ungerade Schweißnaht, die in jedem Fall optisch unschön ist und sogar Undichtigkeiten aufweisen kann.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein gattungsgemäßes Verfahren vorzuschlagen, welches die Bildung von mechanischen Spannungsgradienten in dem Sackmaterial während der Befüllung verhindert.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst dass die in der Maschine vorhandene Steuervorrichtung zumindest eines (76) der zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80), welche während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack berühren, so steuert, dass das zumindest eine Greiferzangenpaar (76) innerhalb zumindest einer Zeitspanne während des Befüllprozesses zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen hindurchgleitet.
Dadurch wird gewährleistet, dass bei dem Befüllprozess keine Spannungsgradienten mehr aufgrund der mechanischen Belastung entstehen können. Vielmehr wird das Sackmaterial während des Befüllprozesses gleichmäßig belastet.
Vorteilhafterweise wird das Greiferzangenpaar, durch dessen Zangen das Sackmaterial hindurchgleiten soll, zunächst mit großer Kraft und damit großer Geschwindigkeit geschlossen. Zu oder unmittelbar nach Beginn des Füllprozesses wird die die Zangen schließende Kraft herabgesetzt oder gar weggenommen, so dass sie das Hindurchgleiten des Sackmaterials erlauben. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn nach Beendigung des Füllprozesses die Zangen des vorgenannten Greiferzangenpaares wieder mit großer Kraft verschlossen werden. Dann kann dieses Greiferzangenpaar unmittelbar den Abtransport des Sackes übernehmen.
In diesem Zusammenhang ist es von großem Vorteil die Steuerung der Schließkraft der Zangen abhängig von dem Füllstand des Sackes zu regeln. Die dazu notwendige Messung desselben kann vorteilhafterweise durch Wiegevorrichtungen und/oder optische Sensoren vorgenommen werden. Insbesondere bei bekanntem und gleichmäßigem Verlauf des Füllprozesses ist auch eine Errechnung des Füllstandes als Funktion der Zeit denkbar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, den Zeichnungen und der gegenständlichen Beschreibung.
Die einzelnen Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung
Fig. 2 eine der Fig. 3 entsprechenden vergrößerte Ansicht eines Teiles der Füllstation und der zweiten Schweißstation
Fig. 3 eine Detailansicht der Füllstation in einer um 90° gedrehten Ansicht bezogen auf die Ansicht in Fig. 2 und
Fig. 4 einer der Fig. 3 entsprechende vergrößerte Ansicht der die Sackabschnitte taktweise transportierenden Greiferzangenpaare
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit verhältnismäßig kurzer Baulänge zum Herstellen, Befüllen, Verschließen und Abfördern von Säcken aus thermoplastischem Kunststoff, bei der sämtliche Bearbeitungsstationen in einem einzigen Maschinengestell angeordnet sind. An ein Ende des Maschinengestells ist an den Seitenteilen eine Abrolleinrichtung 16 für eine zu einer Vorratsrolle aufgewickelten Schlauchfolienbahn aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise mit Seitenfalten, angeordnet, in die eine Schlauchfolienrolle 18 eingehängt ist. Die von der Schlauchfolienrolle 18 abgezogene Schlauchfolienbahn 20 wird durch ein Vorzugswalzenpaar 22 über Umlenkrollen taktweise vorgezogen. Zwischen Umlenk- oder Leitwalzen 24, 26 wird die von der Vorratsrolle 18 abgezogene Schlauchfolienbahn von einer Pendelwalze 28 zu einer Bahnschlaufe ausgezogen, die einen Bahnspeicher bildet, aus dem die taktweise vorgezogene Schlauchfolienbahn abgezogen wird und der sich während der Stillstandphasen der Schlauchfolienbahn 20 dadurch wieder füllt, dass die Pendelwalze 28 einen so großen Abschnitt von der Vorratsrolle 18 abzieht, dass die Schlaufe wieder ihre die Abschnittlänge speichernde Länge erhält. Die Pendelwalze 28 ist zwischen zwei im Maschinengestell gelagerten Hebeln 30 gelagert, die taktweise von einem Pneumatikzylinder 32 aus ihrer eingeschwenkten in ihre dargestellte ausgeschwenkte Stellung verschwenkt wird.
