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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen einer ebenen Folienbahn
von einer Vorratsrolle, gegen die eine Bremse wirkt, über mindestens eine
Umlenkrolle zu einer Umformeinrichtung einer Verpackungsmaschine,
wobei die Folienbahn mittels mindestens eines Folienabzugs weitertransportiert wird.
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Derartige
Vorrichtungen sind z.B. an vertikalen Schlauchbeutelmaschinen bekannt.
Die dort eingesetzten, rein mechanisch betriebenen Bremsen, werden
mit einem Bremsmoment betrieben, das für eine relativ grobe Abbremsung
der Vorratsrolle sorgt, so daß immer
eine gewisse Bahnspannung in der von der Vorratsrolle abgewickelten,
ebenen Folienbahn herrscht.
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Diese
Vorrichtungen haben den Nachteil, daß in der Regel zu große undefinierte
Bremsmomente von der Bremse auf die Vorratsrolle ausgeübt werden,
so daß der
Folienabzug eine sehr große
Abzugskraft auf die Folienbahn ausüben muß. Diese große Abzugskraft
ist im Allgemeinen nur mittels Vakuumabzugsriemen aufzubringen,
wobei ein relativ großer
technischer Aufwand zur Erzeugung des Vakuums betrieben wird. Zudem
ist die mit herkömmlichen
Bremsen erzeugte Bahnspannung relativ groß, was zu einem unkorrekten
Folienlauf führen
kann. Die ungleichmäßige Bahnspannung
führt zudem
zu einem ungleichmäßigen Schlupf
des Folienabzugs. Schließlich
ist eine zuverlässige
Anpassung des Bremsmoments an den sich während eines Abwickelvorganges
an der Vorratsrolle reduzierenden Rollendurchmesser ebenso wenig
möglich
wie eine konstante Aufrechterhaltung einer bestimmten Bahnspannung.
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Um
die tatsächliche
Bahnspannung messen zu können,
ist es bekannt, die Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit
einer Einrichtung zur Bahnspannungsmessung zu versehen, welche eine auslenkbare
Umlenkrolle enthält.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der
DE 33 26 705 A1 bekannt.
Bei dieser Vorrichtung wird das Bremsmoment an der Vorratsrolle
auf mechanische Art und Weise in Abhängigkeit von der gemessenen
Bahnspannung geregelt.
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Aus
der
DE 29 48 662 A1 und
der
DD 221 144 A1 ist
zudem bekannt, das Bremsmoment elektronisch in Abhängigkeit
von der gemessenen Bahnspannung zu regeln.
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Die
bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Abzugsgeschwindigkeit
der Folienbahn nicht mit der Bremswirkung korreliert ist, was zu ungewünschtem
Schlupf zwischen dem Abzug und der Folienbahn führen kann.
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Es
liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß dieser Nachteil beseitigt
wird.
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Gelöst ist die
Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1. Danach ist die Bremse eine elektronisch gesteuerte
Bremse. Die Bremse ist über
einen Regler mit der Einrichtung zur Bahnspannungsmessung verbunden.
Eine Messeinrichtung ist zur Messung der Momentanauslenkung der
Umlenkrolle vorgesehen, und ein weiterer Regler ist zwischen der
Bremse und dem Antrieb des Folienabzugs vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
hat den Vorteil, daß mit
der elektronisch gesteuerten Bremse auch minimale Bremsmomente zuverlässig auf
die Vorratsrolle aufgebracht werden können. Dadurch, und auch durch
die Verbindung über
einen Regler mit der Einrichtung zur Bahnspannungsmessung, können die
durchschnittliche und die maximale Abzugskraft verringert werden.
Die geringeren Abzugskräfte können dann
auch ohne eine Vakuumunterstützung des
Abzugsriemens bzw. der Abzugsriemen aufgebracht werden, wodurch
der technische Aufwand und die Kosten für den Folienabzug deutlich
gesenkt werden können.
Durch die genaue Regelung der Bremskraft ist die Bahnspannung gleichmäßig und
minimal, so daß der
Schlupf des Folienabzugs ebenfalls gleichmäßig und minimal ist. Das Bremsmoment paßt sich
automatisch einem, infolge der Folienabwicklung abnehmenden, Trägheitsmoment
der Vorratsrolle an.
