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Maschine zum Abfüllen und Verpacken ffießfähiger Produkte Die Erfindung
betrifft eine Maschine zum Abfüllen und Verpacken fließfähiger, d. h. flüssiger,
oder pastenförmiger oder auch pulverförmiger Produkte in aus fortlaufend zugeführten
Kunststoffbändern durch Schweißen hergestellte Beutel bei der zur Herstellung der
Längs- und Quernähte je gesonderte Preß- oder Schweißwerkzeuge und zum Einbringen
des Füllgutes ein zwischen den Bändern eingeführtes Zufuhrrohr verwendet wird und
bei der ferner eine von den ortsfesten Preß- und Schweißwerkzeugen getrennte Ziehzange
für den Vorschub der Beutel vorgesehen ist, welche Offnungs- und Schließbewegungen,
sowie Bewegungen in Längsrichtung der Beutel, . ausführen kann.
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Es sind verschiedene Abfüllmaschinen bekannt, die aber alle den einen
oder anderen Nachteil haben. Bei einer derartigen Maschine ist z. B. die Ziehzange
mit einer einzigen Schweißpresse kombiniert und hinter derselben angeordnet. Hierdurch
können prallgefüllte Behälter nicht hergestellt werden und die Schweißstelle des
Querverschlusses wird beim Vorschub durch Zug belastet.
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Bei einer weiteren bekannten Anordnung sind nur Pressen für die Herstellung
von Querschweißnähten vorgesehen. Die pralle Füllung der Beutel wird mittels eines
einfachen feststehenden Ouetschwerkzeuges erzeugt, während der Vorschub des Werkstücks
mittels eines zusätzlichen Mechanismus erzielt werden muß.
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Bei einer weiteren bekannten Maschine sind zwei Schweißwerkzeuge
und ein oberhalb der beiden Pressen angeordnetes Ziehwerkzeug vorhanden, die gemeinsam
bewegt werden. Zwischen den beiden Pressen ist zur Erzielung prallgefüllter Behälter
eine feststehende Klemmvorrichtung vorgesehen.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Maschine zu bauen,
mit welcher prallgefüllte oder auch nur teilweise gefüllte Beutel nach Wahl hergestellt
werden können, wobei im Augenblick des Schweißens ein Rückfluß des Füllgutes verhindert
wird. Ferner soll die Schweißstelle des Querverschlusses beim Vorschub nicht vom
Zug belastet werden.
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Alle diese Aufgaben werden erfindungsgemäß von einem einzigen Organ
bewältigt, während bisher mindestens zwei verschiedene Organe hierzu vorgesehen
werden mußten.
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Gemäß- der Erfindung ist eine Abfüll- und Verpackungsmaschine der
oben angegebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehzange zwischen den Preß-und
Schweiß werkzeugen für die Längs- bzw. Quernaht angeordnet ist und daß Steuervorrichtungen
die Zange und die beiden Pressen derart steuern, daß die Zange nur dann auf die
Bänder einen Zug ausübt, wenn die beiden Pressen geöffnet sind, und
daß sie im Schließzeitpunkt
der zweiten Presse geschlossen ist.
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Die teilweise Füllung der Beutel läßt sich auf Wunsch dadurch in
einfacher Weise erreichen, daß eine Einstellvorrichtung für das Niveau des abzufüllenden
Produktes zwischen den beiden Kunststoffbändern relativ zur Schließstellung der
Zange im oberen Totpunkt vorgesehen ist. Hierzu ist vorzugsweise das Zufuhrrohr
des abzufüllenden Produktes, in welchem mittels einer Schließvorrichtung in an sich
bekannter Weise eine konstante Pegelhöhe relativ zur Rohrmündung aufrechterhalten
werden kann, in einem Spannfutter senkrecht verschiebbar.
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Wenn das abzufüllende Produkt elektrisch leitfähig ist, so kann in
bekannter Weise die Schließvorrichtung aus einem Elektroventil bestehen, das in
einem eine Unterbrechung enthaltenden Stromkreis liegt.
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Die Unterbrechung wird dann vorzugsweise etwas gegenüber dem unteren
Ende des Zufuhrrohres nach oben versetzt angeordnet und besteht aus zwei leitenden
Spitzen, die axiale Verschiebungen des Rohres mitmachen. Zur Erzeugung prallgefüllter
Beutel sollen die Spitzen sich oberhalb der Schließstellung der Zange befinden,
wenn diese im oberen Totpunkt steht.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin ist
Fig.
1 eine schematische Sclirägdrstel1ung des von der erfindungsgemäßen Maschine erzeugten
Werkstücks während seiner Bildung, Fig. 2 ein Schrägbild der Maschine mit teilweise
weggebrochenen Teilen, Fig. 3 ein Schrägbild des unteren Teils des Zufuhrrohres
für das abzufüllende Produkt und der zugehörigen Teile, Fig. 4 ein Schaltschema
der pneumatischen und hydraulischen Verbindungen für die verschiedenen Druckmittelmotoren
der Maschine sowie der elektrischen Leitungen für die Steuerung der Elektroventile
für diese Motoren und Fig. 5 ein Diagramm des zeitlichen Ablaufs der verschiedenen
Arbeitsgänge der Maschine im Verlauf eines Arbeitszyklus.
