DE1136927B

DE1136927B - Device for electrical heat sealing of packages in a rotating sealing machine

Info

Publication number: DE1136927B
Application number: DEC20128A
Authority: DE
Inventors: Od Vikar Christensson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-03-16
Filing date: 1959-11-07
Publication date: 1962-09-20

Description

Vorrichtung zum elektrischen Wärmeversiegeln von Verpackungen in einer rotierenden Versiegelungsmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Wärmeversiegeln von Verpackungen in einer rotierenden Versiegelungsmaschine. Die Verpackungen, insbesondere für Nahrungs- und Genußmittel, bestehen aus einer äußeren Verpackung aus Karton oder ähnlichem Werkstoff und aus einer inneren Verpackung aus weichem Kunststoff. Die Innenverpackung wird durch Schweißung verschlossen, indem elektrisch erhitzte Schweißbacken gegen die Mündung der Innenverpackung gepreßt werden. Device for electrical heat sealing of packaging in of a rotary sealing machine The invention relates to an apparatus for the electrical heat sealing of packaging in a rotating sealing machine. The packaging, especially for food and luxury items, consists of one outer packaging made of cardboard or similar material and an inner packaging made of soft plastic. The inner packaging is sealed by welding, by pressing electrically heated welding jaws against the mouth of the inner packaging will.

Mit der zunehmenden Forderung an eine hohe Arbeitskapazität solcher Maschinen ergab sich eine immer größere Masse mit der Folge, daß die Zeit für Inbetriebsetzung und Anhalten der Maschine imer länger wurde. Während der Zeit der Inbetriebsetzung und der Zeit zum Anhalten arbeitet daher die Maschine mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, die niedriger als die Arbeitsgeschwindigkeit ist, so daß auch jeder Arbeitstakt länger dauert als normal. With the increasing demand for high work capacity such Machines resulted in an ever greater mass with the result that the time for commissioning and stopping the machine has become longer. During commissioning and the time to stop therefore the machine works at a variable speed, which is lower than the working speed, so that every working cycle takes longer than normal.

Das bedeutet mit Bezug auf die Wärmeversiegelung, daß das Kunststoffmaterial der Verpackung der Einwirkung von Wärme länger ausgesetzt wird, als es für eine gute Versiegelung erforderlich ist. Das führte zu undichten Verpackungen, weil bei zu langer Erhitzung unerwünschte Schmelzerscheinungen auftraten, die ein Loch oder poröse Stellen entstehen ließen, die einen gasdichten Abschluß nicht mehr gewährleisteten.With regard to the heat seal, this means that the plastic material the packaging is exposed to heat longer than it is for a good sealing is required. That led to leaky packaging because of too long heating undesired melting phenomena occurred, which a hole or let porous areas arise, which no longer guaranteed a gas-tight seal.

Es ist an sich bekannt, zum Versiegeln von Verpackungen mit Vorrichtungen zu arbeiten, bei denen metallische, als elektrische Widerstandselemente ausgebildete Bänder als Heizbacken gegen die Mündung der Verpackung geführt werden. Auch die elektrische Impulsschweißung ist im Zusammenhang mit dem Schweißen von Kunststoff bekannt. It is known per se for sealing packages with devices to work in which metallic, designed as electrical resistance elements Tapes are led as heating jaws against the mouth of the packaging. Also the electrical pulse welding is related to the welding of plastic known.

Bei rotierenden Versiegelungsmaschinen galt es, die Aufgabe zu lösen, die sonst gegebenen ungenutzten Zeitspannen zu vermeiden. Das wird erreicht, wenn der Kommutator zur Zuführung der elektrischen Energie zu den jeweils in Frage kommenden Schweißbackenpaaren einer jeden Evakuierkammer nur als verteilendes Mittel arbeitet und zusätzlich ein gesondertes, die Impulsdauer bestimmendes Mittel vorgesehen wird. In the case of rotating sealing machines, the task was to solve to avoid the otherwise unused periods of time. That is achieved when the commutator for supplying the electrical energy to the respective candidate Welding jaw pairs of each evacuation chamber only works as a distributing agent and in addition a separate means determining the pulse duration is provided.

