DE19522110A1 - Verfahren zum Verschweißen zweier von jeweils einer Vorratsrolle kommender Folienbahnen in einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen zweier von jeweils einer Vorratsrolle kommender Folienbahnen in einer Ver­ packungsmaschine sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Mit Hilfe der eingangs genannten Verpackungsmaschinen werden zu­ vor in Abteilstationen gebildete Produktgruppen, beispielsweise auf Trays stehende aber auch frei auf dem Förderband gruppierte Behälter wie Dosen, Flaschen etc. mit Folienabschnitten umwic­ kelt und in einem anschließenden Schrumpftunnel wird das zunächst locker um die jeweilige Produktgruppe gelegte Folienma­ terial fest um die Behälter geschrumpft.

Die Folienabschnitte werden von Vorratsrollen geliefert, von denen in der Regel zwei - beispielsweise - unterhalb der Produktlinie angeordnet sind. Die von der Rolle kommende Folien­ bahn wird einem als Tänzer bezeichneten Speicher zugeführt, aus dem entsprechend der Taktzahl der Verpackungsvorgänge die je­ weils benötigte Folienmenge abgezogen wird, die anschließend in einer Schneidvorrichtung abgelängt und zum Umschlingen der Pro­ duktgruppe weitergeleitet wird. Bei den heutzutage erreichten Taktzahlen reicht eine Vorratsrolle nur kurze Zeit, was bedeu­ tet, daß auch die Frequenz des Umschaltens auf die jeweils an­ dere volle Vorratsrolle hoch ist. Die die Maschine bedienende Person, der Operator, muß daher genau beobachten, wann die ge­ rade liefernde Vorratsrolle zur Neige geht. Kurz vor dem Bah­ nende muß er die Maschine abstellen, damit er den Anfang der Fo­ lienbahn der zweiten jetzt vollen Rolle mit dem Ende der Folien­ bahn der fast leeren Rolle verschweißen kann.

Danach muß er die Maschine erneut starten und eine neue volle Vorratsrolle an die Stelle der leeren alten setzen.

Ein derartiges Verfahren ist zum einen sehr zeitaufwendig, bringt unzumutbare Produktionspausen mit sich und bedingt prak­ tisch die ständige Anwesenheit des Operators, damit dieser das Verschweißen der Folienbahnen rechtzeitig in Angriff nehmen kann.

Um diese Nachteile zu beseitigen, ist im Stand der Technik be­ reits vorgeschlagen worden, die Verschweißung der Folienbahnen zu automatisieren.

So offenbart die EP-A-0 597 550 eine Vorrichtung, bei der die jeweils liefernde Vorratsrolle mit Hilfe eines Detektors bezüg­ lich ihres Abwickelzustandes beobachtet wird. Die Folienbahn läuft dabei an einer Rolle vorbei, welche die Bahn an eine Un­ terdruckschiene drückt. Im folgenden verläuft die Bahn durch eine Verschweißeinrichtung und über diverse Umlenkrollen zum Tänzer. Die volle Vorratsrolle befindet sich während dieser Zeit in Ruhestellung. Der Anfang der von ihr kommenden Folienbahn läuft ebenfalls an einer Rolle vorbei, welche den Folienanfang auf die von der ersten Folienbahn abgewandte Seite der Unter­ druckschiene drückt. Im weiteren Verlauf reicht dieser Folienan­ fang durch die Verschweißeinrichtung noch um ein Stück heraus. Erkennt der Detektor, daß sich das Ende der auf die erste Vor­ ratsrolle gewickelten Folienbahn nähert, wird die Abwickelbewe­ gung gestoppt, die parallel zueinander liegenden Folienbahnen werden aufeinander gedrückt und verschweißt, während mit Hilfe einer zwischen der Unterdruckschiene und der Verschweißvorrich­ tung angeordneten Schneidvorrichtung das Ende der Folienbahn der ersten Vorratsrolle abgeschnitten wird. Während dieser Zeit wird der Produktionsvorgang nicht unterbrochen, da die im Tänzer ge­ speicherte Folienmenge für die während des Verschweißvorganges ausgeführten Verpackungsvorgänge ausreichend ist.