Das Vorzugswalzenpaar 22 zieht die über die Umlenkrolle 32 ablaufende Schlauchfolienbahn 20 in vertikaler Richtung vor und schiebt diese zwischen einer Querschweiß- und Quertrenneinrichtung 34 hindurch. Diese Querschweiß- und Quertrenneinrichtung weist in an sich bekannter Weise zwei zusammenwirkende Schweißbacken und ein Schneidmesser auf.
Anhand der Fig. 4 kann das Transportsystem für die zu befüllenden und befüllten Säcke erläutert werden. An gestellfest gelagerten Lenkern 36, 38 ist unter Ausbildung eines Vier-Gelenk-Systems ein eine Koppel bildender Träger 40 gelagert, der mit einem schräg auskragenden Kragstück 42 verbunden ist, an dem seitlich unterhalb der Öffnungsränder der Schlauchabschnitte ein erstes Greifzangenpaar 44 angeordnet ist, das durch die dargestellten Greifbacken angedeutet ist. An dem Lenker 38 ist eine Kurbelstange 46 angelenkt, die von einer von einem Getriebemotor 48 angetriebenen Kurbel 50 hin- und herbewegt wird. Dabei ist die Schwenkbewegung des Trägers 40 so groß, dass das den Sackabschnitt 58 unterhalb der Querschweiß- und Quertrenneinrichtung 34 erfassende Greifzangenpaar 44 den Sackabschnitt um eine Taktlänge entlang des Kreisbogens 52 in eine Übergabestation 54fördert, in der die Greifzangen 44 den Sackabschnitt an ein ortsfestes Greiferzangenpaar 57 übergibt. Dieses öffnet sich nach Erfassen des Sackabschnitts durch ein von oben her die Öffnungsränder erfassendes Greiferzangenpaar 56, das den Sackabschnitt 58 zur Füllstation 60 hin weiterfördert. In Fig. 4 ist das Greiferzangenpaar 57 in geöffneter Stellung gezeigt, nachdem der Sackabschnitt gerade an das Greiferzangenpaar 56 übergeben worden ist. Das Greiferzangenpaar 56 wird von Hebeln 62, 64 getragen, die beide an einer Schubstange 66 angelenkt sind und mit ihren Anlenkpunkten an der Schubstange und den Greifern ein Vier-Gelenk-System bilden. Der Hebel 64 ist ein zweiarmiger Hebel, dessen oberer Hebelarm 68 in der dargestellten Weise gestellfest gelagert ist. Die Schubstange 66 ist an einem zweiarmigen gestellfest gelagerten Hebel 70 angelenkt, dessen oberer Hebelarm in der dargestellten Weise von einer Zugfeder 72 belastet ist. Die Kurbel 50 ist in der dargestellten Weise als Kurvenscheibe ausgebildet, wobei auf dieser Kurvenscheibe eine auf dem unteren Hebelarm des zweiarmigen Hebels 70 gelagerte Nockenrolle 74 abläuft. Die Schubstange 66 ist durch ihren Kurvenscheiben-Hebel-Nockenrollen-Antrieb derart angetrieben, dass das Greiferzangenpaar 56 den Sackabschnitt voreilend an ein Greiferzangenpaar 76 übergibt.
Das Greiferzangenpaar 76 greift seitlich an den Öffnungsbereichen der Sackabschnitte unterhalb des Fülltrichters 78 an. Zum Öffnen des Sackabschnittes 58 bewegen sich beide Zangen des Greiferzangenpaares 76 aufeinander zu. Gleichzeitig schwenkt das Saugerpaar 118 über eine Pneumatikkolbenzylinderanordnung 116 auf. Dadurch wird der Beutel in der Füllstation seitlich ausgezogen, um den Fülltrichter 78 nach Absenkung aufnehmen zu können.
An dem Träger 40 ist ein weiteres Greiferzangenpaar 80 angeordnet, das vor dem Befüllvorgang mit großer Kraft an den Sackabschnitt angreift, wobei die Zangen bereits entlang der Richtung a nach innen bewegt wurden. Zu Beginn des Befüllvorganges wird die die Zangen des Greiferzangenpaares 80 beaufschlagende Kraft zurückgenommen, so dass während des Befüllvorganges der Sackabschnitt 58 durch die Zangen gleiten kann. Nach dem Befüllvorgang greifen die Zangen des Greiferzangenpaares 80 wieder mit hoher Kraft an den nun durch das Füllgut in vertikaler Richtung gestrafften Sackabschnitt 58. Nach dem Herausfahren des Fülltrichters 78 werden die Öffnungsränder des befüllten Sackes in Richtung a gestrafft und in eine Schweißstation 82 überführt, in der ein in der Fig. 4 nicht dargestelltes Schweißbackenpaar die straff gezogenen Öffnungsränder des Sackes mit einer Querschweißnaht verschließt.
Unterhalb der Füllstation 60 ist ein mit Stollen 84 versehenes Abförderband 86 angeordnet, das über endseitige Antriebs- und Umlenkrollen 88, 90 läuft und die befüllten Säcke 92 im Takt ihrer Befüllung aus den Füll- und Schweißstationen 60, 82 abfördert. Die Antriebs- und Umlenkrollen 88, 90 des Förderbandes 86 sind an den Enden eines horizontalen Trägers 94 gelagert, der in gestellfesten Führungen 96 durch einen Spindeltrieb 98 heb- und senkbar ist, wobei der Spindeltrieb 98 über einen Getriebemotor 100 antreibbar ist.