Die Vorrichtung zum elektrischen Wärmeversiegeln von Verpackungen in einer rotierenden Versiegelungsmaschine mit in jeder Evakuierkammer angeordneten, aus metallischen, als elektrische Widerstandselemente ausgebildeten Bändern bestehenden Heizbacken, die auf isolierenden Unterlagen angeordnet sind und gegen die Mündung der Verpackung geführt werden, ist gemäß der Erfindung dadurch ge- kennzeichnet, daß in an sich aus der Impulsschweißung her bekannter Weise die Bänder eine so geringe Wärmekapazität besitzen, daß ihre abgegebene Wärmemenge bei jedem Siegelvorgang ausschließlich durch die dabei zugeführte elektrische Energie bestimmt wird und daß das zur Impulsschweißung erforderliche impulsdauerbestimmende Mittel für sämtliche Bänder gemeinsam ist und zwischen diesem impulsdauerbestimmenden Mittel und den Bändern ein Kommutator zur Verteilung der elektrischen Energie zu demjenigen Bänderpaar, welches gerade in Betrieb treten soll, angeordnet ist. The device for the electrical heat sealing of packaging in a rotating sealing machine with arranged in each evacuation chamber, consisting of metallic strips designed as electrical resistance elements Heating jaws, which are arranged on insulating pads and against the mouth the packaging are performed, is according to the invention thereby indicates that in a manner known per se from impulse welding the bands are so small Have heat capacity that their amount of heat given off with each sealing process is determined exclusively by the electrical energy supplied and that the pulse duration-determining means required for pulse welding for all Bands is common and between this pulse duration-determining agent and the Ribbons a commutator to distribute the electrical energy to that pair of ribbons, which is about to come into operation, is arranged.

Mit der Kombination, daß die Bänder eine so geringe Wärmekapazität besitzen, daß ihre abgegebene Wärmemenge bei jedem Siegelvorgang ausschließlich durch die zugeführte elektrische Energie bestimmt wird, daß in den Kreisen zur Zufuhr von elektrischer Energie ein zeitbestimmendes Mittel eingeschaltet ist, wodurch die für jeden Versiegelungsvorgang zugeführte Energiemenge begrenzt wird, und daß ein Kommutator zur Verteilung der elektrischen Energie zu demjenigen Bänderpaar, welches gerade in Betrieb treten soll, angeordnet ist, ergibt sich eine relativ einfache und zuverlässig wirkende Maschine. With the combination that the tapes have such a low heat capacity have that the amount of heat given off during each sealing process is exclusive is determined by the supplied electrical energy that in the circuits for supply of electrical energy a time-determining means is switched on, whereby the amount of energy supplied for each sealing operation is limited, and that a commutator for distributing the electrical energy to that pair of bands, which is to come into operation, is arranged, there is a relative simple and reliable machine.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die schaubildliche Ansicht einer Verpackung, die nach der Evakuierung wärmeversiegelt werden soll, Fig. 2 die Anordnung der Schweißbacken und Fig.3 ein Schaltschema der elektrischen Stromkreise. The object of the invention is in the drawing, for example shown. 1 shows a perspective view of a package which is produced according to the evacuation is to be heat sealed, Fig. 2 the arrangement of the welding jaws and FIG. 3 is a circuit diagram of the electrical circuits.