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Fig. 1 zeigt das in der erfindungsgemäßen Maschine erzeugte Werkstück
in verschiedenen Herstellungsstadien. Wie oben erwähnt, handelt es sich um die Herstellung
von Portionen in Form kleiner abgeflachter Beutel pl, p2 USW., die mit Hilfe zweier
Bänder Q und R aus Kunststoff hergestellt werden. Als Ausgangsmaterial für die Bänder
kann in bekannter Weise Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Superpolyamid usw. dienen.
Gegebenenfalls können die Bänder auch zusammengesetzter Natur sein. Sie können unabhängig
sein oder die beiden Hälften eines breiteren Bandes darstellen.
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Die Bänder Q und R werden zunächst durch zwei Längsschweißnähte S
und T vereinigt und das abzufüllende flüssige, pastenartige oder pulverförmige Produkt
zwischen die vereinigten Teile der Bänder eingegossen, wobei der von den Schweißnähten
S und T gebildete Ringraum an seiner Unterseite durch den letzten fertigen Beutel
abgeschlossen wird.
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Jeder Beutel ist in Querrichtung durch zwei Schweißnähte U verschlossen,
wobei jede Schweißnaht, die nach dem Füllen gelegt wird, zwei Beuteln gemeinsam
ist. Diese werden schließlich dadurch voneinander getrennt, daß sie längs der Linien
V-V durchgeschnitten werden, die sich je in der Achse einer Ouerschweißnaht U befinden.
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Die zu beschreibende Maschine gestattet die Ausführung der verschiedenen
angegebenen Arbeitsgänge, wobei das Werkstück in Richtung des Pfeiles fl (Fig. 1
und 2) senkrecht von oben nach unten fortschreitet.
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Der Einfachheit halber wurde oben angenommen, daß die LängsschweißnähteS
und T geradlinig verlaufen und an den Rändern der Bänder Q und R angebracht sind.
Sie könnten aber auch, von vorn gesehen, jede andere Form haben. Die Form hängt
von der gewünschten Endgestalt der Beutel ab, wobei die Schweißnähte auf alle Fälle
einen Mittelkanal erzeugen, der durch die Querschweißnähte U abgeteilt wird.
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I. Beschreibung der Maschine (Fig. 2) Im großen und ganzen besteht
die Maschine aus einem Gestells, an dessen Oberteil eine Zufuhrvorrichtung B befestigt
ist, die zur Lieferung der beiden Bänder Q und R nach unten beiderseits eines Zufuhrrohres
C für das abzufüllende Produkt bestimmt ist.
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Unter der ZufuhrvorrichtungB befindet sich eine erste PresseD mit
zwei Elektroden, die mit Hochfrequenzstrom gespeist werden. Diese Presse dient dazu,
die beiden Bänder Q und R in Längsrichtung zu vereinigen, indem sie die beiden Längsschweißnähte
S und T legt.
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Eine ebenfalls mit zwei Elektroden versehene zweite Presse E ist
im Unterteil des Gestells A angebracht, um die Querschweißnähte U zu legen.
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Zwischen den beiden Pressen ist eine Zange F vorgesehen, die von
einer hydraulisch-pneumatischen Vorrichtung G getragen wird, welche die vertikalen
Bewegungen der Zange erzeugt. Die Zange dient dazu, das Werkstück um eine Strecke
nach unten zu fördern, die der Länge eines fertigen Beutels entspricht.
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Die Anordnung wird vervollständigt durch elektrische Steuer- und
Speisevorrichtungen H.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Die von der ZufuhrvorrichtungB
gelieferten Bänder Q und R werden durch die Presse D in Längsrichtung in den Schweißnähten
S und T (Fig. 1) vereinigt. Hierdurch ergibt sich ein Mittelkanal, in welchen das
Rohr C das abzufüllende Produkt fließen läßt oder unter Druck einspritzt.
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Die Zange F wird während der Öffnungszeit der beiden Pressen D und
E um eine Strecke von oben nach unten bewegt, die gleich der Länge eines Beutels
ist. Sie steigt im geöffneten Zustand während der Schweißzeit wieder nach oben.
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Die untere Pressen, die mit der oberen PresseD synchronisiert ist,
bewirkt die Schließung der Beutel mittels der Querschweißnähte U und bereitet die
Trennung der Beutel vor, indem sie Querlinien geringsten Widerstandes längs der
Linien V-V (Fig. 1) erzeugt.
