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"Maschine zum Heißsigeln von Blattmaterial" -.-#-Priorität: 2. Februar
1965 - V.St. von Amerika Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Heißsiegeln
von thermoplastischem Blattmaterial, die so ausgebildet sein soll, dass sie jederzeit
störungsfrei zur Durchführung einer Heißsiegelung von thermoplastischem oder mit
einem Belag oder Überzug aus derartigem Werkstoff versehenem Blattmaterial geeignet
ist, welches während des Siegelvorganges durch die Anwendung von Hitze geschmolzen
oder plastifiziert wird, worauf sich eine abkühlung anschliesst, noch während das
Blattmaterial aneinanderliegend festgeklemmt ist, um auf diese Weise eine starke,
feste und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den auf diese Weise gesiegelten
Teilen des Blattmaterials zu erreichen. Derartiges Blattmaterial oder dessen Belag
oder Überzug kann beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylidenchlorid
uodgl sein.
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Die normale Arbeitsweise der bekannten Maschinen zur Heißsiegelung
von thermoplastischem Blattmaterial ist allgemein die, dass man die miteinander
zu verbindenden Materiallagen zwischen geeignete Elemmbacken oder Klauen einführt,
die ein Heizelement enthalten, oder bilden, so dass die zu siegelnden Teile des
Blattmaterials zunächst zwischen diesen Klauen festgeklemmt werden, worauf sie dann
dadurch plastifiziert werden, dass mittels des Heizelements eine entsprechende Wärmemenge
zugeführt wird, worauf die derart gesiegelten Saterialteile zwischen den Klauen
während einer bestimmten.Abkühlperiode so festgeklemmt bleiben, dass nach Ablauf
derselben und nach dem Lösen der Klauen voneinander die zwischen denselben festgeklemmt
gewesenen Materialteile nunmehr fest miteinander in Verbindung bleiben.
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Bei derartigen Maschinen werden die Heizelemente abwechselnd zunächst
auf eine genügend hohe Temperatur gebracht, um die gewünschte Plastifizierung des
Materials oder eines auf demselben aufgebrachten Belags oder Überzugs zu erreichen,
und dann auf eine genügend niedrige Temperatur abgekühlt, bei welcher der plastifizierte
Teil des zu verbindenden Materials während des betreffenden Arbeitsganges der Maschine
wieder fest werden kann. Während der normalen Arbeitsgänge derartiger Maschinen,
bei denen während jedes aufeinanderfolgenden Arbeitsganges der Maschine ein Heißsiegelungsvorgang
am Blattmaterial erfolgt, ergeben sich kaum Schwierigkeiten bezüglich einer Aufrechterhaltung
der Temperatur der Heizelemente innerhalb der Grenzen, welche sich dadurch ergeben,
dass eine Abkühlung auf eine emperatur eintreten kann, die so niedrig ist, dass
sich eine Verfestigung des plastifizierten Blattmaterials ergibt, worauf sich dann
wieder eine Aufheizperiode anschliesst, die während des nächstfolgenden
Arbeitsganges
der Maschine erfolgt, um die Temperatur so weit zu erhöhen, dass ein Plastifizieren
des zu-verbindenden Naterials eintreten kann.
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Wenn man nun jedoch derartige Maschinen mit den zur Zeit üblichen
und wirtschaftlich erforderlichen Geschwindigkeiten laufen lässt, bei denen beispeilweise
mehr als 30 köder 40 heißsiegeleunsvorgänge je Minute erfolgen können, dann ist
dieser Temperaturbereich normalerweise verhältnismässig begrenzt0 Ein Übersheizen
der Heizelemente hätte die Folge, dass sich dasselbe vorzeitig abnutzt und unnötig
s-chnell ersetzt werden muss, und dass ausserdem auch noch ein Überhitzen des zwischen
den Klauen gehaltenen Materials eintritt, was wenigstens zu einer fehlerhaften Siegelverbindung
führt, gegebenenfalls sogar zu einem Durchbrennen oder Schmelzen des behandelten
BlattmaterialsO Zu niedrige Heiztemperaturen der Heizelemente haben dagegen den
Nachteil, dass das behandelte Blattmaterial oder dessen-Belag oder, Überzug nicht
genügend plastifiziert wird, um eine tatsächlich wirksame und feste Verbindung der
aneinander liegenadne Balttmaterialteile zu erreichen.
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Für eine tatsächlich ordnungsgemässe Arbeitsweise von Heißsiegelungsmaschinen
der vorgenannten Art ist es weiterhin wesentlich, dass .eine Abkühlung des plastifizierten,
Blattmaterials auf eine solche niedrige Temperatur eintreten kann, dass sich ein
Verfestigen des Materials bzw. der Siegelnaht bereits dann ergibt, während die aneinanderliegenden
Blattmaterialteile noch fest zusammengepresst sind, um auf diese Weise eine feste
Verbindung zu erhalten. Normalerweise wird daher so vorgegangen, dass das Abkühlen
erfogt, während sich die Blattmateilallteile zwiacen -den jeweiligen Klemmbacken
oder
Klauen zusammengehalten befinden, Dabei ist es bei Maschinen der vorliegenden Art
vielfach üblich, ein Kühlmittel, beispielsweise. eine geeignete Kühlflüssigkeit
durch die Klemmbacken oder Klauen an einer Stelle neben dem Heizelement hindurchzuschicken,
um auf diese Weise das Abkühlen der Klemmbacken oder Klauen und des Heizelements
zu beschleunigen, nachdem eine genügende Wärmeübertragung erfolgt ist0 Während des
Arbeitsganges derartiger Maschinen tritt häufig der Fall ein, dass ein solcher sogenannter"Leerlaufgang"
durchgeführt wird, bei welchem das zu versiegelnde Material keine Heißsiegelung
erfährt. Ein üblicher Grund hierfür liegt darin, dass die in Verbindung mit der
Maschine zum Herstellen der betreffenden Packung vorgesehene Füllmaschine für die
Abgabe des Füllgutes in die Packung noch nicht bereit ist und dass daher bei einer
selbsttätigen Steuerung der koordinierten Arbeitsgänge die Heißsiegelklauen keine
Schliessbewegung ausführen, um keinen leeren Behälter herzustellen.
