DE1188505B

DE1188505B - Vorrichtung in einer Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine zur hydraulischen Betaetigung von zwei gegeneinander zu bewegenden Schweisswerkzeugen

Info

Publication number: DE1188505B
Application number: DEH49763A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Van Den Bos
Original assignee: Hamac Hansella AG
Current assignee: Hamac Hansella AG
Priority date: 1963-07-19
Filing date: 1963-07-19
Publication date: 1965-03-04
Also published as: AT245493B; GB1034966A; US3266217A

Description

Vorrichtung in einer Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine zur hydraulischen Betätigung von zwei gegeneinander zu bewegenden Schweißwerkzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung in einer Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine zur hydraulischen Betätigung von zwei gegeneinander zu bewegenden Schweißwerkzeugen, wobei die Druckmittelbeaufschlagung durch eine über Leitungen mit den Schweißwerkzeugen verbundene Kolbenpumpe erfolgt, die im Rhythmus des Verpackungsvorganges arbeitet, und wobei Steuer- und Regulierventile zur Steuerung und Regulierung des Druckmittelstromes dienen.
Die Anwendung pneumatischer und hydraulischer Antriebe ist in der Verpackungstechnik vielfach bekannt.
Auch ist es bekannt, derartige Vorrichtungen zum Verschließen von Beuteln und zum Zusammendrükken von Heizelementen beim Schweißen von Kunststoffen zu benutzen. So ist z. B. eine Vorrichtung bekannt, bei der hinter zwei gegeneinander zu bewegenden Schweißwerkzeugen je ein expandierbarer Schlauch angeordnet ist, der durch eine Kolbenpumpe über Leitungen und Regulier- und Steuerventile mit einem hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar und unter Unterdruck setzbar ist, so daß durch Dehnung und Zusammenziehung der Schläuche die Schweißwerkzeuge gegeneinander und voneinander bewegt werden.
Desgleichen sind hydraulische Antriebe für gegeneinander zu bewegende Schweißbacken, die normalerweise vom Antrieb der Verpackungsmaschine angetrieben werden, bereits bekannt und üblich.
Ausgangspunkt der Erfindung ist die bekannte Tatsache, daß hydraulische Antriebe dieser Art wegen der Inkompressibilität des Druckmittels den pneumatischen Antrieben überlegen sind, weil sie schneller ansprechen und sich daher für schnellaufende Verpackungsmaschinen bevorzugt eignen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Arbeitsgeschwindigkeit und -präzision und damit die Leistung einer hydraulisch arbeitenden Verpackungsmaschine zu erhöhen und zugleich den Ruhiglauf der Maschine zu verbessern und so die Verschleißrate herabzusetzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung ein vom Antrieb der Verpackungsmaschine betätigter Antrieb für die Kolbenpumpe und an jedem der als Schweißbacken ausgebildeten Schweißwerkzeuge ein hydraulischer Arbeitszylinder mit einem Kolben und einer dem Flüssigkeitsdruck entgegenwirkenden Feder, wie an sich bereits bekannt, vorgesehen ist, daß an die Leitung von der Kolbenpumpe zu den Arbeitszylindern ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen und eine zweite Druckmittelpumpe vorgesehen ist, die über ein Steuerventil während des Saughubs der Kolbenpumpe Druckmittel in den Zylinder dieser Pumpe fördert, und daß das ebenfalls vom Antrieb der Verpackungsmaschine betätigte Steuerventil über ein weiteres Druckbegrenzungsventil mit einer Abflußleitung verbunden ist und so auch den Rückfluß überschüssigen Druckmittels ermöglicht.
Dieser Lösung liegt der Gedanke zugrunde, die Schweißb ackenbewegung von Schlauchbeutel-Verpakkungsmaschinen mit dem Bewegungsrhythmus der übrigen Maschinenteile möglichst genau zu synchronisieren, um zur Erzielung höchster Verpackungsgeschwindigkeiten jede Trägheit im System zu vermeiden.
Während sich bei hydraulischen Systemen der Druckmittelfluß während des Druckhubes relativ rasch vollzieht, beansprucht der Saughub relativ viel mehr Zeit, bis das Druckmittel unter der Wirkung des Unterdruckes im System aus den Arbeitszylindern abgeleitet ist. Daher war es gerade der Saughub, der der Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit Grenzen setzte.
Bei der Erfindung wird nun der Saughub der den Arbeitsdruck liefernden Kolbenpumpe dadurch beschleunigt, daß eine zweite Druckmittelpumpe während dieses Saughubes Druckmittel in den Zylinder der Kolbenpumpe fördert. Zugleich erfolgt die Öffnung der Schweißbacken unter der kombinierten Wirkung des von der Kolbenpumpe erzeugten Unterdruckes und von Federn in den Arbeitszylindern der Schweißbacken.