Die Verpackung, die nicht Gegenstand dieses Patents ist, besteht aus einem äußeren Karton mit breiter Seite 10 und schmaler Seite 11. An den breiten Seiten ist eine Verschlußklappe 12 bzw. 13 und an jeder schmalen Seite eine Verschlußklappe 14 bzw. 15 angeordnet. Das Futter bzw. die Innenverpackung ist im Boden der Verpackung bereits verschlossen, und die Verschlußzipfel sind eingefaltet und verklebt. Im oberen Teil sind die Verschlußzipfel nach außen gefaltet, nachdem das Gut eingefüllt ist. Die Verschlußstelle des Futters ist auf dem größeren Teil 16 ihrer Länge bereits wärmeversiegelt bis auf einen kleinen, nicht verschweißten und daher offenen Teill7 nahe am äußeren Rande, durch den die Evakuierung erfolgt. The packaging that is not the subject of this patent exists from an outer box with a wide side 10 and a narrow side 11. On the wide side Sides is a closure flap 12 or 13 and on each narrow side a closure flap 14 and 15 respectively. The lining or the inner packaging is in the bottom of the packaging already closed, and the closure lobes are folded in and glued. in the In the upper part, the closure lobes are folded outwards after the material has been filled is. The locking point of the lining is already on the larger part 16 of its length heat-sealed except for a small, not welded and therefore open part7 close to the outer edge through which the evacuation takes place.

Die Verpackungen gelangen so in eine Maschine zur Evakuierung und Versiegelung durch Zusammenschweißen des Mündungsteils 17. Dieser wird zwischen zwei Schweißbacken geklemmt. Diese Schweißbacken sollen eine geringe Wärmekapazität haben, damit keine unkontrollierbare Wärmemenge von der vorherigen Erhitzung aufgespeichert ist. Eine solche Wärmespeicherung könnte dazu führen, daß der Schweißstelle bei langsamem Maschinenlauf eine größere Wärmemenge zugeführt würde als erfordeilich, was unerwünschte Schmelzerscheinungen zur Folge hätte. The packagings get into a machine for evacuation and Sealing by welding together the mouth part 17. This is between two welding jaws clamped. These welding jaws should have a low heat capacity so that no uncontrollable amount of heat accumulated from the previous heating is. Such heat storage could lead to the weld at a larger amount of heat would be supplied to slow machine running than required, which would result in undesirable melting phenomena.

Die Bewegung der Schweißbacken zur Futtermündung 17 gehört nicht zum Gegenstand der Erfindung, so daß von einer Beschreibung abgesehen werden kann. The movement of the welding jaws to the feed mouth 17 does not belong the subject of the invention, so that a description can be dispensed with.

Gemäß Fig.2 sind die beiden Schweißbacken in getrennter Lage dargestellt. Sie sind auf Armen 20, 21 montiert, von denen der eine Arm, z. B. 20, fest ist, während der andere Arm 21 in einer gegebenen Phase der Arbeit der Maschine geschwenkt werden kann. Auf den Armen 20, 21 sind die Schweißbacken an Stützen 22, 23 befestigt; die an den Schwenkarmen 24, 25 an Gelenkzapfen 26, 27 federnd angelenkt sind. Die Schwenkarme 24, 25 tragen die Schweißbacken 28, 39. 30, 31 sind Gelenkzapfen, die von Schraubenfedern 32, 33 umgeben sind, die die Schweißbacken in der dargestellten Lage halten. Die Teile 24 und 28 bzw. 25 und 29 sind von elektrischen, bandförmigen Widerstandselementen 34, 35 geringer Wärmekapazität, aber rascher Wärmeerzeugung bei elektrischem Stromfluß umgeben. Das Widerstandselement 34 bzw. 35 ist an Klemmen 36, 37 befestigt und mit den Teilen 24, 25 verbunden. Die Stromzufuhr erfolgt über die Klemmen38, 39. According to Figure 2, the two welding jaws are shown in a separate position. They are mounted on arms 20, 21, one of which is an arm, e.g. B. 20, is fixed, while the other arm 21 is pivoted in a given phase of the work of the machine can be. On the arms 20, 21 the welding jaws are attached to supports 22, 23; which are resiliently articulated on pivot pins 26, 27 on pivot arms 24, 25. the Swivel arms 24, 25 carry the welding jaws 28, 39. 30, 31 are pivot pins that are surrounded by coil springs 32, 33, which the welding jaws in the illustrated Hold position. The parts 24 and 28 or 25 and 29 are of electrical, band-shaped Resistance elements 34, 35 low heat capacity, but rapid heat generation surrounded by electric current flow. The resistance element 34 or 35 is on terminals 36, 37 attached and connected to the parts 24, 25. The power is supplied via the terminals38, 39.