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Wenn mehrere derartige Leerlaufgänge bei Maschinen der vorliegenden
Art vorkommen, dann tritt der Pall ein, dass eine überdurchschnittlich grosse Abkühlung
des Heizelements die Folge ist, bevor der nächstfolgende Heizarbeitszyklus desselben
durchgeführt wird0 Daher erreicht während dieses folgenden Heizzyklus des Heizelements
die Temperatur desselben nicht die nötige Höhe, um eine anstandslose Heisiegelung
des Materials zu erreichen, so dass einetfehlerhafte Verbindung der aneinanderliegenden
Materialteile die Folge ist.
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Derartige Schwierigkeiten treten insbesondere bei den bekannten Heißsiegelungsmaschinen
der vorliegenden Art häufig dann ein, wenn aufeinanderfolgende Leerlaufgänge erfolgen,
da die Heizelemente derartiger Maschinen für eine längere Zeitdauer auf eine derart
niedrige Temperatur abgekühlt werden, dass das
Heizelement so lange
keine genügend feste Siegelverbindung bewirken kann, bis es nicht für drei oder
vier aufeinanderfolgende Arbeitsgänge eingesetzt worden ist. Die während dieser
Zeitdauer hergestellten Packungen müssen daher ungenügend versiegelt ausfallen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile wirksam
auszuschalten und die Heizelemente von Maschinen der vorliegenden Art in neuartiger
und wirtschaftlicher Weise so zu regeln, dass sie innerhalb der gewünschten Temperaturgrenzen
stets auf der erforderlichen Temperatur gehalten bleiben, doh. also zu verhindern,
dass sich die Heizelemente zwischen den Heißsiegelvorgängen übermässig abkühlen
können, auch dann, wenn längere Zeitperioden während der Arbeit derartiger Maschinen
eintreten, bei denen mehrere aufeinanderfolgende Leerarbeitsgänge ausgefuhrt werden.
4 Zur Lösung dieser Aufgabe geht-die Erfindung aus von einer Maschine zum Heißsiegeln
von aus thermoplastischem Werkstoff bestehendem oder einen Belag oder Überzug aus
diesem Werkstoff aufweisenden Blattmaterial mit einer Vorrichtungzur Ausübung von'
Druck auf dieses Blattmaterial mittels -eines Paares von Backen oder Xlauen, die
während bestimmter Arbeitsgänge der Maschine zwischen einer Siegelungsstellung,
in welcher das Blattmaterial zwischen den Backen oder Klauen unter- Druck festgehalten
ist, und einer Freigabestellung bewegbar sind> in welcher die Backen oder Klauen
einen solchen Abstand voneinander einnehmen, dass das zwischen ihnen befindliche
Blattmaterial nicht -mehr festgehalten is-t, die jedoch während anderer Arbeitsgänge
der Maschine in dieser d.h, einer Leerlauf- oder Freigabestellung verbleiben, und
mit einem Heieelsment, das auf einer der Backen oder Klauen so angeordnetistt dass
derjenige Teil des Blattmaterials erfasst werden kann, welcher, sich, zwischen
den
genannten Backen oder Klauen in deren Klemmstellung befindet, und ist gekennzeichnet
durch eine Vorrichtung zum Erhitzen dieses Heizelements auf die zum Siegeln erforderliche
Arbeitstemperatur während jedes der vorgenannten bestimmten Arbeitsgänge, und durch
eine Vorrichtung zum Erwärmen dieses Heizelements auf eine niedrigere als die Arbeits-
oder Siegelungstemperatur während jedes der vorgenannten anderen Arbeitsgänge der
Maschine sowie durch eine diese Temperaturen des Heizelements regelnde Vorrichtung.
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Weitere Erfindungsmerkmale betreffen vorteilhafte Einzelheiten des
vorstehend angegebenen Hauptmerkmals der Erfindung, Nachstehend wird die Erfindung
für Ausführungsbeispiele anhand schematischer Zeichnungen erläutert0 In den Zeichnungen
zeigt Fig. 1 das Schema des Aufbaus einer erfindungsgemässen Maschine für ein erstes
Ausführungsbeispiel, und Figo 2 eine. der Fig. 1 entsprechende Darstellung für ein
weiteres Ausführungsbeispiel0 Die in Figo 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete
Maschine des ersten Ausführungsbeispiels enthält ein Paar Klauen 2 und 3, die in
eine mit gestrichelten Linien dargestellten Lage angehoben und in eine mit vollen
Linien angegebiete Lage abgesenkt werden können. Hierfür ist eine geeignete Antriebsvorrichtung
4 vorgesehen, welche durch einen Nocken 5 betätigt wird, der auf einer Antriebswelle
6 der Maschine 1 gehalten ist. Während jedes Arbeitszyklus der
Maschine
1 läuft diese Welle 6 einmal um, um bei einer vollständigen Umdrehung die Klauen
2 und 3 zuwschne den genannten beiden Stellungen voll anzuheben bzwO abzusenken0
In der unteren Stellung ihres Hubes befinden sich die Klauen 2 und 3 mit bestimmtem
Abstand voneinander, welcher während ihrer Aufwärtsbewegung bis zur höchsten Stellung
beibehalten bleibt, wo dann die Klauen 2 und 3 aufeinanderzu in, ihre gestrichelte
Schliessstellung bewegt werden0 Hierfür ist eine zugeordnete Betätigungsvorrichtung
geeigneter Art vorgesehen, beispielsweise ein Druckluftzylinder 7, der durch ein
Solenoidventil SV-1 gesteuert wird0 Während ihrer -Abwärtsbewegung behalten die
Klauen 2 und 3 ihre Schliessstellung bis zum znde des Abwärtshubes' bei, wo sie
dann durch die ätigkeit des Zylinders 7 wieder in die vorgenannte offene oder getrennte
Stellung verbracht werden.