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Nun sollen die Teile der Maschine im einzelnen beschrieben werden:
a) Gestell A (Fig. 2) Es besteht aus einem Sockel 1 und vier parallelen senkrechten
Trägern 2, die durch Traversen 3 verbunden sind, um dem Ganzen seine ausreichende
Steifheit zu geben. b) Zufuhrvorrichtung B (Fig. 2) Am oberen Ende des Gestells
A ist ein Träger 4 befestigt, der Lagerböcke 5 trägt, in welchen die Achsen 6 der
beiden Vorratstrommeln 7 und 8 ruhen.
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Die Lagerböcke sind offen, um eine rasche Abnahme der Trommeln nach
oben zwecks Auswechselung zu gestatten. c) Zufuhr C Das Rohr C aus steifem Kunststoff
wird in der Höhe durch ein Spannfutter 15 festgehalten, das mittels eines Bügels
15a mit dem Gestell verbunden ist.
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An dem Rohr C ist ein von einem Elektromagneten 16a betätigtes Elektroventil
16 angebracht. Außerdem trägt das Rohr zwei Leitungsdrähte 17 (Fig. 3 und 4), die
in zwei Platindrähten 17a enden. Eine Hülsel8 aus Kunststoff bedeckt das Rohr C
und die beiden Drähte 17, so daß nur die Enden des Rohres und der Platindrähte 17a
frei liegen (Fig. 3). Die Drahtenden befinden sich etwas weiter oben als das untere
Ende des Rohres C. d) Obere Presse D (Fig. 2) Die obere Presse ruht auf zwei Trägern
19 und 20, die am Gestell X befestigt und durch vier zylindrische Führungen 21 verbunden
sind. Auf den Führungen gleitet eine bewegliche Platte 22, die durch einen doppeltwirkenden
pneumatischen Zylinder 23 gesteuert wird.
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Auf der beweglichen Platte 22 ist eine Vorformelektrode24 mit Hilfe
von vier Isolatoren 25 befestigt.
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Die Gegenelektrode ist auf dem hinteren Träger 20 angebracht. Sie
besteht aus einem Körper 26, der in seiner Mitte mit einer Längsrinne versehen ist,
in welcher sich ein Teil des Rohres C befindet. Die noch frequenzspeisung der Elektroden
24 und 26 geschieht von einem an sich bekannten Generator I aus (Fig. 2), der über
ein koaxiales Kabel 1 und einen üblichen Anschlußkasten K mit einem Leiter verbunden
ist, der in einem Kontaktstück endet. Mit dem Kontaktstück kommt am Ende des Schließvorgangs
der Presse D eine Kupferzunge in Kontakt, die an der beweglichen Elektrode 24 befestigt
ist. Hierdurch schließt sich der Hochfrequenzkreis über die andere Elektrode26,
die an Masse liegt.
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Die Presse D wird ergänzt durch zwei Endkontakte 36 und 37 (Fig.
4), die von den Trägern 19 und 20 getragen werden und mit Kontaktschrauben zusammenarbeiten,
welche vom beweglichen Teil 22 der Presse getragen werden. Sie sind so angeordnet,
daß der Endkontakt 36 geschlossen ist, wenn die Presse geöffnet ist, während der
Kontakt 37 seinerseits geschlossen wird, wenn die Presse ebenfalls geschlossen ist.
e) Untere Presse E (Fig. 2) Die untere Presse besitzt zwei Träger 40 und 41 die
am Gestell A in der Höhe verstellbar angebracht sind. Die Höhenverstellung geschieht
durch Schrauben 42, die durch Langlöcher 43 in den senkrechten Trägern 2 hindurchgehen.
Die beiden Träger 40 und 41 sind durch zwei zylindrische Führungen 44 verbunden.
Jede Führung ist in dem unmittelbar vor dem Träger 41 befindlichen Teil mit Gewinde
versehen, um auf der Führung eine Anschlagmuffe 45 verstellen zu können. Die Einstellung
derselben geschieht mit Hilfe einer Mutter 46 und einer Gegenmutter 47, die beide
auf die Führung aufgeschraubt sind.
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Auf den beiden Führungen ist eine Platte 48 beweglich, die von einem
Zylinder 49 betätigt wird, der am Träger 40 befestigt ist. Diese Platte 48 trägt
unter Zwischenlage von Isolatoren 51 die mit 52 bezeichnete bewegliche Elektrode.
Gegenüber der beweglichen Elektrode 52 ist eine feste Gegenelektrode 59 angebracht.
Diese Gegenelektrode, die am Träger 41 befestigt ist, besteht aus zwei Gummiblöcken,
die durch eine Kupferleiste getrennt sind. Wie gesagt, sind die Elektroden 52 und
59 dazu bestimmt, die Querschweißnähte U (Fig. 1) in dem Werkstück zu legen, längs
derer die erhaltenen Portionen in den Linien V-V getrennt werden sollen.
