DE1704020B1 - Vorrichtung zum herstellen bandfoermig aneinandergereihter verschweisster taschen aus kunststoffstreifen - Google Patents
Vorrichtung zum herstellen bandfoermig aneinandergereihter verschweisster taschen aus kunststoffstreifenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen bandförmig aneinandergereihter, verschweißter
Taschen aus zwei aneinandergelegten Kunststoffstreifen mittels dielektrischer Erwärmung.
Zur Verpackung von verderblichen, zerbrechlichen oder stoßempfindlichen Gegenständen sind die verschiedensten
Vorrichtungen entwickelt worden. Bei einer der neueren Verpackungstechniken wird die
hochfrequente dielektrische Erwärmung verwendet.
vorgesehen sein können. Es können daher bis zu 400 Taschen/min, hergestellt werden. Die die Elektrodenflächen
bildenden Ränder sind entsprechend der Umrißlinie der Taschen geformt. Eine der Elektroden
jedes Paares liegt vorzugsweise an Spannung, und die andere ist dabei geerdet.
Die den Verpackungsstationen zugeordneten Drosseln können auf dem Karussell angeordnet sein,
so daß längs des Umfanges des Karussells abge-
Diese Art von Erwärmung erhält man, wenn ein Stoff io stimmte Schwingkreise vorhanden sind, die mit dem
mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante, beispielsweise ein Kunststoff, in ein hochfrequentes elektrisches
Feld gebracht wird. Aufgrund der elektrischen Verluste erwärmt sich der dem Wechselfeld ausge-Karussell
umlaufen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Drosselg abstimmbar ausgebildet, damit in jeder Verpackungsstation
auf den Kunststoff ein Maximum der
setzte Kunststoff. Die Erwärmung des Kunststoffes 15 Energie übertragen werden kann.
erfolgt innerlich und einheitlich im Bereich der Energieanwandung. Wegen dieser Erwärmung von
innen her bleiben die Kunststoffoberflächen nicht an anliegenden Bauteilen wie Hochfrequenzelektroden
haften und werden nicht mit ihnen verklebt. Im Gegensatz dazu neigt ein durch Berührung mit einem
heißen Teil erwärmter Kunststoff dazu, zu schmelzen und die erhitzende Oberfläche mit geschmolzenem
Kunststoff zu überziehen. Obwohl die Verwendung eines nicht klebenden Überzuges der äußeren Kunststoffoberfläche,
zum Beispiel aus Aluminium, gerade diese unerwünschte Erscheinung beseitigt, führt der
Überzug sowohl zu Versteifung des Kunststoffes als auch zu einer beträchtlichen Verteuerung der Verpackung.
Obwohl die dielektrische Erwärmung gewisse Vorteile hat, ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten,
wenn die Elektroden für das elektrische Feld zum Anliegen an den zu erwärmenden Kunststoff gebracht
werden sollen, insbesondere dann, wenn diese Elektroden bei der Durchführung eines kontinuierlich
arbeitenden Verpackungsverfahrens angewendet werden. Zum Beispiel müssen die Elektroden in der
Weise angeordnet sein, daß die eine mit dem Hoch-Im folgenden ist die Erfindung an Hand einer in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 5,
F i g. 2 eine unvollständige Seitenansicht eines Karussells,
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2,
F i g. 4 ein schematisches Schaltbild, F i g. 5 eine Draufsicht auf das Karussell.