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Bei dieser Anordnung und während der Bewegung der Klauen 2 ulld 3
können dieselben so betätigt werden, dass sie durch die Maschine nach abwärts geführte
thermoplastische Behälter o. dgl. versiegeln, indem diese Behälter am oberen Ende
des Klauenhubes von den Klauen 2 und 3 erfasst und zwischen dasselbe festgeklemmt
werden, worauf sich dann eine gemeinsame Abwärtsbewegung der Klauen und der festgeklemmten
Behälter in. diesem Zustand anschliesst. Auf der Oberseite der Klaue 3 ist ein Heizelement
8 sp angeordnet, dass das zwischen den Klauen 2 und 3 während des Abwärtshubes derselben
erfasste und festgeklemmte Behältermaterial mit diesem Element 8 in Eingriff tritt.
Die Temperatur dieses Heizelements 8 wird in der nachstehend noch -näher zu erläuternden
Weise geregelt.
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Die Maschine 1 dieses Ausführungsbeispiels ist so eingerichtet, dass
sie insbesondere eine selbsttätige Herstellung, Formgebung und Siegelung von Behältern
oOdglO aus zwei Lagen eines thermoplastischen Blattmat erials durchführen kann,
welche aneinanderliegend durch die Maschine hindurchgeführt werden. Diese beiden
Blattlagen aus thermoplastischem Material können dabei irgendeine beliebige Form
aufweisen, besteheii vorzugsweise jedoch aus den einander gegenüberliegenden Seiten
eines rohrförmigen Materialstreifens, der längsweise nach abwärts durch die Maschine
1 hindurchgeführt wird0 Während der Arbeit der Maschine 1 erfassen die Klauen 2
und 3 diesen sich nach abwärts bewegenden rohrförmigen Materialstreifen seitlich
über dessen gesamte Breite und machen dessen Abwärtsbewegung mit. Während dieser
Abwärtsbewegung der Klauen 2 und 3 wird das Heizelement 8 auf eine solche Temperatur
gebracht, dass das erfasste thermoplastische Material plastifiziert wird, worauf
sich dann eine Abkühlung des Heizelements 8 und der Klauen 2 und 3 anschliesst,
so dass sie die erfassten und zusammengedrückten zeile der beiden Materiallagen
fest miteinander verbinden können0 Auf diese Weise wird der Bodenteil des Behälters
oOdglO hergestellt0 Nunmehr erfolgt nach einer Öffnungsbewegung der Klauen 2 und
3 ihre Aufwärtsbewegung entlang dem rohrförmigen Blattmaterial.
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Während dieser Aufwärtsbewegung kann das in das Blattmaterial zu verpackende
Gut durch das Rohr hindurch in den Bodenteil desselben gefördert werden.
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Bei der normalen Arbeitsweise der Maschine 1 schliessen sich die Klauen
2 und 3 wieder am oberen Ende ihres Hubes auf dem rohrförmigen Material streifen
oberhalb des in das Rohr eingefüllten
Gutes, um sich dann während
eines weiteren HeiB-siegelvorganges nach abwärts zu bewegen, so dass gleichzeitig
sowohl ein gesiegelter Oberteil für den bereits gefüllten Behälter o. dglO wie auch
ein gesiegelter Bodenteil für den nächstfolgenden noch zu füllenden Behälter 00
dgl. gebildet wird.
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Am unteren Ende des Klauenhubes kann das gesiegelte Material zwischen
dem Oberteil des ersten Behälters 0. dgl0 und dem Bodenteil des nächstfolgenden
Behälters 0. dgl. mittelsirgendeiner geeigneten Vorrichtung zertrennt werden, beispielsweise
mittels eines nicht dargestellten Schnittdrahtes oder Messers, so dass der verschlossene
erste Behälter 0. dgl0 vom übrigen Teil des rohrförmigen Materials abgetrennt wird,
wobei jedoch der Bodenteil des rohrförmigen Materials für den nächstfolgenden Behälter
0. dgl0 zusammengesiegelt bleibt. Dieser Vorgang kann während jeden normalen Arbeitsablaufs
der Maschine 1 wiederholt durchgeführt werden.
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Wie eingangs erwahnt, kann nun bei Maschinen der vorliegenden Art
der Fall eintreten, dass sich sogenannte Leerlaufarbeitsgänge ergeben, bei denen
das Material nicht gesiegelt wird, weil die Maschine noch nicht zum Abfüllen des
Gutes in den nächstfolgenden, an seinem oberen Ende zu siegelnden Behälter bereit
steht In diesem Palle wird nunmehr ein besonderer Heizzyklus für das Heizelement
8 durchgeführt, um zu erreichen, dass die Temperatur des Heizelements 8 auf einem
solchen Betrag gehalten bleibt, dass während des ersten der nachfolgenden Arbeitsgänge
der Maschine 1 eine vorschriftsmässige Siegelung des Materials erfolgt0 Der hierfür
vorgesehene Aufbau und Arbeitsgang der Maschine soll nachstehend im einzelnen erläutert
werden0
Das Heizelement 8 kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet
sein und beispielsweise aus einem Nickel-Chrom-Band bestehen, dessen Erhitzung durch
den Durchlauf von elektrischem Strom bewirkt wird. Das eine Ende des Heizelements
8 wird über eine elektrische Leitung 9 an die eine Seite der Sekundärspule eines
Transformators 10 angeschlossen, während das andere Ende des Heizelements 8 über
eine Leitung 11, eine Steuereinheit 12 und eine Leitung 13 an das andere Ende dieser
Sekundärspule des Transformators 10 angeschlossen ist.
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Die Primärspule dieses Transformators 10 kann an eine beliebig geeignete
Stromquelle 14 angeschlossen sein, beispielsweise an ein Stromnetz mit 230 Volt
Wechselspannung unter Verwendung üblicher Steckdosen, wie sie in Fabrikanlagen sowieso
zur Verfügung stehen.