In Fig. 3 ist die Füllstation 60 dargestellt. Zwischen den Seitenteilen 12 und 14 ist das Förderband 94 mit seiner Umlenkwalze 88 angeordnet. Auf dem Förderband 94 sind, wie bereits beschrieben, Stollen 84 angeordnet. Zwischen dem Fülltrichter 78 und dem Förderband 94 ist ein noch vor seiner Befüllung stehender Sack 58 angeordnet. Dieser wird im hier dargestellten Zeitpunkt gerade gleichzeitig von den Greiferzangenpaaren 80 und den stationär in der Füllstation angeordneten Greiferzangenpaaren 76 gehalten. Zum Ergreifen der Seitenfaltenbereiche 59 des Sackes 58 bzw. zum Lösen der Greiferzangenpaare von dem Seitenfaltenbereich 59 werden die Greiferzangenpaare 80 über die Doppellenker 106 in Pfeilrichtung a verschoben.
Die stationären Greiferzangenpaare 76 müssen nicht um 180° geöffnet werden, um das obere Sackende des Sackes 58 zu greifen. Die notwendige Öffnungsbewegung der jeweiligen Zangenpaare 102 und 104 der stationären Greiferzangenpaare 76 kann anhand der Fig. 2 erläutert werden. Das Greiferzangenpaar 102 ist starr senkrecht nach unten angeordnet, wie sich das aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ergibt. Das mit diesem klemmend in Eingriff bringbare Greiferzangenpaar 104 ist über eine Pneumatikkolbenzylinderanordnung 108 aufschwenkbar, wobei der Aufschwenkwinkel lediglich einen spitzen Winkel umschließt. Hierdurch ergibt sich eine vergleichsweise kleine Aufnahmeöffnung der Greiferpaare. Um das obere Sackende eines Sackes 58 sicher in diesen vergleichsweise engen Aufnahmespalt einzufädeln, überstreicht das vierte Greiferzangenpaar 56 einen in der Fig. 2 strichpunktiert dargestellten Transportweg 110, bei dem die Abgabeposition zur Abgabe des Sackes 58 an das ortsfest an der Füllstation angeordnete Greiferzangenpaar 76 in einer Ebene liegt, die um einen Abstand x höher angeordnet ist als seine Übernahmeposition 54 für den Sack 58. Diese Höhendifferenz x ist in Fig. 4 dargestellt.
Nach Befüllen des Sackes 58 wird dieser von dem Greiferzangenpaar 80, wie in Fig. 4 dargestellt, unterhalb des Greiferzangenpaares 76 (Fig. 3) ergriffen. Auch dieses Greiferzangenpaar ist wieder, ähnlich wie das Greiferzangenpaar 76, in Pfeilrichtung a gemäß Fig. 3 seitlich anstellbar. Bei der Entnahme des befüllten und in seinem oberen Endbereich über die Greifer wieder straff gezogenen Sackes muss der obere Randbereich, also der Bereich des Sackes oberhalb der Transportgreiferpaare 80, den feststehenden Backen 102 der Greiferzangenpaare 76, wie dies in Fig. 2 durch die gestrichelte Zeichnung dargestellt, ausweichen. Aufgrund der Elastizität des Kunststoffes und der dadurch bewirkten Rückstellkraft stellt sich aber dieser obere Randbereich wieder auf, wie dies ebenfalls in der Zeichnung dargestellt ist. Über das Transportgreiferpaar 80 wird dann der Sack, der gleichzeitig auf dem Transportband 94 aufliegt und über dieses weiter bewegt wird, entlang der strichpunktierten Linie 112 verschwenkt, wobei diese Linie die ungehinderte Bewegungsbahn für den obersten Randbereich des Sackes 58 wiedergibt. Der Sack 58 nimmt in der Schweißstation 82 eine Position ein, die um eine Höhendifferenz x unterhalb der Position in der Füllstation 60 liegt (vgl. Fig. 4). Dadurch wird mittels des Greiferpaares 80 der obere Rand des Sackes nach unten gedrückt, so dass Restluft aus dem oberen Teil des befüllten Sackes herausgedrückt wird. Im Bereich der Schweißstation 82 muss das obere Sackende wiederum den Schweißbacken 114 ausweichen, wie dies ebenfalls zeichnerisch in der Fig. 2 dargestellt ist. Auch hier wird sich das obere Ende aufgrund der Eigenelastizität des Kunststoffs wieder aufstellen, so dass der straff gezogene obere Randbereich des befüllten Sackes 58 in der Schweißstation 82 verschweißt werden kann.
In allen Zeichnungen wurde auf die Darstellung einer Steuer- und einer Wägevorrichtung beziehungsweise optischer Sensoren verzichtet.