Ein auf einer hohlen, drehbaren Welle 11 befestigtes Karussell 10 ist mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
durch einen Motor 12 bewegbar. Die Welle 11 ist in Lagern 13 gelagert. Am Rand des Karussells 10
befindet sich ein Isolator 15 mit hoher Dichte und hoher Dielektrizitätskonstante, der aus einem Stoff
auf Glimmerbasis besteht. An der radial gesehen äußeren Oberfläche des Isolators 15 ist ein reifenförmiger
Rand befestigt, der Hochfrequenzelektroden 17 bildet. Diese Elektroden 17 sind die »heißen«, an
Spannung liegenden Elektroden. Sie sind in Form von radial nach außen gerichteten Verpackungsstati-
frequenzausgang eines Generators und die andere mit 40 onen ausgebildet, mit denen einzeln geerdete, angedem
Erdanschluß des Generators verbindbar ist. Die paßte Gegenelektroden zusammenwirken,
bekannten Vorrichtungen zur kontinuierlichen Er
wärmung eines sich bewegenden Kunststoffstreifens durch Anwendung von Hochfrequenzenergie sind
nicht gänzlich vervollkommnet worden. Insbesondere arbeiten sie zu langsam.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Verpackung unter Anwendung
von Hochfrequenzenergie zu schaffen, die in kürzerer Zeit eine größere Anzahl von Taschen
herzustellen gestattet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem Karussell, das an seinem Umfang radial
nach außen gerichtete Elektrodenflächen mit Rändern aufweist, mehrere mit ihm rotierende Gegenelektroden
vorgesehen sind, die zum Zusammenwirken ihrer Ränder mit den als Elektrodenflächen wirkenden ersten
Rändern schwenkbar sind, so daß die aneinandergelegten Kunststoffstreifen einklemmbar sind unter
Bildung einer vom Abstand zwischen den Rändern abhängigen kapazitiven Kopplung zwischen denselben,
und daß die Elektroden in abstimmbaren Schwingkreisen mit hochfrequentem Strom liegen.
Eine solche Vorrichtung erhitzt die miteinander zu verbindenden Streifen sehr schnell. Jeder durch die
ersten Ränder gebildete Abschnitt des Karussels bildet eine Verpackungsstation, mit denen einzeln die
Gegenelektroden zusammenwirken, die an Klappen Die Elektroden 17 sind mit einer an Hochspannung
liegenden Scheibe 18 leitend verbunden, die an dem Karussell 10 befestigt ist und mit ihm rotiert. Die
Scheibe 18 ist durch einen Gleitring 19 und Bürsten 20 mit einer drehfesten Scheibe 21 galvanisch verbunden.
Die durch Bolzen mit einem starren, isolierenden Tragring 24 verbundene Scheibe 21 erhält
elektrische Hochfrequenzenergie durch die Kabelseele 22 eines koaxialen Kabels 23 von einem Generator
25. Die Energieversorgung arbeitet im Ausführungsbeispiel bei einer Frequenz von ungefähr
30 MHz und mit der Wurzel aus dem Mittelwert des Quadrates einer Spannung von ungefähr 2 kV. Das
koaxiale Kabel 23 ist durch eine zentrale Bohrung der Welle 11 gezogen, so daß es nicht mit dieser rotiert.
Ein geerdeter, äußerer Mantel des koaxialen Kabels
23 ist mit einer drehfesten Scheibe 27 verbunden, die an der Scheibe 21 zwar befestigt, aber nicht elektrisch
mit ihr verbunden ist. Der geerdete Mantel des Kabels 23 ist durch die Verbindung 28 von Gleitring
18 mit Bürsten 20 galvanisch mit einer Scheibe 29 gekoppelt, um diese zu erden, wobei die Scheibe
29 selbst zwecks Rotation an einem wellennahen Teil des drehbaren Karussells 10 befestigt und mit ihm
elektrisch verbunden ist. Dadurch ist dieser Teil des Karussells 10 mit dem geerdeten Ausgang des Generators
25 verbunden.