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Eine weitere Leitung 15 eines Gleichstromnetzes ist mit ihrem einen
Ende an die Steuereinheit 1 2 angeschlossen, wobei geeignete nicht dargestellte
Mittel zOBo ein Gleichrichter innerhalb der Steuereinheit zwischen den Leitungen
11 und 13 und der Leitung 15 eingeschaltet sind, um den von der Steuereinheit 12
zur Leitung 15 fliessenden Strom in Gleichstrom umzuwandeln. Das andere Ende der
Leitung 15 ist an die eine Seite der normalerweise offenen Kontakte R-1A eines Relais
R-1 angeschlossen, während die andere Seite der Kontakte R-1A über eine Leitung
16 mit der einen Seite eines normalerweise offenen Schalters SW-1 verbunden ist,
der an der Klaue 3 angebracht und durch einen Anschlagteil 17 an der Klaue 2 geschlossen
werden kann, wenn sich die beiden Klauen 2 und 3 in ihrer aneinanderliegenden geschlossenen
Stellung befinden, Die andere Seite dieses Schalters SW-1 ist über eine Leitung
18 mit einer Zeitmesseinheit 19 verbunden, die in beliebig gewünschter handelsüblicher
Weise ausgebildet sein kann0
Eine Temperatursteuereinheit 20 ist
über eine Leitung 21 an die Gleichstromleitung 15 angeschlossen, welche die Zeitspanne
regelt, in welcher der Schalter 12 während jeder-Halbwelle des Wechselstromes leitend
ist, der während der Zeit hindurchläuft, in der die Zeitmesseinheit 19 ein Steuersignal
an die genannte Temperatursteuereinheit 20 schickt. Diese Art der Wechselstromsteuerung
ist unter dem egriff "Phasensteuerung" bekannt0 Das Steuersignal, welches von der
Steuereinheit 20 zum Schalter 12 durch die Leitung 22a geschickt wird, ist nur während
derjenigen Zeit wirksam, in der das Steuersignal von der Zeitmesseitheit 19 in die
Steuereihenit 20 durch die Lietung 22 hindurcläuft. Auf diese Weise erhält das Heizelement
8 Stromimpulse durch den Schalter 12, wobei die Dauer jedes Impulses ein gesteuerter
Bruchteil einer Halbwelle des Wechselstroms ist, der durch die Einheit 20 gesteuert
wird0 Die Gesamtzeit, während der diese Impulse zum Heizelement 8 geschickt werden,
wird durch die Zeitmessereinheit 19 geregelt0 An den Zeitmesser 1,9 ist eine geeignete
Steuereinheit, bei spielsweise ein Potentiometer 23 derart angeschlossen, dass die
Arbeitsdauer desselben eingestellt werden kann0 Eine weitere geeignete Steuereinheit,
beispielsweise ein Potentiometer 24, steht über normalerweise geschlossene Relais-Kontakte
R-2A mit der Temperatursteuereinheit 20 in VerbindungO Dieses Potentiometer 24 bewirkt
eine Einstellung der Steuereinheit 20 während des normalen Arbeitsablaufs der Maschine
1 dahingehend, dass die Länge der Stromimpulse gesteuert wird, die durch das Heizelement
8 hindurchfliessene Sine weitere geeignete Steuereinheit, beispielsweise ein Potentiometer
25, ist über einen normalerweise offenen Relais-Kontakt R-2B an die Steuereinheit
20 angeschlossen; der, Zweck
dieser Anordnung wird nachstehend
näher erläutert werden0 Die eine Seite eines normalerweise offenen Schalters SW-2
ist über eine Leitung 26 an die eine Klemme 27 der Stromquelle 14 angeschlossen,
während die andere Seite desselben über eine Leitung 28 an die eine Seite der Wicklung
des Relais R-1 an--geschlossen ist, wobei die andere Seite dieser Wicklung Aber
eine Leitung 29 an die andere Klemme 30 der Stromquelle 14 angeschlossen ist. Die
Wicklung des Solenoid-Ventils SV-1 ist jeweils über Leitungen 31 und 32 an diese
Leitungen 28, 29 angeschlossen und liegt parallel zum Relais R-1, so dass der Schalter
SW-2 die Erregung sowohl des Relais R-1 wie auch des Solenoidventils SV-1 steuert.
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Die Einlassöffnung des Solenoidventils SV-1 ist über eine Leitung
33 mit einer geeigneten Quelle eines Arbeitsmediums verbunden, beispielsweise mit
einem nicht dargestellten Luftkompressor, während ein Auslass über eine Leitung
34 mit dem einen Ende des Luftzylinders 7 verbunden und ein weiterer Auslass über
eine Leitung 35 an das andere Ende dieses Luftzylinders 7 angeschlossen ist0 Der
bisher beschriebene Aufbau der Maschine 1 mit Ausnahme der Relaiskontakte R-2A,
i-23 und des Potentiometers 25 sind auf dem vorliegenden Fachgebiet bekannt und
werden bei allgemeinen Bauarten von Maschinen des Typs der Maschine 1 verwendet.
Erst eine erfindungsgemässe bisher noch nicht voresehene Verwendung der genannten
beiden Relaiskontakte R-2A und R-2B sowie des Potentiometers 25 bei Maschinen des
yps der Maschine 1 ermöglicht es nunmehr, die Nachteile der bekannten Maschinen
dieses Typs auszuschalten und in wirksamer, wirtschaftlicher Weise deren Leistungsfähigkeit
zu erhöhen.