Die elektrische Schaltung ist aus Fig. 3 ersichtlich. welche außerdem schematisch die wesentlichen Teile der Maschine enthält. Diese besteht aus einem Karussell50 mit verschließbaren Evakuierkammern 51 für die Aufnahme der Verpackungen. Während die Kammern dicht verschlossen sind, werden sie einem Vakuum unterworfen, so daß die Luft durch die Ötffnung 17 der Innenverpackung entfernt wird. Wenn dies geschehen ist, werden die Schweißbacken zu- sammengeführt und gleichzeitig elektrischer Strom zur Erhitzung der Schweißbacken zugeführt, so daß die Öffnung 17 zusammengeschweißt wird. The electrical circuit is shown in FIG. 3. which also schematically contains the essential parts of the machine. This consists of one Carousel 50 with lockable evacuation chambers 51 for receiving the packaging. While the chambers are tightly closed, they are subjected to a vacuum, so that the air is removed through the opening 17 of the inner packaging. If this is done, the welding jaws are closed merged and at the same time electric Current is supplied to heat the welding jaws so that the opening 17 is welded together will.

Es sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwölf Kammern vorgesehen für je eine Verpackung! die nach der Behandlung aus der Kammer entfernt und durch eine neue Verpackung ersetzt wird. In the embodiment shown, twelve chambers are provided for one package each! which are removed from the chamber after treatment and put through new packaging is replaced.

Die Schweißmittel sind für eine Tasche 52 angedeutet mit den Widerstandsbändern 34, 35. Die beiden Widerstandsbänder 34, 35 sind in Parallelschaltung mit einem Paar Lamellen eines Kommutators zwecks Verteilung des elektrischen Stromimpulses in den richtigen Augenblicken verbunden. Es steht die Leitung53 zu einer Kommutatorlamelle 54 in Kontakt mit einer Bürste 55, während die Leitung 56 vom anderen Ende der Widerstandsbänder 34, 35 zu einer Kommutatorschiene 57 in Kontakt mit einer Bürste 58 führt. Die Bürsten 55, 58 stehen mittels der Leitungen 59, 60 in Verbindung mit der Sekundärleitung eines Transformators 61, dessen Primärleitung vom Netz gespeist wird. Die Spannungsumsetzung von z. B. 220 Volt im Transformator kann vorzugsweise so sein, daß eine Sekundärspannung von etwa 2 Volt entsteht, wenn der elektrische Widerstand der Widerstandsbänder 34, 35 etwa 1/4rj Ohm ist. Dies bedeutet einen Strom von 650 Ampere insgesamt oder 1300Watt, was eine genügend schnelle Erhitzung der Widerstandsbänder gewährleistet. Die Widerstandsbänder sollen aber nur während einer Zeit von annähernd t/90 Sekunde unter Strom stehen, was eine Gesamtleistung von etwa 15 Wattsekunden bedeutet und der geringsten Erhitzung des Teiles 17 der Schweißstelle entspricht. The welding means are indicated for a pocket 52 with the resistance bands 34, 35. The two resistance bands 34, 35 are connected in parallel with a Pair of lamellas of a commutator for the purpose of distributing the electrical current pulse connected in the right moments. The line 53 is connected to a commutator bar 54 in contact with a brush 55, while the lead 56 from the other end of the resistance bands 34, 35 leads to a commutator bar 57 in contact with a brush 58. The brushes 55, 58 are connected to the secondary line by means of lines 59, 60 a transformer 61, the primary line of which is fed from the network. The voltage implementation from Z. B. 220 volts in the transformer can preferably be such that a secondary voltage of about 2 volts arises when the electrical resistance of the resistance bands 34, 35 is about 1 / 4rj ohm. This means a current of 650 amps in total or 1300 watts, which ensures that the resistance bands are heated up quickly enough. The resistance bands should only be used for a time of approximately t / 90 seconds are under power, which means a total power of about 15 watt seconds and corresponds to the slightest heating of the part 17 of the weld.