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Die Hochfrequenzspeisung der unteren Presse E entspricht derjenigen
der oberen Presse. Es ist ein Generator L vorgesehen (Fig. 2), der über ein Kabel
M und einen Anschlußkasten i\T mit einem Kontaktstück verbunden ist, das vom Träger
41 getragen wird. Mit diesem Kontaktstück kommt in der Schließstellung der Zange
eine Zunge in Kontakt, die an der beweglichen Elektrode 52 befestigt ist. f) Zange
F (Fig. 2) Die Förderzange besteht aus einem Metallgestell 66, an dem um zwei Achsen
67 und 68 zwei Backen 69 und 70 angelenkt sind, die mit diesen Achsen fest verbunden
sind. Diese Backen sind mit Gummibeschlägen 71 und 72 versehen.
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Ein pneumatischer Zylinder 73 betätigt den Backen 69 über ein Gelenk
74, eine Pleuelstange 75 und einen Arm 76, der an der Achse 67 befestigt ist. Die
Bewegung des Backens 69 wird über zwei Zahnsektoren 77 und 78 auf den Backen 70
übertragen. Eine an den
Backen 69 befestigte einstellbare Schraube 79 betätigt einen
Umschalter80 mit zwei Doppelkontakten 80a und 80b (Fig. 4), wobei der Doppelkontakt
80a geschlossen ist, wenn die Zange geschlossen ist, während der Schalter 80b geschlossen
ist, wenn die Zange offen ist. g) Hydraulisch-pneumatische Einrichtung G (Fig. 2)
Die Betätigungseinrichtung für die senkrechte Hin-und Herbewegung der Zange F umfaßt
einen einfach wirkenden pneumatischen Zylinder 81, der mit Fußplatten 82 und 83
am Ende eines Rohres 84 befestigt ist, dessen anderes Ende durch weitere Fußplatten
86 und 87 an einem hydraulischen Zylinder 85 befestigt ist. Innerhalb des Rohres
84 ist ein zylindrisches Gleitstück 88 frei verschiebbar. Es trägt eine Abflachung
gegenüber einem Schlitz 90 in dem Rohr, dessen Länge gleich dem maximalen Hub der
Zange, vermehrt um die Länge des Gleitstückes 88 ist.
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Die Zange F ist mit ihrem Gestell 66. mittels Schrauben 97 (Fig.
2) an einem Zwischenstück 98 befestigt, das seinerseits an der Abflachung des Gleitstückes
88 befestigt ist. Dieses Zwischenstück 98 dessen Breite gleich derjenigen des Schlitzes
90 ist, gewährleistet gleichzeitig die seitliche Führung der Zange F.
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Am Unterteil des hydraulischen Zylinders 85 ist ein Elektroventil
100 befestigt, über welches das im Zylinder befindliche Drucköl mit einem ölbehälter
101 in Verbindung steht. Im Oberteil des Ölbehälters 101 wird mittels eines Rückschlagventils
102, das über ein Druckminderventil 103 mit einer Preßluftquelle in Verbindung steht,
ein unter Druck stehendes I,uftkissen aufrechterhalten (Fig. 4).
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An einer der Haltestangen 95 ist ein doppelter Endschalter 104 mit
zwei Doppelkontakten 104a und 104b in einstellbarer Höhe befestigt. Eine an der
Zange F angeordnete Nase 106 betätigt den Schalter 104 derart, daß die beiden einpoligen
Schalter 104a und 104b geschlossen werden, wenn die Zange ihren unteren Totpunkt
erreicht. h) Speise- und Steueranordnung H für die Druckmittelmotoren (Fig. 2 und
4) An der Rückseite der Maschine ist am Gestell ein Kasten 107 befestigt, der den
größten Teil der Steuervorrichtung enthält, während ein kleiner.Teil derselben sich
in dem Gehäuse. 108 befindet.
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Das Zusammenwirken der Steueranordnung geht aus Fig. 4 hervor.
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Die verschiedenen pneumatischen Zylinder23, 49, 73 und 81 werden
von einer Druckluftquelle 109 über ein Druckminderventil 110 gespeist.
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Die Speisung der doppeltwirkenden Zylinder 23 und 49 der Pressen
D und E geschieht über ein gemeinsames Elektroventil 111, durch welches abwechselnd
das eine oder das andere Ende der Zylinder unter Druck gesetzt wird, während das
andere Ende mit Außenluft verbunden wird. Zwischen dem Elektroventil und den Zylindereinlässen
sind Einstellhähne 112, 113, 114 und 115 vorgesehen.
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Der einfach wirkende Zylinder 73 für die Schließung der Backen der
Zange F wird über ein Elektroventil 116 gespeist, mittels dessen dieser Zylinder
entweder mit der Druckquelle 109 oder mit der Außenluft verbunden werden kann.
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Der einfach wirkende Zylinder 81 für die Absenkung der Zange schließlich
wird über ein Elektroventil
117 gespeist, durch welches er entweder
mit der Druckquelle 109 oder mit der Außenluft verbunden werden. kann.