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Der Teil der Maschine, wie er vorangehend beschrieben und erläutert
wurde, betrifft den Aufbau, wie er für eine normale Arbeitsweise derselben geeignet
ist0 Wenn man für diesen Fall annimmt, dass die Klauen 2 und 3 sich am unteren Ende
ihres Arbeitshubes und am Beginn eines normalen Arbeitsganges der Maschine 1 befinden,
dann werden die Klauen 2 und 3 zu diesem Zeitpunkt mittels des Luftzylinders 7 in
ihrer offenen Stellung gehalten, wobei der Schalter SW-2 offen und das Solenoidventil
SV-1 aberregt ist und wobei die Leitungen 33 und 35 miteinander verbunden und die
Leitungen 33 und 34 gegeneinander abgeschlossen sind0 Während-der Arbeit der Maschine
1 erfolgt die Drehung der Antriebswelle 6 in i'igo 1 in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinne
Die Form des Nockens 5 ist so gewählt, dass sich während der ersten 1400 des Umlaufs
desselben die Klauen 2 und 3 nach aufwärts in ihre voll angehobene Stellung bewegen.
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Während der restlichen 2200 des Umlaufs des Nockens 5 erfolgt dann
die Abwcirtsbewegung der Klauen 2 und 3 in ihre untere voll abgesenkte Stellung
Auf der Antriebswelle 6 ist ein weitere Nocken 36 angebracht, der mit letzterem
gemeinsam gedeht wird und während jedes Arbeistzklus der maschine 1 am Ende der
ersten 140° des Umlafs der Antriebswele 6 den Schalter SW-2 schliesst und ihn während
der übrigen 2200 des Umlaufs geschlossen hältO Durch das Schliessen des Schalters
SW-2 wird das Solenoidventil SV-1 und das Relais R-1 erregt. Durch die Erregung
des Solenoidventils SV-1 wird die Verbindung der Leitungen 33 und 35 getrennt und
diejenige der Leitungen 33 und-34 hergestellt, so dass der Luftzylinder 7 für das
Schliessen der Klauen 2 und 9 betätigt. wird0 Hierdurch wird auch der Schalter SW-1
geschlossen, wodurch der Zeitmesser 19 in Tätigkeit gesetzt wird. Durch das Schliessen
des Schalters SW-2 und das
Erregen des Relais R-1 werden die normalerweise
offenen Relais-Kontakte R-1A geschlossen0 Der Zeitmesser 19 betätigt die vorgenannten,
nicht dargestellten Schalter in der Steuereinheit 12, um derart elektrischen Strom
von der Sekundärwicklung des Transformators 10 durch das Heizelement 8 hindurchzuschickenO
Die Steuereinheit 20 steuert infolge ihrer Arbeitsverbindung mit der Steuereinheit
12 die Impulsdauer jeder Halbwelle des Wechselstroms zum Heizelement 8, so dass
hierdurch die Aufheizgeschwindigkeit dieses Elements geregelt wird.
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Während eines solchen normalen Arbeitszyklus der Maschine 1 sind die
normalerweise geschlossenen Relaiskontakte R-2A geschlossen, so dass das Potentiometer
24 mit der Steuereinheit 20 in hrbeitsterbindung steht, um dieselbe einzustellen
und derart die Impulsdauer jeder Halbwelle des Wechselstromes zu regeln, der durch
die Steuereinheit 12 und die Leitungen 9, 11 und 13 zum Heizelement 8 fliesstO Das
Potentiometer 23 ermöglicht eine Steuerung für den Zeitmesser 19 dahingehend, dass
die Zeit, in welcher der Zeitmesser 19 im Zustand "Ein" verbleibt, auf eine gewünschte
Dauer eingestellt werden kann, beispiellweise auf einen Umlaufbetrag der Antribewelle
6 von 40°, ausgehend von der vorgenannten 14O0-Stellung derselben bis zu ihrer 1800-Stellung,
Für jeden Fachmann ist es ohne weiteres klar, dass eine solche Zeitdauer lediglich
beispielsweise und zur Erläuterung des Vorganges angegeben ist und daher keinerlei
Beschränkung der Erfindung auf diesen Wert darstellt, weil das Potentiometer 23
ja in der Lage ist, die Zeitdauer für die Tätigkeit des Zeitmessers 19 innerhalb
beliebig geeigneter Zeitspannen einzustellen, beispielsweise innerhalb von 200 -
900 eines Umlaufs der Antriebswelle 6.
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Wenn infolge der betreffenden Einstellung des Potentiometers
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der Zeitmesser-19"ausläuft"oder abschaltet, dann wird die Steuereinheit 12 betätigt,
so dass der Stromfluss durch das Heizelement 8 hindurch unterbrochen wird. Während
des noch verbleibenden Teils einer einzigen Umdrehung der Antriebswelle 6 jedoch
verbleiben die Klauen 2 und 3 geschlossen, so dass sich auf das zwischen den Klauen
gehaltene Material ein Siegelungsdruck ergibt, während das Material bereits abkühlt.
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Am Ende eines vollständigen Umlaufs der Antriebswelle 6 mit dem Nocken
5 sind die Klauen 2 und 3 wieder in ihre tiefste Stellung eingelaufen0 Zu diesem
Zeitpunkt hat sich der Nocken 36 auf der Antriebswelle 6 in eine Stellung bewegt,
in welcher der Schalter SW-2 wieder öffnet, Durch das Öffnen dieses Schalters wird
das Relais R-1 und das Solenoidventil SV-1 aberregt. Durch das Aberregen des Relais
R-1 werden die normal er weise offenen Kontakte R-1A geöffnet, so dass der Stromkreis
durch den Schalter SW-1 zum Zeitmesser 19 hin unterbrochen wird0 Die Aberregung
des Solenoidventils SV-1 trennt ausserdem die Leitungen 33 und 34 und verbindet
wiederum die Leitungen 33 und 35 miteinander, so dass der Zylinder 7 in Tätigkeit
tritt, um die Klauen 2 und 3 voneinander zu trennen. Hierdurch wird der Schalter
SW-1 geöffnet, worauf die Maschine 1 wieder den Zustand für den Beginn eines weiteren
Arbeitszyklus einnirmnt.