Da durch die Druckmittekufuhr in die Kolbenpumpe während des Saughubes zudem erreicht wird, daß der Zylinder der Kolbenpumpe zu Beginn des Druckhubes ganz gefüllt ist, wird infolge der Inkompressibilität des Druckmittels in bekannter Weise auch das gleichzeitige Schließen der Schweißbacken erreicht.
Um das dem geschlossenen, hydraulischen System beim Saughub überschüssig zugeführte Druckmittel wieder abzuleiten, wird im oberen Totpunkt der Kolbenpumpe unter der Wirkung der Federn in den Arbeitszylindern über das Steuerventil wieder Druckmittel abgeleitet. Diese Druckmittel ableitung könnte natürlich auch durch das erste Druckbegrenzungsventil erfolgen.
Durch diese Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird zugleich erreicht, daß die zu Beginn und während des Saughubes auftretenden Schläge im System vermieden werden, so daß die Verpackungsmaschine ruhiger läuft und weniger Verschleiß zeigt.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Steuerventil aus einer in einer zylindrischen Bohrung eines Ventilblocks drehbar gelagerten Walze besteht, daß eine Ringnut in der zylindrischen Bohrung vorgesehen ist, die über eine Leitung an die zweite Druckmittelpumpe und an das zweite Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist, daß die Leitung vom Steuerventil zur Kolbenpumpe radial in die zylindrische Bohrung mündet und daß auf dem Mantel der Walze eine längsverlaufende, den Abstand zwischen der Ringnut und der Mündung der Leitung überbrückende Kerbe vorgesehen ist.
Die Ausbildung von Steuerventilen mit einer zylindrischen Bohrung, Ringnut und Kerbe ist an sich bekannt.
Zweckmäßig verwendet man als zweite Druckmittelpumpe eine kontinuierlich arbeitende Pumpe.
Man kann die Abflußleitung des zweiten Druckbegrenzungsventiis als Schmierölzuleitung der Verpackungsmaschine ausbilden und somit den Schmieröldruck von dem Antrieb der Schweißbacken ableiten.
Den Grenzdruck des ersten Druckbegrenzungsventils gestaltet man zweckmäßig bei laufender Maschine einstellbar, um so den gewünschten Druck zwischen den Schweißbacken einstellen zu können.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antrieb für die Kolbenpumpe aus einer Exzenterscheibe besteht, gegen deren Umfang eine an der Kolbenstange gelagerte Rolle anliegt.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird, die die Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch im Schnitt darstellt.
Mit dem Bezalgszeichen 1 sind die schematisch dargestellten Schweißbacken einer Verpackungsmaschine bezeichnet. Diese Schweißbacken sind an den Kolbenstangen zweier Kolben 22 befestigt, die in gegensinnig angeordneten Arbeitszylindern 2 arbei- ten. Zwischen den Kolben und den Vorderseiten der Zylinder 2 sind Druckfedern 3 angeordnet, die bestrebt sind, die Schweißbacken entgegen der Wirkung des Druckmittels zu öffnen. An Stelle der Druckfedern 3 können auch Rückholzugfedern außerhalb der Zylinder 2 angeordnet werden. Die Zylinder 2 sind über eine Leitung 4 miteinander verbunden.
Ein Druckbegrenzungsventil 9 ist an die Leitung 4 angeschlossen. Dieses Druckbegrenzungsventil 9 besteht aus einem Zylinder, in dem ein Kolben 93 angeordnet ist. In den Zylinderraum mündet eine an die Leitung 4 angeschlossene Leitung. Eine Feder 92, die mit ihrer einen Seite gegen den Kolben 93 drückt, liegt mit ihrer anderen Seite gegen eine Stellvorrichtung 91 an, die hier als Stellschraube ausgebildet ist und mehr oder weniger tief in den Zylinder eingeschraubt werden kann, wodurch der durch die Feder 92 auf den Kolben 93 und also auf das ganze hydraulische System ausgeübte Druck veränderbar ist. Die Feder 92 behält dabei selbstverständlich immer eine durch die Schraube 91 verstellbare Vorspannung bei.
Die Einrichtung ist derart ausgelegt, daß das Hubvolumen des weiter unten noch beschriebenen Kolbens 8 etwas größer ist als dasjenige der beiden Kolben 22, so daß der Kolben 93 einen entsprechenden Hub entgegen der Feder 92 macht. Der Druck im System und somit zwischen den Backen 1 wird auf diese Weise durch den auf Kolben 93 vorhandenen Federdruck bestimmt.
An die Leitung 4 schließt sich eine Leitung 5 an, die zur Druckmittelpumpe 6 führt. Diese Druckmittelpumpe 6 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kolbenpumpe. Der im Zylinder dieser Pumpe 6 angeordnete Kolben 8 weist eine Kolbenstange 82 auf, an deren Ende eine Rolle 77 befestigt ist, die gegen eine Exzenterscheibe 7 anliegt. Die Exzenterscheibe 7 wird von dem Antrieb der Verpackungsmaschine in Pfeilrichtung gedreht. Dabei rollt die Rolle77 am Umfang der Exzenterscheibe entlang, was zu einer Auf- und Abbewegung des Kolbens 8 im Zylinder der Pumpe 6 führt. Im Zylinder ist eine Feder 81 angeordnet, die bestrebt ist, den Kolben nach oben und die Rolle 77 gegen den Umfang der Exzenterscheibe 7 zu drücken. Die Feder 81 reicht hierfür allein nicht aus; sie wird durch die Federn 3 (über den Öldruck) und die Ölzufuhr mittels der weiter unten noch beschriebenen Pumpe 11 unterstützt.