3 4
Um den während des Schweißvorgangs durch das im wesentlichen ringförmigen Führungsnut 58 ent-Schließen,
Pressen und Erhitzen des Kunststoffes in- langläuft. Dieses Hin- und Herbewegen des Schlittens
nerhalb der Verpackungsstationen entstehenden 54 auf der Stange 55 führt in Verbindung mit einem
Flüssigkeits-(Luft-)Druck zu vermindern, verbindet Bolzen 60 dazu, daß die als Gegenelektrode 50 auseine
Vakuumleitung 30 über ein Ventil 32 eine 5 gebildete Klappe entweder an der Elektrode anliegt
Vakuumpumpe 31 mit Bohrungen 33, die im Karussell oder nicht anliegt. Die Gegenelektroden 50 sind na-10
vorgesehen sind und zu jeder der von den Elek- türlich weggeschwenkt, wenn die Kunststoffbänder
troden begrenzten Verpackungsstationen führen. Die eingebracht und die aufeinanderfolgenden, abge-Elektrode
17 jeder Einheit ist durch Öffnungen 34 dichteten Taschen ausgebracht werden,
durchlöchert, so daß die Streifen, aus denen ein zu- io Während des das Erwärmen und Pressen umfassensammenhängendes
Gebilde hergestellt werden soll, den Verschließens der Taschen sind die Klappen mit
sich teilweise in evakuierte Pfannen 35 auswölben den Gegenelektroden 50 herangeschwenkt, so daß die
können. Pfannenränder 36 und 36' unter Wahrung eines vor-F i g. 2 zeigt zwei tiefgezogene rechteckförmige gegebenen Abstandes aneinander anliegen. Zumin-Teile
oder Pfannen 35 der Elektroden 17 mit meh- 15 dest während des letzten Teils des Erwärmens werden
reren Öffnungen 34, die nahe den vier Ecken der die Pfannenränder 36' und 36 durch verschiedene,
Pfannenränder 36 angeordnet sind, wobei ein Paar einen hohen Druck ausübende Federn 61 dicht gesolcher
Pfannen 35 jeweils eine der genannten Ver- geneinander gepreßt, indem die Federn Kurvenstücke
Packungsstationen darstellt. 62 gegen das Karussell 10 drücken. Jede der als Elek-Zwischen
den Scheiben 18 und 29 sind abstimm- 20 trode 50 wrkenden Klappen weist ein Laufrad 63 auf,
bare Drosseln 40 und Kondensatoren 41 elektrisch in das nacheinander auf der konkaven Oberfläche der
Reihe geschaltet und, damit sie sich mit den Scheiben Kurvenstücke 62 während des unter hohem Druck
bewegen, an diesen befestigt. Die Drosseln 40 sind geschehenden Schließens der Elektroden 17 und 50
durch die Verschiebung eines mit einer Nut versehe- läuft. Liegen die Elektroden aneinander, so wird der
nen Kerns 42, der in jeder Drossel vorgesehen ist, 25 zusammengesetzte Streifen 65 erwärmt und zusamabstimmbar,
so daß jeder aus zwei Pfannen 35 be- mengepreßt, um die Kunststoffstreifen zusammenzustehenden
Einheit die größtmögliche Energie züge- schweißen. Der Anpreßdruck wird so gewählt, daß
führt werden kann. Die Kerne 42 sind mit einem jede dadurch gebildete Tasche 67 leicht von dem
Außengewinde versehen und einzeln in ihrer Lage Streifen 65 entfernt werden kann. Die sich aus dem
durch eine Sicherungsscheibe 43 gesichert. Wie 30 Aneinanderpressen ergebende Abstandsänderung
F i g. 1 zeigt, ist jede aus zwei Pfannen 35 bestehende führt zu einer Änderung der Kapazität des abge-Einheit
durch einen ringförmigen Reif 47 mit der stimmten Schwingkreises, wodurch dessen Impedanz
an Spannung liegenden Scheibe 18 leitend verbunden. zunimmt und seine Leistungsaufnahme vermindert
Jeder der Kondensatoren 41 wird zwischen dem Reif wird. Dadurch erfolgt die maximale Erwärmung nur
47 und einem weiteren Reif 46 gehalten. Der Reif 47 35 in den Bereichen, wo der Kunststoffstreifen noch
bildet einen ringförmigen Flansch an der Scheibe 18. nicht weichgeworden ist und es nötig ist, ihn zu erBänder
49 verbinden den Reif 46 mit den Drosseln wärmen.