Die vorbekannte Vorrichtung weist jedoch zum einen den Nachteil auf, daß sie konstruktiv aufwendig und damit störungsanfällig ist. Zum anderen bringt es die Verschweißung der parallel zuein­ ander liegenden Folienbahnen mit sich, daß auf der einen Seite der Schweißnaht der Folienanfang der neuen Bahn und auf der ab­ gewandten Seite ein entsprechend langes Stück der alten Folien­ bahn verbleibt, und es wird dabei eine Erhöhung der Störanfälligkeit in Kauf genommen, da in der nachgeschalteten Folienschneideinrichtung, in der für den Verpackungsprozeß entsprechend lange Folienabschnitte hergestellt werden, beim Schneiden in der Nähe des verschweißten Bereichs Stücke der überschüssigen Folienenden abgetrennt werden und unkontrolliert in der Maschine herumfliegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zuführen, daß eine saubere Schweißnaht ohne überstehende und überflüssige Folienabschnitte entsteht. Weiterhin liegt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahren anzugeben, die konstruktiv einfach aufgebaut ist.

Die Erfindung löst diese Aufgaben mit Hilfe der Merkmale der Pa­ tentansprüche 1 und 2. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß der Anfang der Folienbahn von der vollen Vorrats­ rolle in Gegenrichtung zur laufenden Folienbahn von der sich leerenden Vorratsrolle in die Verschweißeinrichtung eingeführt ist, ergeben sich folgende Vorteile:
Das Verschweißen der Folienbahnen miteinander ist kombiniert mit dem gleichzeitigen Abschneiden der überschüssigen Folienab­ schnitte. Im Bereich der Schweißnaht liegen die Folienabschnitte Kante auf Kante aufeinander. Wird die Folienzuführung erneut ge­ startet, heben sich die bisher aufeinander liegenden Folienab­ schnitte voneinander ab und sind mit ihren Kanten über eine schmale saubere Naht miteinander verbunden.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird beim erfindungsgemäßen Verfahren auf eine separate Schneidvorrichtung verzichtet, und trotzdem entstehen im Nahtbereich keine störenden Folienabfälle, die von der zusammengeschweißten Folienbahn mitgenommen würden und zu unansehnlich verpackten Produktgruppen führen.

Gemäß der Erfindung besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der Hauptsache aus einer Folienverschweißeinrich­ tung, welche eine zylindrische Schiene aufweist, auf deren Um­ fang um 180° zueinander versetzt, in achsparalleler Richtung verlaufend je eine Heizleiste vorgesehen ist, mit der jeweils eine Andrückschiene korrespondiert, die mittels eines geeigneten, beispielsweise pneumatischen Antriebes auf die entsprechende Heizleiste zu- bzw. von dieser wegbewegbar ist. Diese zylindrische Schiene dient nicht nur als Tragelement für die Heizleisten sondern auch als Umlenkschiene für den Folienanfang der vollen Vorratsrolle. Die von der vollen Vorratsrolle kommende Folienbahn wird zwischen Heizleiste und Andrückschiene hindurch um mehr als 180° um die zylindrische Schiene herumgelegt und in dieser Position gehalten. Das um­ gelenkte Stück der Folienbahn liegt somit antiparallel zur lau­ fenden Folienbahn, die zwischen der zweiten Heizleiste und der entsprechenden Andrückschiene hindurch verläuft. Für den Ver­ schweißvorgang wird die laufende Folienbahn angehalten, die An­ drückschiene drückt nun die antiparallel aufeinander liegenden Folien zusammen gegen die Heizleiste, wobei naturgemäß nur diese Heizleiste mit Strom beaufschlagt ist. Beim Verschweißen werden gleichzeitig die Folienbahnen entlang der Schweißnaht abge­ trennt. Sobald die Andrückschiene von der Heizleiste entfernt ist, wird mit der Folienzuführung erneut begonnen. Gemäß dem Merkmal des Patentanspruchs 4 ist vorgesehen, daß auf der in Folienlaufrichtung hinteren Seite der zylindrischen Schiene ein der Länge dieser Schiene entsprechend langer Stab parallel zur Schienenachse an die Schiene anlegbarer und von dieser wegbewegbarer Stab angeordnet ist, der beim Umwickeln der zylindrischen Schiene ebenfalls mit umwickelt wird. Während des Öffnungsvorganges der Andrückschienen wird der Stab (Abreißstab) über ein geeignetes mechanisches Kupplungselement gegriffen und ein kurzes Stück von der Oberfläche der zylindrischen Schiene wegbewegt, so daß er die verschweißte Folie von der jeweiligen Heizleiste wegreißt, wodurch ein sauberes Abkühlen der Schweißnaht durch die Umgebungsluft ermöglicht wird. Das Ergebnis ist eine Verbesserung der Haltbarkeit der Schweißnaht beim Wiederanfahren der Anlage (Erhöhung der Funktionssicherheit).