Am druckmittelseitigen Ausgang der Kolbenpumpe 6 ist ein Sicherheitsventil 18 angeordnet, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kugelventil ist, dessen Kugel 181 durch eine Feder 182 in ihren Ventilsitz gedrückt wird. Eine Leitung 183 führt zum Ölsammelbehälter.
Die Kolbenpumpe 6 ist außerdem über eine Leitung 10 mit einem Steuerventil 14 verbunden. Der feststehende Block 141 des Steuerventils 14 weist eine mittlere zylindrische Bohrung 142 auf, in der eine Walze 16 angeordnet ist. Die Walze 16 wird vom Antrieb der Verpackungsmaschine um ihre Zylinderachse gedreht. In der Wand der Bohrung 142 ist eine Ringnut 15 vorgesehen, die an eine Leitung 12 angeschlossen ist. Die erwähnte Leitung 10 von der Kolbenpumpe 6 verläuft durch den Ventilblock 141 hindurch und mündet in der zylindrischen Bohrung 142. Die Walze 16 weist auf ihrem Umfang eine Kerbe 17 auf, die so groß ist, daß sie die Mündung der Leitung 10 in die zylindrische Bohrung 142 mit der Ringnut 15 verbindet, wenn die Kerbe 17 im Laufe einer Umdrehung der Walze 16 mit der Mündung der Leitung 10 zur Deckung kommt.
Die Leitung 12 führt zu einer zweiten Druckmittelpumpe 11, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnradpumpe dargestellt ist. Die Druckmittelpumpe 11 wird aus dem Ölvorratsbehälter über einen Filter 111 gespeist.
An die Leitung 12 ist außerdem ein zweites Druckbegrenzungsventil 13 angeschlossen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel so wie das Sicherheitsventil 18 ein Kugelventil ist, dessen Kugel 131 durch eine Feder 132 gegen ihren Ventilsitz gepreßt wird.
Die Ausgangsseite des Druckbegrenzungsventils 13 ist an die Schmierölleitung 19 angeschlossen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet folgendermaßen: Die Exzenterscheibe 7, die von der Verpackungsmaschine im Arbeitsrhythmus dieser Maschine gedreht wird, preßt beim Drehen den Kolben 8 über die Rolle 77 und die Kolbenstange 82 entgegen der Wirkung der Feder 81 nach unten. Infolgedessen strömt das vor dem Kolben befindliche Druckmittel durch die Leitung 5 und 4 in die Arbeitszylinder2, so daß sich die Schweißbacken 1 schließen. Die Federn 3 sind so dimensioniert, daß der vom Druckmittel auf die Kolben 22 ausgeübte Druck die Kraft der Federn 3 übersteigt. Hat der Kolben 8 im Zylinder der Kolbenpumpe 6 seine tiefste Stellung erreicht, so wird er bei sich weiterdrehender Exzenterscheibe 7 mittels der Feder 81 zum Saughub nach oben gedrückt. Dabei entsteht im Zylinder der Kolbenpumpe 6 infolge der Trägheit des Druckmittels in den Leitungen 4 und 5 ein Unterdruck. In diesem Augenblick hat aber die Walze 16 des Steuerventils 14, die so wie die Kolbenpumpe 6 von der Verpackungsmaschine in deren Arbeitsrhythmus angetrieben wird, sich so weit gedreht, daß die Kerbe 17 die Leitung 10 mit der Ringnut 15 und damit mit der Leitung 12 und der Pumpe 11 verbindet.
Es strömt nun Druckmittel durch die Leitung 12 über das Regulierventil 14 durch die Leitung 10 in den Zylinder der Kolbenpumpe 6. Da der Inhalt des Zylinders der Kolbenpumpe 6 dem Inhalt der Zylinder 2 und des Druckregulierungsventils 9 entspricht, ist durch die erwähnte Druckmittelzufuhr am Ende des Saughubes des Kolbens 8 im durch die Teile 2, 4, 5, 9 und 10 gebildeten Raum ein Überschuß an Druckmittel vorhanden. Die Kurve der Exzenterscheibe 7 ist jedoch derartig ausgeführt, daß der Kolben 8 während einiger Zeit in der oberen Stellung stehenbleibt. Dadurch wird erreicht, daß die überflüssige Druckmittelmenge unter der Wirkung der Federn 3 durch das Steuerventil 14, dessen Kerbe 17 die Leitungen 10 und 12 noch verbindet, abfließen kann. Wird nach Beendigung dieses Vorganges die Verbindung zwischen den Leitungen 10 und 12 durch Weiterwandern der Kerbe 17 unterbrochen, so fördert die Pumpe 11 durch das Überdruckventil 13 Öl in die Schmierölleitung 19. Die Pumpe 11 dient somit gleichzeitig als Druckmittelpumpe für die Schmierung der Verpackungsmaschine.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung wurden die Federn 3, 92, 132 und 182 so gewählt, daß der Druck der Federn 3 etwa einem Druckmitteldruck von 6 at in den Zylinder 2 die Waage hielt, daß durch den Kolben 93 mittels der Feder 92 und der Einstelleinrichtung 91 in den Leitungen 4 und 5 ein Überdruck von 10 bis 30 at erzielt wird, daß das Ventil 13 sich bei 2 at Überdruck öffnet und daß das Sicherheitsventil 18 sich bei 40 at Überdruck öffnet.