Wenn das Karussell 500 Umdrehungen in der Minute macht, wird die Stromzufuhr zu den Widerstandsbändern 34, 35 selbsttätig auf diese Zeitspanne durch den Kommutator54 57 begrenzt. Wenn aber Zeitabschnitte kommen, um das Karussell anzuhalten oder in Betrieb zu setzen und dieses sich daher mit wesentlich niedrigerer und veränderlicher Geschwindigkeit dreht, würden die Schweißstellen einer zu großen Gesamtleistung ausgesetzt, und die Schweißungen würden entweder porös und undicht werden, oder das Beutelmaterial kann sogar verbrennen. Außer der Verpackung ist dann auch meist der Inhalt zu verwerfen. If the carousel makes 500 revolutions per minute, the Power supply to the resistance bands 34, 35 automatically through this period of time the commutator 54 57 limits. But when periods of time come to the carousel to stop or put into operation and this is therefore much lower and changing speed, the welds would be too large Exposed to total power, and the welds would either become porous and leaky or the bag material may even burn. Except the packaging is then mostly to discard the content.

Um dies zu vermeiden, ist nach der Erfindung im Primärkreis des Transformators 61 eine zeitbegrenzende Vorrichtung 62 eingeschaltet, die durch einen vom Karussell angetriebenen Impulskontaktgeber 63 gesteuert wird. In order to avoid this, according to the invention in the primary circuit of the transformer 61 a time-limiting device 62 switched on, which is activated by one of the carousel driven pulse contactor 63 is controlled.

Eine zeitbegrenzende Vorrichtung 62 gemäß Fig. 2 ist an sich bekannt. In ihrer einfachsten Form besteht sie aus einem Magnet 64, der bei seiner Magnetisierung eine Sperre 65 für ein Uhrwerk beeinflußt, wobei eine vom Uhrwerk angetriebene Welle 66 in Drehung versetzt wird. Gleichzeitig wird ein Haken 67 in dem Weg für die Sperre 65 niedergelassen, so daß diese nicht in ihre Normallage zurückkehren kann, bis das Uhrwerk mit Hilfe eines Nockens 68 den Haken 67 aus der Bahn der Sperre 65 verschiebt. A time-limiting device 62 according to FIG. 2 is known per se. In its simplest form it consists of a magnet 64 which, when it is magnetized a lock 65 affects a clockwork, with a shaft driven by the clockwork 66 is set in rotation. At the same time there is a hook 67 in the path for the lock 65 so that it cannot return to its normal position until the clockwork moves the hook 67 out of the path of the lock 65 with the aid of a cam 68.

Die Sperre 65 ist aber gleichzeitig mit einer Kontaktfeder 69 verbunden, die im Primärkreis des Transformators 61 eingeschaltet ist, wodurch dieser Stromzufuhr während einer Zeit erhält, die von der Magnetisierung des Elektromagnets bis zum Zurückgang der Sperre nach Freigabe durch den Nocken 68 verstreicht. Diese Zeit kann mit großer Genauigkeit geregelt werden, entweder durch Einstellen der Umdrehungsgeschwindigkeit des Uhrwerkes oder durch Einstellen der Lage des Nockens 68 an der Welle des Uhrwerkes.The lock 65 is at the same time connected to a contact spring 69, which is switched on in the primary circuit of the transformer 61, whereby this power supply during a time that goes from the magnetization of the electromagnet to the Reduction of the lock after release by the cam 68 elapses. This time can be regulated with great accuracy either by setting the speed of rotation of the clockwork or by adjusting the position of the cam 68 on the shaft of the clockwork.