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Bei der Arbeit der Maschine 1 muss die Einstellung des Potentiometers
23 so koordiniert sein, dass während derjenigen Zeit, in welcher Strom durch das
Heizelement 8 in Abhängigkeit von der Einstellung des Potentiometers 23 fliesst,
die Impulsdauer jeder Halbwelle des Wechselstromes, der in das Heizelement 8 geleitet
wird, und zwar bestimmt durch die Einstellung des Potentiometers 24, derart ist,
dass das Heizelement 8 sich
erwärmt und die für die Heißsiegelung
des Plastikmaterials zwischen den Klauen 2 und 3 erforderliche Temperatur erhält,
Diese Temperatur liegt in einem'verhältnismässig geringen Bereich von zOBO etwa
250°C, wobei dieser Temperaturbereich von den unterschiedlichen Plastikmaterialien
abhängt, je nach dem bestimmten Material schwankt und daher von Fall zu Fall besonders
zu berücksichtigen ist0 Falls nämlich die Temperatur, mit welcher das Heizelement
8 aufgeheizt wird, zu niedrig ist, dann tritt eine ungenügende oder überhaupt keine
Plastifizierung des Blattmaterials für die gewünschte Heißsiegelverbindung eine
Ist dagegen die Temperatur des Heizelements 8 zu gross, dann tritt eine zu weitgehende
Plastifizierung des Materials ein, so dass wiederum die Heißsiegelverbindung unzureichend
ausfällt, Wenn für das Arbeiten der Maschine 1 das Heizelement 8 auf seize zutreffende
Ausgangstemperatur aufegeheitz wurde und die Potentiometer 23 und 24 auf den richtigen
Wert eingestellt worden sind, dann erfolgt das abwechselnde Abkühlen und Aufeizen
des Heizelements 8 während aufeinanderfolgender normaler Arbeitsgänge der Maschine
derart, dass die Maschine 1 in der gewünschten Weise aufeinanderfolgende ordnungsgemässe
und feste Heißsiegelungen durchführt. Nun sind jedoch Maschinen der vorliegenden
Art, wie sie anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Maschine 1
vorangehend beschrieben wurden, normalerweise mit einer nicht dargestellten Steuervorrichtung
versehen, die entweder selbsttätig arbeitet oder von Hand betätigt wird, welche
dazu dient, eine Erregung des Solenoidentils SV-1 und demzufolge eine Schliessbewegung
der Klauen 2 und 3 zu verhindern, um hierdurch den eingangs erläuteten Leerlaufgang
der Maschine hervorzurefen, so dass keine Heißsiegelung eines Behälters o. dgle
erfolgt, falls die
Maschine noch nicht für die Abgabe von Füllgut
in Bereitschaft steht. Während eines solchen Leerlaufganges bei den bisher bekannten
Maschinen der vorliegenden Art wird, weil die Klauen 2 und 3 nicht geschlossen werden,
auch der Schalter S-1 nicht geschlossen, so dass das Heizelement 8 für sein Aufheizen
keinen Strom erhält, sich demzufolge für eine längere Zeitperiode abkuhlt und seine
Temperatur daher auf einen sehr niedrigen Wert abfällt. Demnach wird auch während
des nächstfolgenden Arbeitsganges, in welchem ein Siegelvorgang versucht wird, die
Höchsttemperatur, auf welche das Heizelement 8 aufgeheizt wird, niedriger sein als
die gewünschte oder für die richtige Siegelung erforderliche Temperatur0 Diese starke
Abkühlung der Klauen 2 und 3 verstärkt sich dann, wenn die Maschine mehrere aufeinanderfolgende
Leerlaufgänge der genannten Art durchführt0 Wenn bislang daher solche Leerlaufgänge
vorkamen, dann ist es keineswegs ungewöhnlich gewesen, dass die bekannten Maschinen
mit mehreren aufeinanderfolgenden Aufheizvorgängen arbeiteten, die an sich durchaus
normal verliefen, nur dass eine unzureichende Heißsiegelung eintrat, bevor die Temperatur
des Heizelements bei den bekannten Maschinen wieder normale Werte erreichte.
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Eine gemäss der Erfindung ausgelegte und aufgebaute Maschine ergibt
demgegenüber den wesentlichen Vorteil, dass solche Schwierigkeiten nunmehr nicht
mehr eintreten werden, so dass während der Arbeit der Maschine 1 die Temperatur,
auf welche das Heizelement 8 beim Beginn eines Arbeitszyklus abgekühlt wurde, stets
die gewünschte Temperatur ist, unabhängig davon, ob die Maschine nun nur normale
Arbeitszyklen mit zureichender Heißsiegelung oder auch Leerlaufgänge mit unzureichender
Heißsiegelung durchführt. Diesem Zweck dienen die erfindungsgemässen, nachstehend
im einzelnen beschriebenen Hilfs-Temperatursteuervorrichtungen
der
Maschine0 Derartige Hilfssteuervorrichtungen umfassen nicht nur die bereits genannten
Relaiskontakte R-2A und R-2B und das Potentiometer 25, sondern auch noch einen normalerweise
offenen Schalter SW-3, der einerseits über eine Leitung 37 an die eine Klemme 30
der Stromquelle 14 und andererseits über eine Leitung 38 an das eine Ende der Wicklung
eines Relais R-2 angeschlossen ist, deren anderes Ende über eine Leitung 79 mit
der anderen Klemme 27 der Stromquelle 14 verbunden ist.