40 und tragen die der Abstimmung dienenden Kerne In der Fi g. 4 ist die elektrische Schaltung schema-42
und die Sicherungsscheiben 43. Die elektrischen tisch dargestellt. Die geerdete Scheibe 29 ist mit dem
Bauteile sind also auf dem Karussell 10 angeordnet 40 Hochfrequenzgenerator 25 über den geerdeten Man-
und laufen mit diesem um. tel des koaxialen Kabels 23 verbunden. Die an Hoch-Die
in F i g. 3 dargestellte Verpackungsstation ist spannung liegende Scheibe 18 ist mit dem Hochfreso
ausgebildet, daß der äußere Pfannenrand eine quenzgenerator 25 durch die Kabelseele 22 des
ebene Fläche bildet. Mit dieser Einheit verbunden koaxialen Kabels 23 verbunden. Die Kondensatoren
sind je ein Paar weiterer Pfannen 35, die je auf einer 45 41 sind zwischen die Scheibe 18 und dem schematisch
Seite der Einheit unter verschiedenen Winkel angren- gekennzeichneten, leitenden Reif 47 geschaltet, um
zen, so daß im ganzen gesehen jede Einheit einen zu verhindern, daß Gleichstrom in die Drosseln 40
ebenen Abschnitt des den Umfang des Karussells fließt, die für Gleichstrom einen Kurzschluß darstel-10
bildenden Polygonzuges bildet. Der Reif 47 ist mit len. Dies ist nötig, um unerwünschte Lichtbogenerjeder
Einheit leitend verbunden. 50 scheinungen zu vermeiden. Die Kondensatoren 41 An Klappen, die in je einem Gelenk 52 gelagert haben eine vernachlässigbare Wirkung auf die abgesind,
ist je eine Gegenelektrode 50 vorgesehen, die stimmten Schwingkreise, die aus den Drosseln 40 und
mit dem Karussell 10 rotiert. Auch die Gegenelektro- den Elektroden 17 und 50 gebildet werden, wobei die
den 50 weisen Pfannenränder 36' auf. Wenn die Klap- Elektroden zusammen mit dem Streifen 65 die Kapapen
geschlossen werden, um die Kunststoffstreifen 55 zitäten darstellen. Der gesamte kapazitive und indukeinzuklemmen,
bilden die zum Anliegen kommenden tive Blindwiderstand wird sorgfältig so gewählt, daß
Ränder 36 und 36' eine geeignete Kapazität für den eine maximale Energieabgabe an den Streifen 65 erabgestimmten
Schwingkreis und konzentrieren die folgt. Der Streifen 65 ist im Ersatzschaltbild durch
elektrische Energie auf den Bereich, in dem die mehrere Widerstände, die benachbarten Pfannen-Taschen
abgedichtet werden sollen. Das Gelenk 52 60 ränder 36 und 36' sind als reine Kapazität dargestellt,
stellt einen Teil eines Nockenantriebs dar, der zum In der in der F i g. 5 dargestellten Draufsicht auf
Schließen der Gegenelektroden 50 dient. Um die das Karussell 10 ist auch der zusammengesetzte
Gegenelektrode 50 gegen die Elektrode 17 zu pressen, Kunststoffstreifen 65 abgebildet, der einen oberen
wird ein Schlitten 54 auf einer Stange 55 abwechselnd Streifen 70, einen unteren Streifen 71 und den mit
radial hin- und herbewegt, wenn sich das Karussell 65 72, 73 und 74 bezeichneten Tascheninhalt aufweist.