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Die
Bahnspannung der Folienbahn kann zuverlässig zwischen der Vorratsrolle
und der Umformeinrichtung an einer Umlenkrolle gemessen werden, da
die Einrichtung zur Bahnspannungsmessung eine auslenkbare Umlenkrolle
und eine Meßeinrichtung zur
Messung der Momentanauslenkung der Umlenkrolle enthält. Eine
erhöhte
Bahnspannung übt
auf die Umlenkrolle eine erhöhte
Kraft aus, und lenkt die Umlenkrolle stärker aus als eine geringere
Bahnspannung. Die Meßeinrichtung
mißt die
Auslenkung. Der Meßwert
der Meßeinrichtung
wird an den Regler geleitet, der den Meßwert in ein Signal zur genauen
Betätigung
oder zu einer Nichtbetätigung
der elektronisch gesteuerten Bremse umsetzt.
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Da
ein weiterer Regler zwischen der Bremse und dem Antrieb des Folienabzugs
vorgesehen ist, kann die Abzugsgeschwindigkeit mit der Bremswirkung
korreliert werden. Auch kann eine Differenz zwischen der vorgegebenen
Abzugsgeschwindigkeit und der separat gemessenen, infolge eines
Schlupfes zwischen dem Abzug und der Folie geringeren, tatsächlichen
Foliengeschwindigkeit dazu genutzt werden, die Bremskraft zu verringern.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den
Ansprüchen
2 bis 16 beschrieben.
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Die
Auslenkung der auslenkbaren Umlenkrolle kann durch eine Verschwenkung
um einen Winkel (Anspruch 2) oder durch Anheben der Umlenkrolle
in vertikaler Richtung (Anspruch 3) erfolgen.
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Gemäß Anspruch
2 ist die Umlenkrolle eine achsparallel um ihre Achse verschwenkbare Schwenkrolle,
und die Meßeinrichtung
mißt das Drehmoment
der Verschwenkung. Als Meßeinrichtung
eignet sich hierbei ein Drehimpulsgeber, der mit der Achse der Umlenkrolle
radial über
einen zweiarmigen Hebel, welcher in seinem Drehpunkt geknickt ist,
verbunden ist. Der Drehimpulsgeber gibt den Drehimpuls auf den Hebel,
der zur Rückstellung
der Umlenkrolle in ihre ursprüngliche
Lage notwendig ist. Die Verschwenkung einer Umlenkrolle bei Einsatz
eines Drehimpulsgebers erfolgt lediglich um einen sehr kleinen Winkel.
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Nach
Anspruch 3 ist die Umlenkrolle als vertikal auslenkbare, mit einem
Gewicht belastete Schwingerrolle ausgestaltet, und die Meßeinrichtung mißt die Höhe des Gewichts.
Hierbei wird die auf die Umlenkrolle von der Folienbahn ausgeübte Kraft
zu einer Vertikalauslenkung genutzt. Die Größe der Auslenkung ist dann
ein Maß für die Bahnspannung der
Folienbahn. Als Gewicht kann die Schwingerrolle selbst dienen (Anspruch
4), oder das Gewicht ist eine separate, mit der Vorratsrolle verbundene
Masse.
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Ist
das Gewicht über
einen an einer Rolle umgelenkten Seilzug mit der Umlenkrolle verbunden (Anspruch
5), so ergeben sich mehrere vorteilhafte Möglichkeiten, die vertikale
Auslenkung der Schwingerrolle zu dezektieren, da sowohl die Auslenkung der
Schwingerrolle selbst, als auch das Drehmoment der Rolle, sowie
die Auslenkung der Masse gemessen werden können, um die Bahnspannung zu
bestimmen.
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Die
gleichen Meßmöglichkeiten
sind auch gegeben, wenn analog Anspruch 6 das Gewicht einen vertikal
ausgerichteten Parallelabschnitt eines um zwei Rollen umlaufenden
Riemens belastet, und die Achse der Umlenkrolle starr mit dem anderen
Parallelabschnitt des Riemens verbunden ist. Hier besteht zusätzlich noch
die Auswahl der Rolle für
eine Drehimpulsmessung.
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Für die Messung
des Drehimpulses an einer starr mit ihrer Achse verbundenen Rolle
ist es vorteilhaft, entsprechend Anspruch 8 die Meßeinrichtung als
einen Drehimpulsgeber auszugestalten, der starr und axial mit der
Achse der Rolle verbunden ist.
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Die
Messung einer Höhenauslenkung
kann zuverlässig
mittels mindestens einer Lichtschranke (Anspruch 9) oder eines Ultraschallsensors
(Anspruch 10) erfolgen.