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Das Öffnen und Schliessen dieses Schalters SW-3 bewirkt ein auf der
Antriebswelle 6 angebrachter Nocken 40o Dieser Nocken hat eine solche Form, dass
der Schalter SW-3 für den Teil eines Arbeitszyklus der Maschine 1 offen bleibt,
währenddessen die Nockenwelle 6 von ihrer Anfangsstellung bis zu ihrer Maximalstellung
läuft, bei welcher der Zeitmesser 19 bei einem normalen Arbeitsgang der Maschine
normalerweise abschalten würde, Wenn beispielsweise bei der vorliegenden Maschine
1 die Maximalstellung des Nockens 5, bei welcher der Zeitmesser 19 abschaltet, bei
einem Drehwinkel von 2300 vorliegt, dann hat der Nocken 40 eine solche Form, dass
er das Schliessen des Schalters SW-3 erst dann durchführen kann, nachdem die 0 Antriebswelle
6 mehr als 230 einer einzigen Umlaufbewegung vollendet hat. Dann erst, beispielsweise
bei Erreichen von 240° der Drehbewegung der Antriebswelle 6, wird durch den Nocken
40 der normalerweise offene Schalter SW-3 geschlossen und in dieser Schliessstellung
für eine Zeitspanne entsprechend beispielsweise 1100 Umlaufbewegung der Antriebswelle
6 gehalten0 Dieses Schliessen des Schalters SW-3 bewirkt ein Erregen des
Relais
R-2, um dadurch die normalerweise geschlossenen Relaiskontakte R-2A zu öffnen, und
die normalerweise offenen Relaiskontakte R-2B zu schliessen. Der Zweck dieser Massnahme
soll nachstehend näher beschrieben werden. Die Erregung des Relais X-2 bewirkt ausserdem
das Schliessen der normalerweise offenen Kontakte R-2C, die durch die Leitungen
41 und 42 jeweils mit den Leitungen 15 und 18 parallel zu den Relaiskontakten R-1A
und dem Schalter SW-1 verbunden sind. tiZenn sich bei einem derartigen Aufbau der
Maschine die Klauen 2 und 3 während eines Arbeitszyklus der Maschine nicht geschlossen
haben, so dass auch der Schalter SW-1 nicht geschlossen wurde, wenn die normalerwiese
offenen Kontakte R2-C durch das Schliessen des Schalters SW-3 ursd die entsprechende
Erregung des Relais R-2 geschlossen sind, dann beginnt ein @rbeitszyklus des Zeitmessers
19. Da nun der Schalwern SW-3 durch den Noeken 40 für einen grösseren Betrag an
Umlaufbewegurg der Antriebswelle 6 geschlossen gehalten wird3 als es für einen normalen
Arbeitszyklus des Zeitmessers 19 nötig wäre, ist der Zeitmesser 99 für einen vollen
Arbeitszyklus eingeschaltet, bvevor die antriebswelle 6 ihren Rüchklauf in ihre
Ausgansstelung abgeschlossen hat.
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Es ergibt sich daher, dass unter diesen Umständen dann, wenn die
Dauer einer Halbwelle des durch das Heizelement 8 während eines solchen Arbeitszyklus
des Zeitmessers 19 hindurchfiies senden Wechselstromes durch das Potentiometer 24
geregelt wurde, wie es während eines normalen Arbeitsablaufs der Maschine 1 der
Fall ist, das Heizelement 8 auf eine viel zu hohe Temperatur aufgeheizt wurde, da
der normale Wärmeabfluss vom Hiezlemtn 8, z.B. zur Bakce 2 und zum zu versiegelenden
Blattmaterial fehlte Bei der erfindungsgemässen k---usführungsform
wird
nun jedoch während eines derartigen Leerlaufzyklus des Maschinenganges die Dauer
der Halbwelle des Wechselstroms, der durch das Heizelement 8 hindurchfliesst, nicht
durch das Potentiometer 24 sondern durch das Potentiometer 25 gesteuert0 Dies tritt
durch das Öffnen der normalerweise geschlossenen Relaiskontakte R-2A zwischen dem
Potentiometer 24 und der Steuereinheit 20 und das Schliessen der normal er weise
offenen Kontakte R-2B zwischen dem Potentiometer 25 und der Steuereinheit 20 infolge
Erregung des Relais 2 ein. An dieser Stelle soll daran erinnert werden, dass-das
Schliessen des Schalters SW-3 die Wirkung hat, das Relais R-2 zu erregen, die Kontakte
R-2A und R-2B jeweils zu öffnen und zu schliessen. während eines Leerlaufganes der
Maschine 1 ist somit das Potentiometer 24 von der Steuereinheit 20 getrennt und
das Potentiometer 25 mit dieser Einheit 20 während der gesamten Zeit arbeitsmässig
verbunden, in welcher der Schalter SW-3 durch den Nocken 40 gehalten wird, beispielsweise
während des Umlaufs der Antriebswelle 6 von ihrer 240-Stellung in ihre 35O0£Stellung0
Das Potentiometer 25 kann so eingestellt werden, dass es die Steuereinheit 20 derart
regelt, dass die Dauer der Halbwelle des durch das Heizelement 8 fliessenden Wechselstromes
während der Zeit, in der der Zeitmesser 19 während eines Leerlaufganges der Maschine
läuft, so gross ist, dass diejenige zu grosse Kühlwirkung des Heizelements 8 verhindert
wird, die sonst während eines solchen Leerlaufganges der ivlaschine eintreten würde,
und dass dem Heizelement 8 genügend wärme zugeführt wrid, bis die Temperatur desselben
in der 36O0-Stellung der Antriebswelle 6 die gleiche ist wie diewenige bei einem
normalen Abrbietsgang, bei welchem der Schalter SW-3 durch das Schliessen der Klauen
2 und 3 geschlossen wurde und ein Arbeitszyklus des Zeitmessers 19 in der 14O0-Stellung
der
Antriebswelle 6 eingetreten wäreO Bei der vorbeschriebenen Hilfs-Heizsteuerung ist
während eines normalen Arbeitsablaufs der Maschine, bei welchem der Schalter SW-1
durch das Schliessen der Klauen 2 und 3geschlossen wird, der Zeitmesser 19 während
seiner normalen Arbeitsdauer tätig,- wobei die Hilfs-Heizsteuerung auf den-Arbeitsgang
des Zeitmessers 19 oder bezüglich einer Erwärmungdes Heizelements 8 keine Wirkung
hat. Dies ist deshalb der Fall, weil während eines normalen Arbeitsganges der Maschine
ein Arbeitszyklus des Zeitmessers 19 bei der 14O0-Stellung der Antriebswelle 6 beginnt
und die Relaiskontakte R-1A und der Schalter SW-1 zu diesem Zeitpunkt bereits geschlossen
worden sind0 Danach bleiben die Kontakte R-1A und der Schalter SW-1 so lange geschlossen,
bis die 360°-Stelung der Drehung der Antriebswelle 6 erreicht is-t. Daher ist bei
der 2400-Stellung der Antriebswelle 6, wenn der Schalter SW-3 geschlossen ist, der
Zei-tmesser 19 bereits erregt und hat seine Tätigkeit abgeschlossen. Das Schliessen
der Relaiskontakte R-2C zu dieser Zeit bewirkt jedoch nicht, dass-dem Zeitmesser
ein neuer Impuls zugeleitet wird, weil der Relaiskontakt R-1A und der Schalter SW-1
noch geschlossen sind, so dass-kein neuer Stromfluss zum Zeitmesser 19 eintreten'kann0
Die durch das Schliessen des Schalters SW-3 beweitkte Erregung des Relais R-2 bewirkt
ein Öffnen der Kontakte R-2A und ein Schliessen der Kontakte R-2B, so dass hierdurch
das Potentiometer 24 von der Steuereinheit 20 abgeschaltet' bzw. das-Potentiometer
25 an die Heizsteuereinheit 20 angeschlossen wird. Dies ist jedoch deshalb unwesentlich,
weil die Steuereinheit 20 zu der Zeit untätig und der Zeitmesser 19 abgeschaltet
ist.