Das alles geschieht, ohne daß die Anwesenheit des Operators notwendig wäre. Seine Tätigkeit beschränkt sich somit nur noch darauf, daß er eine neue Vorratsrolle anstelle der abgewickelten aufsetzt und die Einfädelung des Folienanfangs vornimmt, was bei laufender Maschine geschehen kann. Abhängig von der Größe des Tänzers braucht beim Verschweißvorgang der Produktionsablauf nicht unterbrochen zu werden. Der Vorteil des kontinuierlichen Rollenwechsels war - wie oben ausgeführt - zwar auch schon im Stand der Technik gegeben, er wird erfindungsgemäß jedoch mit wesentlich einfacheren konstruktiven Maßnahmen erreicht, wie die Merkmale des Patentanspruchs 3 bzw. 4 zeigen.

Damit der antiparallel zur laufenden Folienbahn gerichtete Foli­ enanfang der vollen Vorratsrolle sicher positionierbar ist, sieht das Merkmal des Patentanspruchs 5 vor, daß zwischen den von den Umlenkrollen ankommenden, parallel geführten Folienbah­ nen an der zylindrischen Schiene der Verschweißeinrichtung eine gegen die zylindrische Schiene anpressbare Klemmleiste vorgese­ hen ist. Diese bewirkt, daß der Folienanfang, nachdem er um die zylindrische Schiene und den Abreißstab herumgelegt worden ist, im Winkel von 90° im bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn gerechnet von der jeweiligen Verschweißstelle an der zylindrischen Schiene festgehalten wird. Nachdem der Verschweißvorgang beendet ist und die verschweißte Folienbahn weitertransportiert wird, entfernt der Operator die verbliebenen Folienabschnitte, bevor er eine neue Rolle einsetzt.

Zum Erkennen des Abwickelzustands der jeweils fördernden Vor­ ratsrolle sind gemäß den Patentansprüchen 6 bzw. 7 elektroopti­ sche Bauelemente wie z. B. Lichtschranken oder aber auch elektro­ mechanische Bauteile vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen darge­ stellt und näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a + b Folienverschweißeinrichtung in einer ersten Phase,

Fig. 2a + b Folienverschweißeinrichtung in einer zweiten Phase.

In den Figuren ist die Folienbahnzuführung in einer ansonsten nicht dargestellten Verpackungsmaschine bekannter Art gezeigt. Sie besteht aus zwei auf parallel zueinander angeordneten Wellen 1 und 2 gelagerten Folienvorratsrollen 3 und 4, die in der Regel unterhalb der Produktionsebene angeordnet sind. Die Folienbahn 5 oder 6 der jeweils liefernden Vorratsrolle 3 oder 4 wird einem Tänzer als Speichervorrichtung zugeleitet, von dem sie einer Schneidvorrichtung zugeführt wird. Hier wird die für jeweils ein Gebinde notwendige Folienlänge geschnitten. Der so entstandene Folienabschnitt wird schräg nach oben in die Produktionsebene geleitet, und dort wird er um das Gebinde geschlagen, wonach diese vorläufige Packung einen Schrumpftunnel durchläuft, in dem die Folie unter Wärmeeinwirkung fest um das Gebinde geschrumpft wird.

Da der Folienvorrat einer Vorratsrolle 3, 4 lediglich für einen Zeitraum ausreicht, der in der Größenordnung von etwa 30-60 min liegt (je nach Produktionsgeschwindigkeit und benötigter Folienlänge), muß die Folienbahn 5, 6 der benachbarten, bislang ruhenden Vorratsrolle 3, 4 ohne große Zeitunterbrechung an das Ende der von der ersten Vorratsrolle 4, 3 sich abwickelnden Folienbahn 6, 5 durch Verschweißen angeschlossen werden. Hierzu durchlaufen die Folienbahnen 5, 6 eine Verschweißeinrichtung, die schematisch dargestellt ist und allgemein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist.