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Der
relativ komplizierte Zusammenhang zwischen den einzelnen Einflußgrößen bzgl.
eines Folientransports und der daraus resultierenden, optimalen
Bremskraft kann empirisch ermittelt, und mittels eines Fuzzy-Reglers
(Anspruch 11) zur Regelung der Bremse dienen.
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Die
Einwirkung der Bremse ist unabhängig vom
momentanen Durchmesser der Vorratsrolle, wenn analog Anspruch 12
die Bremse gegen eine Stirnfläche
einer Hülse
der Vorratsrolle wirkt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist besonders für
den Einsatz an einer Schlauchbeutelmaschine (Anspruch 13) geeignet.
Dort kann aber nicht nur die Vakuumunterstützung für den Folienabzug reduziert
werden oder entfallen. Aufgrund der ausreichenden geringeren Abzugskräfte können die
herkömmlichen
Riemenabzüge
kostengünstig
und wartungsgünstig
durch Abzugsräder
(Anspruch 14) ersetzt werden.
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Die
Einrichtung zur Bahnspannungsmessung kann auch eine Einrichtung
zur Messung der Leistung des Folienabzugs (Anspruch 15) sein. Die Einrichtung
zur Messung der Leistung des Folienabzugs kann dabei eine Meßeinrichtung
für die
aufgenommene elektrische Leistung des Antriebs des Folienabzugs
(Anspruch 16) sein. In diesem Fall sollte zur Verbesserung der Meßgenauigkeit
der Anpressdruck des Folienabzugs gegen die Folienbahn konstant
sein und ein Schlupf zwischen dem Folienabzug und der Folienbahn
vermieden werden, was aufgrund des Einsatzes der elektronisch geregelten Bremse
in einfacher Weise möglich
ist.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführbeispiele darstellenden Figuren
näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 in
einer Seitenansicht mit teilweise perspektivischer Darstellung das
Prinzip der Folienführung
an einer Schlauchbeutelmaschine mit einer Vorratsrolle, welche mittels
einer elektronisch regelbaren Bremse abbremsbar ist, und wobei die
Regelung der Bremse über
einen Regler erfolgt, der die Meßwerte einer Einrichtung zur
Bahnspannungsmessung erhält,
wobei die Einrichtung zur Bahnspannungsmessung aus einer als Schwenkrolle
ausgestalteten Umlenkrolle und einem mit der Umlenkrolle starr verbundenen
Drehimpulsgeber besteht, sowie mit einer Umformeinrichtung zur Erzeugung
eines Folienschlauches, einem Folienabzug, einer Längsschweißeinrichtung
und einer Querschweißeinrichtung;
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2 in
einer Seitenansicht mit teilweise perspektivischer Darstellung und
vergrößert die
Vorratsrolle mit der elektronisch regelbaren Bremse und der Einrichtung
zur Bahnspannungsmessung der 1;
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3 in
einer Seitenansicht mit teilweise perspektivischer Darstellung eine
Vorratsrolle mit elektronisch regelbarer Bremse, zu der als Einrichtung
zur Bahnspannungsmessung eine vertikal auslenkbare, mit einem Gewicht
belastete Schwingerrolle vorgesehen ist, wobei das Gewicht an einem
an einer Rolle umgelenkten Seilzug hängt, und ein Drehimpulsgeber
starr mit der Rolle und der Achse der Rolle verbunden ist;
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4 in
einer Seitenansicht mit teilweise perspektivischer Darstellung eine
Vorratsrolle mit elektronisch regelbarer Bremse, zu der als Einrichtung
zur Bahnspannungsmessung eine als vertikal auslenkbare, mit einem
Gewicht belastete Schwingerrolle vorgesehen ist, wobei das Gewicht
einen vertikal ausgerichteten Parallelabschnitt eines um zwei Rollen
laufenden Riemens belastet, und wobei die Achse der Umlenkrolle
starr mit dem anderen Parallelabschnitt des Riemens verbunden ist,
sowie mit einem Drehimpulsgeber, der mit einer Rolle verbunden ist;
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5 in
einer Seitenansicht den Gegenstand der 3, jedoch
mit einem Ultraschallsensor zur Bestimmung der Höhe der mit der Umlenkrolle verbundenen
Masse, sowie
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6 in
einer Seitenansicht den Gegenstand der 4, jedoch
ebenfalls mit einem Ultraschallsensor zur Bestimmung der Höhe der mit
der Umlenkrolle verbundenen Masse.