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Der einfach wirkende hydraulische Zylinder 85 wird, wie gesagt, über
das Elektroventil 100 gespeist, welches das Drucköl von einem Vorratsbehälter 101
mit Luftkissen erhält. Das Luftkissen wird von der Druckquelle 109 über das Druckminderventil
103 und das Rückschlagventil 102 gespeist. Letzteres öffnet sich nur in Richtung
von der Druckquelle 109 zum Luftkissen im Vorratsbehälter 101. Nun wird die elektromechanische
Steuerung der einzelnen Elektroventile beschrieben, wobei darauf hingewiesen sei,
daß in Fig. 4 an verschiedenen Stellen die Punkte X und Y die beiden Klemmen des
Starkstromnetzes bedeuten. a) Elektroventil 111 für die Zylinder 23 und 49 Die Wicklung
118 des Elektroventils 111 ist mit den Klemmen X, Y des Netzes über einen Stromkreis
119 verbunden, der über die Ausgangsklemmen 120 eines Verzögerungsrelais 121 läuft.
Dieses Relais ist ein sogenanntes Impulsrelais, das so eingerichtet ist, daß die
kurzzeitige Schließung eines Steuerstromkreises 122 einen inneren Impuls erzeugt,
der die Schließung des Stromkreises 119 während einer einstellbaren Zeitdauertt,
gerechnet vom Aufhören des Impulses an, bewirkt. Der Steuerstromkreis 122 muß, um
den Impuls zu geben, außerhalb des Relais 121 geschlossen werden. Die Schließung
wird durch zwei in Reihe liegende Schalter 37a und 104a bewirkt.
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Der Schalter 37a wird durch die Schließung des Endkontaktes 37 geöffnet,
der bei Schließung der Presse D in Tätigkeit tritt (s. oben). Dieser Endkontakt
37 steuert die Erregung eines Hilfsrelais 124, das seinerseits den Schalter 37a
betätigt. Der Schalter 104a bildet einen der beiden Teile des Schalters 104 und
wird durch die Zange F an ihrem unteren Totpunkt geschlossen.
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Das Elektroventil 111 wird also unter Spannung gesetzt, wenn die
Zange F im unteren Totpunkt anlangt, denn in diesem Augenblick ist, wie noch gezeigt
wird, die Presse D geöffnet und der Schalter 37a demnach geschlossen. Diese Erregung
des Elektroventils 111 bewirkt, daß das linke Ende der Zylinder 23 und 49 unter
Druck gesetzt wird, während ihre rechten Enden entlastet werden. so daß die Pressen
D und E sich schließen. b) Elektroventil 116 für die Schließung der Zange F mittels
des Zylinders 73 Die Wicklung 125 des Elektroventils 116 ist mit dem Netz X, Y über
einen Stromkreis 126 verbunden, der über einen Schalter 37b fließt, welcher durch
das erwähnte Relais 124 gesteuert wird, so daß er geschlossen ist, wenn das Relais
erregt ist. Ferner liegt im Stromkreis 126 ein Verzögerungsrelais 127. Dieses Relais
ist ebenfalls in an sich bekannter Weise als Halterelais mit verzögertem Abfall
ausgebildet, d. h., die dauernde Öffnung eines Steuerstromkreises 128 mittels eines
Schalters 37C bestimmt die Offnung des Stromkreises 126 nach einer einstellbaren
Zeit t2, die vom Öffnungszeitpunkt des Steuerstromkreises 128 an rechnet. Der Schalter
37C wird ebenfalls vom Relais 124 derart gesteuert, daß er geöffnet ist, wenn dieses
Relais erregt ist Das Elektroventil 116 ist so angel ordnet, daß es den Zylinder
73 entlastet, wenn die Wicklung 125 erregt ist.
c) Elektroventil 117 für den pneumatischen
Zylinder 81 zur Steuerung der Zangensenkung Die Wicklung 129 des Elektroventils
117 ist mit der Stromquelle X, Y über einen Stromkreis 130 verbunden, der in Reihe
einen Schalter 131 und den Endkontakt 36 enthält. Der Schalter 131 ist der einzige
von Hand zu betätigende Schalter der Maschine.
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Durch seine Schließung wird der Ablauf sämtlicher Arbeitsvorgänge
ausgelöst.
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Der Endkontakt 36 wird, wie gesagt, durch den Zylinder 23 geschlossen,
wenn die obere Presse D geöffnet ist. Der Kontakt 36 erlaubt also die Absenkung
der Zange II nur dann, wenn die PresseD offen ist, denn das Elektroventil 117 ist
so angeordnet, daß der Zylinder 81 unter Druck steht, wenn die Wicklung 129 erregt
ist. d) Elektroventil 100 für den hydraulischen Zylinder 85 Die Wicklung 132 des
Elektroventils 100 ist mit der Stromquelle X, Y über einen Stromkreis 133 verbunden,
der in Reihe den Sehalter 104b des Doppelschalters 104 und den Schalter 80a des
Doppelschalters 80 enthält.