10 dreht. Der Schlitten 54 bewegt sich in radialer Der Tascheninhalt 72 bis 74 bedeckt gerade die Flä-Richtung
in Abhängigkeit von der Lage eines Füh- chen, die zwischen den aufeinandertreffenden Pfanrungsbolzens
57, wenn dieser einer unbewegten und nenrändern 36 der Pfannen 35 und den Pfannenrän-
dem 36' der Gegenelektroden 50 liegen, so daß der Tascheninhalt während der Taschenbildung nicht gedruckt
oder erwärmt wird. Einer der möglichen, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu verpackenden
Tascheninhalte 72 bis 74 besteht aus einem zahnärztlichen Röntgenfilm, der die passende Größe
aufweist und zum Gebrauch vorbereitet ist. Unter dem zusammengesetzten Streifen 65 liegt ein Pufferriemen
75, der in einer geschlossenen Bahn um Riemenscheiben 76 gelegt ist und den zusammengesetzten
Streifen 65 zum Karussell 10 transportiert. Der Pufferriemen 75 wird im Ausführungsbeispiel
durch eine Zugfeder 78 gespannt, um das zusammengesetzte Band 65 an die Elektroden 17 anzulegen, ehe
die an den Klappen vorgesehenen Elektroden 50 herangeklappt werden. Dadurch bleibt der Tascheninhalt
in der richtigen Lage, so daß der Röntgenfilm nicht zwischen den aneinander anliegenden Pfannenrändern
36 und 36' während der Erwärmung und dem Verschweißen der zur Verpackung dienenden
Streifen 70 und 71 eingeklemmt wird.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Herstellen bandförmig aneinandergereihter, verschweißter Taschen aus
zwei aneinandergelegten Kunststoffstreifen mittels dielektrischer Erwärmung, dadurch gekennzeichnet,
daß an einem Karussell (10), das an seinem Umfang radial nach außen gerichtete Elektrodenflächen (17) mit Rändern (36)
aufweist, mehrere mit ihm rotierende Gegenelektroden (50) vorgesehen sind, die zum Zusammenwirken
ihrer Ränder (36') mit den Rändern (36) schwenkbar sind, so daß die Kunststoffstreifen
einklemmbar sind unter Bildung einer vom Abstand zwischen den Rändern (36, 36') abhängigen
kapazitiven Kopplung zwischen denselben, und daß die Elektroden in abstimmbaren Schwingkreisen
mit hochfrequentem Strom liegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karussell (10) aus einer
Antriebswelle (11) mit einem Radkranz besteht, auf dessen Umfang elektrisch isoliert mehrere
radial nach außen geöffnete, die Ränder (36) aufweisende Pfannen (35) angeordnet sind, und daß
die Gegenelektroden (50), die durch Ränder (36') geöffneter Pfannen gebildet sind, wenigstens während
eines Bruchteils eines vollen Karussellumlaufes in eine Gegenüberstellung zu den Elektrodenflächen
(17) schwenkbar sind und die Schwingkreise während dieser Zeit an der Spannung liegen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsvorrichtung
(75 bis 78) zum Andrücken der aneinandergelegten Kunststoffstreifen (70,71) an
die Elektroden (17) bei weggeschwenkten Gegenelektroden (50) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektroden
(50) mittels einer Steuervorrichtung (57, 58) schwenkbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfannenränder (36') vor
dem Anlegen der Streifen (70,71) an die Pfannenränder
(36) durch die Steuervorrichtung (57, 58) wegschwenkbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektroden
(50) mittels einer Führung (61 bis 63) gegen die Elektroden (17) anpreßbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreise
(36,40) als Einheiten mit dem Karussell (10) umlaufen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drossel
(40) gesondert abstimmbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder aus
einer der Drosseln (40) und einem der Kondensatoren (36,65) gebildete Schwingkreis durch
einen mit einem Gewinde versehenen Kern (42) der Drossel (40) auf eine Frequenz von ungefähr
30 MHz abstimmbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung
(30 bis 34) zur Herabsetzung des Druckes innerhalb des durch die aneinanderliegenden
Ränder (36, 36') eingeschlossenen Raumes während des Erwärmens und Pressens der Kunststoffstreifen
(70, 71) vorgesehen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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