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An
einer Schlauchbeutelmaschine wird eine Folienbahn 1 in
Form einer Vorratsrolle 2 bevorratet und dann über Umlenkrollen 3, 4, 5, 6, 7, 8 zu
einer als Formschulter 9 ausgestalteten Umformeinrichtung 10 bewegt
(1). Dort wird die Folienbahn 1 zu einem
Folienschlauch 11 umgeformt. Anschließend wird der Folienschlauch 11 mittels
einer Längsschweißeinrichtung 12 längs verschweißt und einer Querschweißeinrichtung 13 mit
Schneideinrichtung 14 zugeführt. Mit der Querschweißeinrichtung 13 werden
die Kopfnaht und die Bodennaht 15 der erzeugten, durch
das Füllrohr 16 befüllten Beutel
verschweißt.
Die Beutel werden durch die Schneideinrichtung 14 vom Folienschlauch 11 abgetrennt.
Der Weitertransport der Folienbahn 1 und des Folienschlauches 11 geschieht
mittels einer Folientransporteinrichtung 17. Die Folientransporteinrichtung 17 wirkt
gegen die als Folienschlauch 11 umgeformte Folienbahn 1 und
gegen das Füllrohr 16.
Die Folientransporteinrichtung 17 besteht aus zwei umlaufenden
Folienabzügen 18, 19.
Jeder Folienabzug 18, 19 ist separat durch einen
Antrieb 20, 21 angetrieben.
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An
der Vorratsrolle 2 ist eine Bremse 29 vorgesehen,
die über
eine Regeleinrichtung 30 mit einer Einrichtung 31 zur
Bahnspannungsmessung verbunden ist (2). Die
Bremse 29 wirkt auf die um eine Achse 32 drehbare
Vorratsrolle 2 und ist eine elektronisch gesteuerte Bremse 33.
Die Regeleinrichtung 30 regelt die Bremskraft der Bremse 29 derart,
daß die
Bahnspannung der Folienbahn 1 stets konstant bleibt. Die
Einrichtung 31 zur Bahnspannungsmessung ist eine geringfügig achsparallel
verschwenkbare Umlenkrolle 4, die starr über ein
Gestänge 35,
welches an einer Achse 36 drehbar gelagert ist, mit einem
Drehimpulsgeber 34 verbunden ist.
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Die
Folienabzüge 18, 19 sind
mechanisch mit einer Einrichtung 38 zur Aufbringung eines
gleichen Drucks auf die Folienabzüge 18, 19 und
gegen den Folienschlauch 11 verbunden (1).
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Ein
Sensor 22 einer Folienkantenerfassung 23 ist als
Ultraschallsensor 26 ausgestaltet und bestimmt bei einem
unkorrekten Folienverlauf, daß die als
Abzugsräder 24, 25 ausgestalteten
Folienabzüge 18, 19 zeitweise
unterschiedlich schnell mittels Schrittmotoren 27, 28 angetrieben
werden, um den Folienlauf zu korrigieren.
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Eine
der Umlenkrollen 6 ist mittels eines Motors 39 angetrieben,
eine weitere Umlenkrolle ist mittels eines Motors 40 verschwenkbar.
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Die
Umlenkrolle 4 der Einrichtung 31 zur Bahnspannungsmessung
ist geringfügig
auslenkbar. Die Auslenkung ist abhängig von der Bahnspannung der
Folienbahn 1 und ein Maß für die Bahnspannung. Der Drehimpulsgeber 34 ist
eine Meßeinrichtung 41 zur
Messung der Momentanauslenkung der Umlenkrolle 4 und damit
eine Meßeinrichtung 41 zur
Messung der Bahnspannung. Seine Meßwerte werden vom Regler 30 zur
genauen Ansteuerung der elektronisch gesteuerten Bremse 33 genutzt.
Die Bremse 29 wirkt gegen die Stirnfläche 44 der Hülse 45 der
Vorratsrolle 4.
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Zur
besseren Abstimmung aufeinander sind zwischen der Bremse 29 und
den Antrieben 20, 21 der Folienabzüge 18, 19 ein
Regler 42 und ein Fuzzy-Regler 43 vorgesehen.