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Bei der in Figo 2 schematisch angegebenen abgeänderten Ausführungsform
der Erfindung wird die Steuerung der Erwärmung des Heizelements 8 durch eine Regelung
der Spannung oder Amplitude des Stromes bewirkt, welcher durch dieses Element 8
hindurchfliesst und nicht, wie bei der Ausführungsform gemäss Fig0 1, durch eine
Phasensteuerung0 In Figo 1 und 2 vorgesehene gleiche Teile weisen die gleichen Bezugsziffern
auf, während solche Teile, die Teile der Fig. 1 ersetzen, zwar die gleiche Bezugsziffer
aufweisen, jedoch mit hochgesetztem Strich, Die beiden Ausführungsformen der Bigo
1 und 2 unterscheiden sich im wesentlichen hinsichtlich der Steuereinheit 12to Während
die Steuervorgänge bei der Einheit 12 der-FigO 1 vorzugsweise elektromechanisch
erfolgen, wird die Steuerung bei der Einheit 12' der Figo 2 mittels Schnellschaltern
beliebig geeigneter Art durchgeführt, beispielsweise unter Verwendung von Schaltern
nach Art einer Gasentladungsröhre0 Die Steuereinheit 20 und die Potentiometer 24
und 25 der Figo 1 kommen in Fortfall, während zweiregelbare Umformer 24' und 251
Verwendung finden.
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Der Umformer 24 ist gemäss Figo 2 an-die beiden Klemmen 27 und 30
des Stromnetzes derart angeschlossen, dass die der Primärspule des Transformators
10 zugeführte Spannung während des normalen Arbeitsablaufs geregelt werden kann.
Nachdem die Steuereinheit 20 bei der Ausführungsform gemäss Figo 2 in Fortfall gekommen
ist, bewirkt der Zeitmesser 19 die Zuleitung eines kontinuierlichen Steuerimpulses
zum Schalter 12' jederzeit während der Tätigkeit des Zeitmessers 190 Es wird daher
gemäss Figo 2 bei jedem normalen Arbeitsablauf der Maschine das Heizelement 8 stets
während der Tätigkeit des Zeitmessers
19 erwärmt, wobei die Amplitude
des durch das Heizelement 8 fliessenden Stromes und daher auch die Intensität der
demselben zugeführten Wärme durch den regelbaren Umformer 24' gesteuert wird.
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Während eines solchen normalen Arbeitsganges einer Maschine gemäss
Fig. 2 ist das Schliessen des Schalters SW-3 sowie das Schliessen der normalerweise
offenen Relaiskontakte R-2B wie auch der Anschluss des regelbaren Umformers 25'
ohne Wirkung bezüglich einer erneuten Erregung des Zeitmessers 19, wobei der Schalter
SW-1 und die Relaiskontakte R geschlossen bleiben0 Nun ist jedoch daran zu erinnern,
das sich der Schalter SW-1 während eines Leerlauganges der Maschine nicht schliesst,
so dass der Zeitmesser 19 auch nicht durch die Relaiskontakte R-1A und den Schalter
SW-1 erregt wird0 Wenn daher der Schalter SW-3 druch den Nocken 40 geschlossen wird,
um hierdurch die Relaiskontakte R-2B und R-20 zu schliessenv dann wird durch den
Stromfluss von der Steuereinheit 12' durch die Relasikontakte R-2C zum Zeitmesser
19 letzterer für einen vollen Arbeitszyklus erregt, Die Erregung des Relais R 2
bewirkt jedoch ein Öffnen der Relaiskontakte R-2A, wordurch der regelbare Umformer
24'vom Umformer 10 abgeschaltet und gleichzeitig die Relaiskontakte R-2B geschlossen
werden, so dass der regelbare Umformer 25' mit dem Umformer 10 verbunden wird0 Der
Umformer 251 ist gemäss FigG 2 so eingestellt, dass die durch denselben dem Transformator
10 zugeführte Energie während eines Leerlaufganges der Maschine gerade ausreicht
um die Erwärmung des Heizelements 8 auf der gewünschten Temperatur zu halten, Aus
der vorstehenden Beschreibung ergibt sich somit, dass
gemäss der
Erfindung eine Heißsiegelmaschine geschaffen wurde, bei der die erforderliche Temperatur
des Heizelements derselben in neuartiger und vorteilhafter Weise stets innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs aufrechterhalten bleibt, und zwar unabhängig davon,
ob die Maschine Leerlaufarbeitsgänge oder normale Heißsiegelarbeitsgänge ausführt.
Dabei ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, dass ebenfalls in völlig neuartiger
vorteilhafter Weise ein normales und ein hilfsweises Erwärmen des Heizelements vollig
unabhängig voneinander erfolgen kann.
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Patenbanspruche :