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Der Schalterl04b ist, wie gesagt, ebenso wie der Schalter 104a geschlossen,
wenn die Zange F am unteren Totpunkt angelangt ist. Der Schalter 80a dagegen ist
geschlossen, wenn die Zange F geschlossen ist.
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Die Wicklung 132 steht also nur dann unter Spannung, wenn die Zange
F sich an ihrem unteren Totpunkt befindet und geschlossen ist. Das Ventil 100 ist
so eingerichtet, daß es in diesem Falle geschlossen ist und sich selbsttätig öffnet,
wenn die Wicklung 132 nicht mehr erregt ist. e) Elektroventil 16 zur Steuerung des
Zufuhrrohres C Die Wicklung 16a des Elektroventils 16 ist mit der Stromquelle X,
Y über einen Stromkreis 134 verbunden, der einen Schalter 135 enthält, welcher geöffnet
wird, wenn ein Relais 136 erregt wird, dessen Wicklung mit einer Spannungsquelle
137 über ein Potentiometer 138 und die Platindrähte 17a in Verbindung steht. Der
Stromkreis wird jedoch nur dann geschlossen, wenn das abzufüllende Produkt eine
Brücke zwischen den beiden Platindrähten bildet.
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Das Elektroventil 16 ist so angeordnet, daß es geöffnet ist, wenn
seine Wicklung unter Spannung d. h. wenn das Relais nicht erregt ist, also das abzufüllende
Produkt die Stifte 170 nicht erreicht. f) Die elektromechanische Anordnung wird
ergänzt durch ein Relais 139, das zur Anlegung der Anodenspannung an die Generatoren
1 und L (Fig. 2) dient.
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Der Stromkreis 140 dieser Wicklung wird an die Spannungsquelle X,
Y über den Schalter 80b des Endschalters 80 angeschlossen, und zwar derart, daß
die Generatoren unter Spannung stehen, wenn der Schalter 80b geschlossen ist, d.
h. wenn die Zange F geöffnet ist.
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II. Arbeitsweise der gesamten Maschine Es wird insbesondere auf das
Diagramm des Zeitverlaufs in Fig. 5 verwiesen, in welcher auf der waagerechten Achse
die Zeitpunkte 0, a, b, c... h aufgetragen sind, in denen eine Änderung im vollständigen
Arbeitszyklus der Maschine eintritt.
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DieLinie I entspricht der geöffneten Stellung (obere Teile der Linie)
bzw. der geschlossenen Stellung
(untere Teile) der Pressen D und
E. Die Linie II bedeutet die Lage der Zange in Längsrichtung. Die Linie III stellt
die Öffnung (obere Teile) bzw. Schließung (untere Teile) dieser Zange F dar. Die
Linie IV gibt in den ausgezogenen Teilen diejenigen Zeiten an, in welchen die Generatoren
I und L erregt sind (Schweißdauer). Die Linie gibt in ihren ausgezogenen Teilen
die Zeiten an, in welchen die Schließzylinder für die Pressen so gespeist sind,
daß sie einen Schließdruck ausüben. Die Linie entspricht in ihren ausgezogenen Teilen
den Zeiten, während deren der pneumatische Zylinder 81 in Tätigkeit ist. Die Linie
VII stellt in ihren ausgezogenen Teilen die Zeiten dar, in welchen der Zylinder
73 nicht mehr unter Druck steht (Öffnung der Backen der Zange F).
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Die Linie VIII schließlich gibt in ihren ausgezogenen Teilen die Zeitdauer
an, in welcher der Ölkreislauf zwischen dem hydraulischen Zylinder 85 und dem Ölbehälter
101 unterbrochen ist.
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Unmittelbar vor Beginn eines Arbeitszyklus (Zeitpunkt 0 in Fig. 5)
ist der Handschalter 131 offen. Die Wicklung 129 des Ventils 117 ist also nicht
erregt.
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Der Zylinder 81 ist entlastet und strebt nicht danach, die Zange F
nach unten zu drücken. Letztere wird in der oberen Stellung (Linie II) durch den
Zylinder 85 gehalten, denn das Ventil 100 ist offen, und das Öl im Zylinder 85 ist
dem Druck des Luftkissens im Behälter 101 ausgesetzt.
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Ferner ist die Zange F geschlossen (LinieIII), denn die Wicklung
125 des Elektroventils 116 ist nicht erregt, da ihr Speisestromkreis bei 37b unterbrochen
ist. Die Pressen D und E sind offen (Linie I), denn die Wicklung 118 ist durch Unterbrechung
ihres Stromkreises innerhalb des Zeitrelais 121 unterbrochen. Das abzufüllende Produkt
reicht in dem Werkstück bis zum höchstmöglichen Punkt, d. h., es stellt den Kontakt
zwischen den beiden Platindrähten 17e her, wodurch der Speisestromkreis des Relais
136 geschlossen wird. Da das Elektroventil 16 nicht unter Spannung steht, kann kein
weiteres Produkt nachfließen.
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Um die Maschine in Gang zu setzen, wird der Handschalter 131 geschlossen.