Claims

1. Verfahren zum Befüllen von Säcken
mit einer Vorrichtung mit mehreren Greiferzangenpaaren (44, 57, 76, 80),
von denen zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80) während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack (58) berühren und
einer Steuervorrichtung, welche den Befüll- und Transportprozess der Säcke steuert
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung zumindest eines (76) der zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80), welche während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack berühren, so steuert, dass das zumindest eine Greiferzangenpaar (76) innerhalb zumindest einer Zeitspanne während des Befüllprozesses zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen hindurchgleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Greiferzangenpaar (76), welches zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen gleitet, den Sack (58) während des Befüllprozesses unterhalb des oder der Greiferzangenpaare (80) angreift, welche den Sack fixieren.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung das zumindest eine Greiferzangenpaar (76), welches zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen gleitet, am Beginn des Befüllprozesses zunächst mit großer Kraft schließt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung das zumindest eine Greiferzangenpaar (76), welches zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen gleitet, am Ende des Befüllprozesses wieder mit großer Kraft schließt.

5. Verfahren nach. Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Greiferzangenpaar (76), welches zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen gleitet, nach dem Befüllprozess den Weitertransport des Sackes vornimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass dass die Steuervorrichtung den Zeitpunkt, an welchem sie die Zangen wieder mit großer Kraft schließt, nach dem Befüllzustand des Sackes (58) steuert.

7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass dass die Steuervorrichtung den Befüllzustand des Sackes mit einer Waage und/oder einem optischen Sensor bestimmt.

8. Vorrichtung zum Befüllen von Säcken mit folgenden Merkmalen

- mit mehreren Greiferzangenpaaren (44, 57, 76, 80),

- von denen zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80) während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack (58) berühren und

- einer Steuervorrichtung, welche den Befüll- und Transportprozess der Säcke steuert

dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung zumindest eines (76) der zumindest zwei Greiferzangenpaare (76, 80), welche während des Befüllprozesses den zu befüllenden Sack berühren, so steuert, dass das zumindest eine Greiferzangenpaar (76) innerhalb zumindest einer Zeitspanne während des Befüllprozesses zulässt, dass Sackmaterial durch seine Zangen hindurchgleitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch optische Sensoren und/oder Waagen zur Überwachung des Befüllzustand des Sackes während des Befüllens.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 gekennzeichnet durch eine Schweißstation, welche den befüllten Sack verschließt.

11. Sack befüllt und verschlossen auf einer Vorrichtung nach Anspruch 10.