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Während bei
einem Ausführungsbeispiel nach 2 die
Einrichtung 31 zur Bahnspannungsmessung eine geringfügig achsparallel
um ihre Achse 46 verschwenkbare Schwenkrolle 47 ist,
und die Meßeinrichtung 31 das
Drehmoment der Verschwenkung mißt,
ist bei dem Ausführungsbeispiel
der 3 die Umlenkrolle 4 als vertikal auslenkbare,
mit einem Gewicht 48 belastete Schwingerrolle 49 ausgestaltet. Die
Achse 46 der Schwingerrolle 49 ist vertikal in Führungen 50 geführt. Ebenfalls
in Führungen 51 ist das
Gewicht 48 geführt.
Eine Meßeinrichtung 41 mißt die geringfügig veränderliche
Höhe des
Gewichts 48. Die Meßeinrichtung 41 ist
ein Drehimpulsgeber 52, der starr axial mit einer Rolle 53 und
deren Achse 54 verbunden ist. Das Gewicht 48 ist über einen
an der Rolle 53 umgelenkten Seilzug 55 mit der
Umlenkrolle 4 verbunden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
(4) belastet das Gewicht 48 einen vertikal
ausgerichteten Parallelabschnitt 56 eines um zwei Rollen 57, 58 umlaufenden
Riemens 59, und die Achse 46 der Umlenkrolle 4 ist
starr über
einen Stab 61 mit dem anderen Parallelabschnitt 60 des
Riemens 59 verbunden. Der Riemen 59 läuft nur
mit geringfügigen
Ortsveränderungen
um die Rollen 62, 63 um. Die Meßeinrichtung 41 ist
auch hier (wie in 2) ein mit der Achse 64 einer
Rolle 63 axial starr verbundener Drehimpulsgeber 52.
Die Achse 64 ist starr über
die Stange 65 mit der Rolle 63 verbunden. Während hier
eine gerade Stange 65 geringfügig gedreht wird, ist bei dem
Ausführungsbeispiel
nach 2 die Meßeinrichtung 41 über einen
in seinem Drehpunkt 66 an der Achse 36 geknickten,
zweiarmigen Hebel 67 mit der Achse 46 der Umlenkrolle 4 verbunden.
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In
den restlichen beiden Ausführungsbeispielen
(5 und 6) ist eine den 3 und 4 entsprechende
Mechanik ausgeführt.
Der Unterschied zu den Ausführungsbeispielen 3 und 4 besteht
lediglich darin, daß die
Höhenbestimmung
der Masse 48 mittels eines Ultraschallsensors 68 als Meßeinrichtung 41 erfolgt.
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- 1
- Folienbahn
- 2
- Vorratsrolle
- 3,
4, 5, 6,
- 7, 8 Umlenkrolle
- 9
- Formschulter
- 10
- Umformeinrichtung
- 11
- Folienschlauch
- 12
- Längsschweißeinrichtung
- 13
- Querschweißeinrichtung
- 14
- Schneideinrichtung
- 15
- Bodennaht
- 16
- Füllrohr
- 17
- Folientransporteinrichtung
- 18,
19
- Folienabzug
- 20,
21
- Antrieb
- 22
- Sensor
- 23
- Folienkantenerfassung
- 24,
25
- Abzugsrad
- 26
- Ultraschallsensor
- 27,
28
- Schrittmotor
- 29
- Bremse
- 30
- Regler
- 31
- Einrichtung
zur Bahnspannungsmessung
- 32
- Achse
- 33
- elektronisch
gesteuerte Bremse
- 34
- Drehimpulsgeber
- 35
- Gestänge
- 36
- Achse
- 38
- Einrichtung
zur Aufbringung eines gleichen Drucks
- 39
- Motor
- 40
- Motor
- 41
- Meßeinrichtung
- 42
- Regler
- 43
- Fuzzy-Regler
- 44
- Stirnfläche
- 45
- Hülse
- 46
- Achse
- 47
- Schwenkrolle
- 48
- Gewicht
- 49
- Schwingerrolle
- 50,
51
- Führung
- 52
- Drehimpulsgeber
- 53
- Rolle
- 54
- Achse
- 55
- Seilzug
- 56
- Parallelabschnitt
- 57,
58
- Rolle
- 59
- Riemen
- 60
- Parallelabschnitt
- 61
- Stab
- 62,
63
- Rolle
- 64
- Achse
- 65
- Stange
- 66
- Drehpunkt
- 67
- Hebel
- 68
- Ultraschallsensor