Die Schließung dieses Schalters bewirkt, daß das Elektroventil 117 über den geschlossenen
Endschalter36 (Linie) unter Spannung gesetzt wird. Die Luft wird zum Oberteil des
Zylinders 81 eingelassen, wodurch die Zange; nach unten gedrückt wird.
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Das Öl im hydraulischen Zylinder 85 wird über das Ventil 100 zum
Ölbehälter rückgeliefert. Der Druck im Luftkissen des Behälters 101 nimmt zu, da
wegen des Rückschlagventils 102 die Luft nicht in die Speiseleitung ausweichen kann.
Dieser zunehmende Druck bewirkt, daß die der Zange F bei ihrer Abwärtsbewegung erteilte
Beschleunigung begrenzt wird.
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Die Zange F senkt sich also (Linie III) gleichmäßig, wobei sie das
Werkstück mitnimmt. Dies setzt sich fort bis zum Zeitpunkt a, in welchem die Zange
F den Schalter 104 betätigt und hierdurch die beiden Schaltkontakte 104a und 104b
schließt.
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Durch entsprechende Wahl der Stellung des Schalters 104 auf der Stange
95 kann man den Augenblick einstellen, welcher der Ankunft der ZangeF am unteren
Totpunkt entspricht. Hierdurch läßt sich die Strecke verändern, um welche das Werkstück
vorgeschoben wird und die der Länge der herzustellenden Beutel B entspricht. Die
Schließung des Schalters 104b bewirkt nämlich die Erregung der Wicklung 132 des
Ventils 100, weil der Schalter 80a geschlossen ist (Zange geschlossen). Der Ölrücklauf
vom Zylinder 85
zum Behälter 101 wird hierdurch unterbrochen und die Abwärtsbewegung
der Zange F beendet.
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Gleichzeitig bewirkt die Schließung des Schalters 104a, daß der Stromkreis
122 des Verzögeriingsrelais 121 über den geschlossenen Kontakt37a geschlossen wird.
Infolgedessen schließt sich der Stromkreis 119 innerhalb des Relais, und die Spule
118 des Ventils 111 wird unverzögert erregt (Beginn der Linie V zur Zeit«). Das
Ventil 111 kehrt den Luftzulaß zu den Zylindern23 und 49 um und bewirkt, daß sich
die Pressen D und E zu schließen beginnen. Der Schließvorgang ist im Zeitpunkt b
beendet.
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Sobald die Presse D sich im Zeitpunkt a zu schließen beginnt, wird
die Speisung der Wicklung 129 des Ventils 117 durch den Endkontakt 36 unterbrochen,
und die Luft wird dem Zylinder 81 nicht mehr zugeführt. Dieser wird vielmehr in
die Entlastungsstellung gebracht (Ende des ersten Abschnitts der Linie IV). Die
Zange F bleibt trotzdem im unteren Totpunkt, denn das Ventil 100 ist noch geschlossen.
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Die Ankunft der Pressen D und E in der Schließstellung im Zeitpunkt
b bewirkt die Schließung des Speisestromkreises der Wicklung des Relais 124, wodurch
der Schalter 37b geschlossen wird und die Schalter 37a und 37C geöffnet werden.
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Die Öffnung des Schalters 37Q beendet den Steuerimpuls des Verzögerungsrelais
121. Der Ausgangsstromkreis desselben bleibt noch während einer Zeitdauer t, geschlossen,
die sich von b bis g erstreckt.
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Während dieser Zeitdauer t, bleiben die Pressen D und E geschlossen.
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Die Schließung des Schalters 37b setzt die Wicklung 125 des Ventils
116 über den Ausgangsstromkreis 126 des Verzögerungsrelais 127 unter Spannung.
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Gleichzeitig wird der Steuerstromkreis 128 dieses Relais von außen
durch die Öffnung des Schalters 37C unterbrochen. Der Stromkreis 126 bleibt jedoch
während einer Zeitdauer t2, gerechnet vom Beginn der Öffnung des Schalters 37C an,
noch geschlossen, da das Relais 127 verzögert abfällt. Die Zeit t2 erstreckt sich
vom Zeitpunkt b bis zum Zeitpunkt e. Durch die Erregung der Wicklung 125 wird die
Luftzufuhr zum Zylinder 73, der die Backen der Zange F geschlossen hielt, unterbrochen.
Die Backen öffnen sich, was die Zeit von b bis c beansprucht (Linie III), und betätigen
den Umschalter 80.
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Hierdurch öffnet sich der Schalter 80a und unterbricht die Speisung
der Wicklung 132 des Ventils 100, welches das Öl vom Behälter 101 wieder zum Zylinder
85 fließen läßt. Hierdurch wird die Zange F nach oben gedrückt, wo sie ihre Anfangsstellung
wieder einnimmt. Dieser Vorgang geht zwischen den Zeitpunkten c und d vor sich (Linie
II).