Die Folienbahnen werden um Umlenkrollen 8 und 9 herumgelenkt und parallel zueinander in gleicher Richtung verlaufend der Ver­ schweißeinrichtung 7 zugeführt.

In der Fig. 1a ist die Situation dargestellt, in der von der Vorratsrolle 3 die Folienbahn 5 um die Umlenkrolle 8 ungehindert durch die Verschweißeinrichtung 7 zum nicht dargestellten Tänzer geleitet wird. Die Folienbahn 6, die von der Vorratsrolle 4 um die Umlenkrolle 9 zur Verschweißeinrichtung 7 geführt ist, ist um eine zylindrische Schiene 10 und einen in Folienlaufrichtung an der hinteren Seite der Schiene 10 anliegenden Stab 19 (dessen Funktion weiter unten beschrieben wird) herumgeschlungen, derart, daß sie zwischen der zylindrischen Schiene 10 und der Folienbahn 5 nun antiparallel zu dieser verläuft und um weitere 90° an der zylindrischen Schiene 10 hochgeschlagen ist, in eine Position, in der sie von einer Klemmleiste 11 an der Schiene 10 gehalten wird. Dort, wo die Folienbahn 6 die zylindrische Schiene 10 tangential berührt, ist auf der zylindrischen Schiene eine Heizleiste 12 angeordnet, die mit einer Andrückschiene 13, die oberhalb der Folienbahn 6 angeordnet ist, zusammenwirkt. Auf der anderen Seite der zylindrischen Schiene, also um 180° zur Heizleiste 12 versetzt, ist eine weitere Heizleiste 14 auf der zylindrischen Schiene 10 angeordnet, die ihrerseits mit einer Andrückschiene 15, die unterhalb der Folienbahn 5 angeordnet ist, zusammenwirkt.

Die Klemmleiste 11 sowie die Andrückschienen 13 bzw. 15 werden über ein geeignetes, pneumatisch bzw. elektromotorisch ange­ triebenes Getriebe bewegt. Dieses Getriebe bzw. der Antrieb ist aus übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.

In der Fig. 1b ist nun der Zustand dargestellt, in der die Vor­ ratsrolle 3 fast geleert ist. Der Abwickelgrad der jeweiligen Rolle wird in bekannter Weise durch beispielsweise eine Lichtschranke (ebenfalls nicht dargestellt) erkannt. Die Lichtschranke erzeugt dann ein Signal, das die weitere Zuführung von Folienbahnmaterial abschaltet. Die Andrückschienen 13 und 15 werden auf die zylindrische Schiene 10 gefahren und die Heizleiste 14 wird aktiviert, wodurch die antiparallel aufeinanderliegenden Folienbahnen 5 und 6 miteinander verschweißt und entlang der Naht 16 abgetrennt werden. Wenn nun die Andrückschienen 13 und 15 wieder in ihre Freigabeposition gefahren sind, wird der Stab 19 über ein geeignetes mechanisches Kupplungselement (nicht dargestellt) gegriffen und ein kurzes Stück von der Schiene 10 wegbewegt. Damit reißt er die Folie von der jeweiligen Heizleiste 12, 14 und ermöglicht damit ein sauberes Abkühlen der Schweißnaht durch die Umgebungsluft. Dann wird die Folienbahnzuführung wieder eingeschaltet. Die Folienbahn 5 nimmt dabei den angeschweißten Anfang der Folienbahn 6 mit, indem der um die zylindrische Schiene 10 bis zur Heizleiste 14 herumgewickelte Abschnitt der Folienbahn 6 von der zylindrischen Schiene abgehoben wird und nun zum Tänzer geführt wird.

In den Fig. 2a und b ist der Fall dargestellt, bei dem nun die Vorratsrolle 4 abgewickelt wird, während die Vorratsrolle 3 zunächst in Ruhe bleibt. In diesem Fall ist die Folienbahn 5 von unten um die zylindrische Schiene 10 und den Stab 19 zwischen der Folienbahn 6 und der zylindrischen Schiene 10 um etwas mehr als 180° herumgeführt und wird dort von der Klemmleiste 11 gehalten.