Claims

Der Anspruch 1 schützt nur die Gesamtkombination der in ihm enthaltenen Merkmale.

Patentansprüche: 1. Vorrichtung in einer Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine zur hydraulischen Betätigung von zwei gegeneinander zu bewegenden Schweißwerkzeugen, wobei die Druckmittelbeaufschlagung durch eine über Leitungen mit den Schweißwerkzeugen verbundene Kolbenpumpe erfolgt, die im Rhythmus des Verpackungsvorganges arbeitet, und wobei Steuer- und Regulierventile zur Steuerung und Regulierung des Druckmittelstromes dienen,' dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Antrieb der Verpackungsmaschine betätigter Antrieb (7, 77) für die Kolbenpumpe (6) und an jedem der als Schweißbacken (1) ausgebildeten Schweißwerkzeuge ein hydraulischer Arbeitszylinder (2) mit einem Kolben (22) und einer dem Flüssigkeitsdruck entgegenwirkenden Feder (3), wie an sich bereits bekannt, vorgesehen ist, daß an die Leitung (4, 5) von der Kolbenpumpe (6) zu den Arbeitszylindern (2) ein Druckbegrenzungsventil (9) angeschlossen und eine zweite Druckmittelpumpe (11) vorgesehen ist, die über ein Steuerventil (14) während des Saughubs der Kolbenpumpe (6) Druckmittel in den Zylinder dieser Pumpe (6) fördert, und daß das ebenfalls vom Antrieb der Verpackungsmaschine betätigte Ventil (14) über ein weiteres Druckbegrenzungsventil (13) mit einer Abflußleitung (19) verbunden ist und so auch den Rückfluß überschüssigen Druckmittels ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) aus einer in einer zylindrischen Bohrung (142) eines Ventilblocks (141) drehbar gelagerten Walze (16) besteht, daß eine Ringnut (15) in der zylindrischen Bohrung (142) vorgesehen ist, die über eine Leitung (12) an die zweite Druckmittelpumpe (11) und an das zweite Druckbegrenzungsventil (13) angeschlossen ist, daß die Leitung (10) vom Steuerventil (14) zur Kolbenpumpe (6) radial in die zylindrische Bohrung (142) mündet und daß auf dem Mantel der Walze (16) eine längsverlaufende, den Abstand zwischen der Ringnut (15) und der Mündung der Leitung (10) überbrükkende Kerbe (17) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckmittelpumpe (11) eine kontinuierlich arbeitente Pumpe ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (19) des zweiten Druckbegrenzungsventils (13) die Schmierölleitung der Verpackungsmaschine ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzdruck des ersten Druckbegrenzungsventils (9) bei laufender Verpackungsmaschine einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Kolbenpumpe (6) aus einer Exzenterscheibe (7) besteht, gegen deren Umfang eine an der Kolbenstange (82) gelagerte Rolle (77) anliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 944 237; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 837 039; USA.-Patentschriften Nr. 2 698 693, 2 811 018, 2825194, 2 837 883; britische Patentschrift Nr. 739015.