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Gleichzeitig bewirkt der sich schließende Schalter 80b die Erregung
der Wicklung 139, welche die Speisespannung der Generatoren I und L anlegt (Zeitpunkt
c, Linie IV). Die Schweiß dauer t3 (von c bis e) wird also durch die Öffnung der
Zangenbacken gesteuert, weil diese Öffnung die Schließung des Schalters 80b bewirkt.
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Nach Ablauf der Zeit t2 im Zeitpunkt e schließen sich die Backen
der Zange F (Linie III) zwischen den Zeitpunkten e und f. Der Schweißvorgang wird
beendet (Linie IV), und das geschweißte Gut bleibt während der Zeitdauer e bis g
unter Druck, so daß es sich verfestigen kann. Am Ende der Zeitdauer t1 öffnet sich
im Zeitpunkt g der Stromkreis 119 innerhalb des Relais 121, und das Elektroventil
111 kehrt abermals die Luftzufuhr zu den Zylindern (23 und 49) um, wodurch die Pressen
D und E zwischen den Zeitpunkten
g und h sich öffnen. Im Punkt
h ist der Arbeitszyklus beendet.
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Ein neuer Zyklus beginnt durch die Ankunft der Presse D in der Öffnungsstellung,
wodurch der Kontakt 36 geschlossen wird und die Wicklung 129 des Ventils 117 abermals
unter Spannung setzt.
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Nun wird auf die Zufluß steuerung des abzufüllenden Produktes eingegangen.
Das Niveau desselben ändert sich gemäß dem Verhältnis der Sinkgeschwindigkeit der
Zange F zu der Nachliefermenge des Rohres C.
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Um beim Abfüllen von Flüssigkeiten prall gefüllte Packungen zu erhalten,
d. h. Beutel, deren Wände durch das Produkt gespannt sind, müssen die Backen der
ZangeF sich über dem Produkt schließen. Sein Niveau muß also über das Niveau der
Backen im oberen Totpunkt der Zange hinausreichen. Das Gewicht des Produktes allein
reicht nämlich nicht aus, um diese Spannung zu bewirken. Wenn sich dagegen die Backen
der Zange unterhalb des Niveaus der Flüssigkeit befinden, verschließen die Backen
beim Zufassen augenblicklich das Werkstück oberhalb der Elektroden der unteren Pressen,
und das Volumen des von den Elektroden dieser Presse in ihrem Schließzeitpunkt verdrängten
Produktes erzeugt den nötigen Druck zur Spannung der Beutelwände, weil der ganze
unterhalb der Zange befindliche Raum ausgefüllt ist und das Produkt bei geschlossener
Zange nicht nach oben ausweichen kann. Das durch die Elektroden verdrängte überschüssige
Volumen kann übrigens durch entsprechende Wahl der Dicke der Gummileisten geregelt
werden. Diese Leisten schützen außerdem den zu verschweißenden Abschnitt gegen jede
mechanische Beanspruchung, welche einen Bruch der Bänder herbeiführen könnte.
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Die Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsniveaus oberhalb des Totpunktes
der Zange F wird durch Rombination einer Überschußlieferung aus dem Rohr C und einer
Begrenzung des Niveaus durch Sperrzeiten erreicht. Diese Sperrzeiten werden durch
die Schließung des Ventils 16 herbeigeführt, wenn das Niveau die Platindrähte 17a
erreicht. Diese Drähte müssen sich also nur in einer Höhe befinden, die oberhalb
des Totpunktes der ZangeF liegt. Ihre Stellung ist dadurch veränderbar, daß das
Rohr C im Spannfutter 15 verschoben wird.
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Das Potentiometer 138 dient zur Einstellung der Empfindlichkeitsschwelle
der Vorrichtung für die Sperrung der Zufuhr je nach dem spezifischen Widerstand
des Produktes, um die vorzeitige Schließung des Ventils 16 infolge eines Kontaktes
wegen Schaumbildung oder einer dünnen auf dem Rohr C zurückgebliebenen Haut des
Produktes zu verhindern.
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Um weiche Beutel ohne Innendruck zu erhalten, läßt sich die Liefermenge
des Rohres C leicht so einstellen, daß das Niveau des Produktes unter der Höhe der
Elektroden der unteren Schließpresse E bleibt.
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Ferner ist es auch offenbar möglich, Beutel ohne Innendruck zu erzeugen,
ohne daß die selbsttätige Niveauregelvorrichtung verändert wird, indem in den Armaturen
71 und 72 der Backen der ZangeF Ausnehmungen vorgesehen werden, durch welche das
von den Elektroden der SchließpresseE verdrängte Ve lumen des Produktes in das Werkstück
zurückfließen kann.
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Vorzugsweise tritt das Werkstück in Form einer Kette von aneinanderhängenden
Beuteln bei Z hori-
zontal aus der Maschine aus (Fig. 2), wobei es über eine Umlenkrolle
141 läuft.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte die Maschine so eingerichtet sein, daß
sie gleichzeitig mehrere Zellen in dem Band bildet.