Ist nun die Vorratsrolle 4 so gut wie abgewickelt, gibt der die­ ser Rolle zugeordnete Rollenzustandsdetektor das Signal zum Stoppen der Folienzuführung und zur Aktivierung der Heizleiste 12. Nach dem Verschweißen der beiden Folienbahnen 5 und 6 und dem Abtrennen der überschüssigen Endstücke 17, 18 wird die Folienzuführung wieder aufgenommen, wie es die Fig. 2b zeigt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verschweißen zweier von jeweils einer Vor­ ratsrolle kommender Folienbahnen in einer Verpackungsma­ schine dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang der Folienbahn (5, 6), die zu der zunächst ruhenden vollen Vorratsrolle (3, 4) gehört, gegen die Lauf­ richtung der von der sich leerenden Vorratsrolle (4, 3) kom­ menden Folienbahn (6, 5) umgelenkt und gehalten ist und nach automatischem Erkennen des Abwickelzustands der laufenden Folienbahn (6, 5) ein Signal zum Stoppen zumindest der Folienzuführung erzeugt wird, welches nach dem Stoppen ein Zusammenpressen und Verschweißen der antiparallel zueinan­ der verlaufenden Folienbahnen (5, 6) über deren gesamte Breite veranlaßt, wodurch gleichzeitig an der Schweißnaht (16) die überschüssigen Endstücke (17, 18) der Folienbahn (5, 6) abgetrennt werden, wonach ein weiteres Signal erzeugt wird, durch welches die Folienzuführung erneut gestartet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Pa­ tentanspruch 1, mit zwei nebeneinander angeordneten Wickel­ wellen zur Aufnahme je einer Folienbahnvorratsrolle sowie einer unterhalb der Wickelwellen angeordneten Folienver­ schweißeinrichtung, und je einem jeder Vorratsrolle zuge­ ordneten Detektorelement zur Erkennung des Abwickelzustan­ des der jeweils fördernden Vorratsrolle, das elektrisch mit der Maschinensteuerung und über diese mit der Verschweiß­ einrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienverschweißeinrichtung (7) eine zylindrische Schiene (10) aufweist, auf deren Umfang um 180° zueinander versetzt, in achsparalleler Richtung verlaufend je eine Heizleiste (12, 14) vorgesehen ist, mit der jeweils eine An­ drückschiene (13, 15) korrespondiert, die mittels eines Antriebs auf die entsprechende Heizleiste (12, 14) zu- bzw. von dieser wegbewegbar ist, und jedem Detektorelement eine der Heizleisten (12, 14) eindeutig zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Folienlaufrichtung an der hinteren Seite der zylindrischen Schiene (10) ein der Länge der Schiene (10) entsprechender Stab (19) an die Schiene (10) anlegbarer und von dieser wegbewegbarer Stab (19) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorratsrolle (3, 4) eine Umlenkrolle (8, 9) zuge­ ordnet ist, durch die die Folienbahnen (5, 6) beider Vor­ ratsrollen in gleicher Richtung und parallel zueinander der Verschweißeinrichtung (7) zuführbar sind, wobei die Folien­ bahn (5) der einen Vorratsrolle (3) zwischen der zylindri­ schen Schiene (10) und der einen Andrückschiene (15) und die Folienbahn (6) der anderen Vorratsrolle (4) zwischen der zylindrischen Schiene (10) und der anderen, gegenüber­ liegenden Andrückschiene (13) hindurchgeführt ist und die zylindrische Schiene (10) als Umlenkelement für den Anfang der von der vollen Vorratsrolle (3, 4) kommenden Folienbahn (5, 6) dient, um welches der Folienbahnanfang um mehr als 180° herum - und zwischen der von der sich leerenden Vor­ ratsrolle (4, 3) kommenden Folienbahn (6, 5) und der zylindrischen Schiene (10) hindurchgeführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den von den Umlenkrollen (8, 9) ankommenden, parallel geführten Folienbahnen (5, 6) an der zylindrischen Schiene (10) der Verschweißeinrichtung (7) eine gegen die zylindrische Schiene (10) anpreßbare Klemmleiste (11) vor­ gesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente elektrooptische Bauelemente sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente elektromechanische Elemente sind.