Die Wicklung des Elektromagnets 64 ist in einem Stromkreis eingeschaltet, der einen Schalter 63 enthält, der mit dem Karussell 50 verbunden ist, so daß ein Schaltkontakt jedesmal erhalten wird, wenn ein Wärmeversiegelungsvorgang eingeleitet werden soll. The winding of the electromagnet 64 is switched on in a circuit, which includes a switch 63 connected to the carousel 50 so that a Switching contact is obtained every time a heat sealing process is initiated shall be.

Der Schalter besteht z. B. aus einer Zahnscheibe 70, die auf eine Abtastrolle 71 wirkt und den Kontakt 72 beeinflußt.The switch consists z. B. from a toothed washer 70, which on a Follower roller 71 acts and influences contact 72.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Wenn eine Verpackung in das Karussell eingeführt ist, um evakuiert zu werden, und das Karussell sich so weit gedreht hat, daß die Evakuierung vollendet ist, soll die Versiegelung der Verpackung erfolgen. Dabei wird ein Kontakt 72 für jede im Karussell vorhandene Kammer geschlossen, und der Kommutator54 bestimmt in Zusammenwirkung mit der Bürste 55, zu welcher Kammer dieser Impuls geleitet wird. Der Schaltkontakt bewirkt unmittelbar die Inbetriebsetzung der impulsdauerbegrenzenden Vorrichtung 62, die während einer gegebenen Zeit über ihren Kontakt 69 Primärstrom zum Transformator 61 führt, der über die Leitungen59, 60 während derselben Zeit Sekundärstrom zum Kommutator 54, 57 zwecks Verteilung zu den Schweißbacken 34, 35 der betreffenden Kammer führt. Die Schweißbacken erhalten daher eine elektrische Energiemenge, die von der Spannung des Transformators, dem Widerstandswert der Widerstandsbänder und der Zeiteinstellung der impulsdauerbegrenzenden Vorrichtung 62 gegeben ist und welche von der Geschwindigkeit, mit welcher das Karussell sich drehen kann, unabhängig ist. The working principle is as follows: When a package in the carousel is inserted to be evacuated and the carousel has rotated so far that the evacuation is complete, the packaging should be sealed. A contact 72 is thereby closed for each chamber present in the carousel, and the commutator 54, in cooperation with the brush 55, determines to which chamber this impulse is conducted. The switching contact immediately causes commissioning the pulse duration limiting device 62, which for a given time over their contact 69 leads primary current to transformer 61, which via lines 59, 60 secondary current to commutator 54, 57 for the purpose of distribution during the same time leads to the welding jaws 34, 35 of the chamber concerned. Get the welding jaws hence an amount of electrical energy that depends on the voltage of the transformer, the Resistance value of the resistance bands and the time setting of the pulse duration limiting Device 62 is given and which of the speed at which the carousel can rotate, is independent.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for electrical heat sealing of packaging in a rotating sealing machine with in each evacuation chamber arranged, made of metallic, as elec- tric resistance elements trained Tapes existing heating jaws, which are arranged on insulating substrates and guided against the mouth of the packaging, characterized in that in a manner known per se from impulse welding, the bands (34, 35) one have such a low heat capacity that their amount of heat given off with each sealing process is determined exclusively by the electrical energy supplied and that the pulse duration determining means (62) required for pulse welding for all bands are common and between this pulse duration determining means and a commutator (54, 57) for distributing the electrical energy to the belts is arranged for that pair of belts which is about to come into operation.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a transformer (61) with its secondary side on contact brushes which interact with the commutator (54, 57) (55, 58) connected and the pulse duration-determining means (62) in the primary circuit of the transformer (61) is switched on.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that an in Depending on the movement of the chambers effective switch (63) to the respective Switching on the pulse duration determining means (62) is arranged.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the switch (63) consists of a toothed disk (70) and a follower roller (71) and that the toothed disk is arranged on the same shaft as the carousel (50) and for each tooth a switching contact generated by momentarily closing a contact (72).

References considered: U.S. Patents No. 2,460 460, 2,630,955, 2,796,913; “Packaging Rundschau”, 1958, pp. 47 to 52.