DE19601960A1 - Schweißvorrichtung, insbesondere für die kontinuierliche Verschweißung einer Kunststoffolie an einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Schweißvorrichtung, insbesondere für die kontinuierliche Verschweißung einer Kunststoffolie an einer Verpackungsmaschine

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DE19601960A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung mit einer Schweißbacke zur Erwärmung eines zu verschweißenden Guts, insbesondere für die Verschweißung einer Kunststoffolie an einer Verpackungsmaschine.
Es ist eine Schweißvorrichtung mit einer Schweißbacke bekannt, die an einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine einer kontinuierlichen Längsnahterzeugung an einem Folienschlauch dient. Die Schweißbacke ist eine sogenannte Schleiferbacke, d. h. sie ist in Schleifkontakt mit einer transportierten Kunststoffolie.
Die bekannte Schweißvorrichtung hat den Nachteil, daß die Schweißbacke nur mit einem relativ geringen Druck gegen die Kunststoffolie wirken darf. Bei einem hohen Druck würde der Folientransport infolge der Reibungskraft behindert werden und ungewünschte Deformationen des von der Schweißbacke aufgeschmolzenen Kunststoffs wären möglich.
Der geringe Druck erlaubt nur eine relativ geringe Verschweißungsgeschwindigkeit, da der Wärmeübergang von der Schweißbacke in die Kunststoffolie bei geringem Druck ungünstig ist. Auch eine Verschweißung der beiden aufeinanderliegenden Bereiche der Kunststoffolie ist erschwert, da lediglich ein Mindestschweißdruck mit der bekannten Schweißvorrichtung erzeugt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schweißvorrichtung mit einer Schweißbacke derart auszugestalten, daß eine deutlich höhere Verschweißungsgeschwindigkeit bei erhöhtem Schweißdruck erzielbar ist.
Gelöst ist die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach ist mit der Schweißbacke eine der Schweißbacke benachbarte Rolle verbunden, wobei die Rolle gegenüber der Schweißbacke mittels einer Spanneinrichtung vorgespannt ist, und eine Heizfläche der Schweißbacke in die gleiche Richtung wie die Mantelfläche der Rolle weist.
Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung hat den Vorteil, daß mit ihr eine deutlich höhere Verschweißungsgeschwindigkeit bei erhöhtem Schweißdruck erreicht wird. Die Schweißbacke erwärmt das zu verschweißende Gut. Die benachbarte Rolle wird von der Schweißbacke mit erwärmt. Die Rolle bringt wegen der Spanneinrichtung einen relativ hohen Schweißdruck auf, ohne dabei den Folientransport zu beeinträchtigen. Die Rolle bewirkt die eigentliche Verpressung des zu verschweißenden Guts. Da die Rolle warm ist, kommt es zu keinem nennenswerten Abkühlungsvorgang des Guts an der Rolle. Da des weiteren der Abstand der Rolle zur Schweißbacke sehr gering ist, erfolgt an der Rolle die Verpressung des noch sehr warmen Guts. Während der Zeit für das Zurücklegen des Abstands kann die von der Schweißbacke abgegebene Wärme in die zu verschweißende Kontaktfläche gelangen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.
Ist die Rolle über einen Steg und ein Gelenk direkt mit der Schweißbacke verbunden (Anspruch 2), so erfolgt über den Steg eine Wärmeleitung von der Schweißbacke zur Rolle und die Verschweißung wird weiter verbessert. Die Wärmeleitfähigkeit (Anspruch 5) des Stegs wird hierbei mittels geeigneter Materialauswahl optimiert.
Eine Einstückigkeit der Schweißvorrichtung wird erreicht, wenn die Rolle nur mit der Schweißbacke verbunden ist. Dies ist bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 der Fall. Hierbei ist die Spanneinrichtung mit der Schweißbacke verbunden, und die Spanneinrichtung wirkt gegen den Steg. Die Einstückigkeit der Schweißvorrichtung ist bei der Montage und der Justierung der Schweißvorrichtung von Vorteil.
Eine relativ einfache Spanneinrichtung kann mittels einer Feder erzielt werden (Anspruch 4). Die Feder kann in einer kompakten Bauweise derart gegen den Steg wirken, daß der Steg analog eines einarmigen Hebels um das Gelenk gedreht wird.
Ist an der Schweißbacke eine spitze Verlängerung zum Verlängern der Heizfläche vorgesehen, wobei die Verlängerung gegen die Mantelfläche der Rolle ausgerichtet ist (Anspruch 6), so sind damit zwei Vorteile erreicht. Zum einen wird durch die Verlängerung die Erwärmung des Guts verbessert. Zum anderen wird der Abstand zwischen der Rolle und der Schweißbacke minimiert. Beide Vorteile führen zu einem schnelleren Schweißvorgang.
Ist die Schweißvorrichtung mittels einer Stelleinrichtung bzgl. ihres Abstandes zum zu verschweißenden Gut verstellbar (Anspruch 7), so kann dieser Abstand in Abhängigkeit des zu verschweißenden Materials, der Temperatur der Schweißbacke und der Verschweißungsgeschwindigkeit vorgewählt werden. Da die Rolle gegenüber der Schweißbacke vorgespannt ist, bleibt die Rolle auch bei einem geänderten Abstand gegen das Gut gepreßt.
Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung eignet sich als Längssiegeleinrichtung einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine (Anspruch 8). Die Verpackungsgeschwindigkeit ist hier maximal, wenn die zu verschweißende Folienbahn kontinuierlich weitertransportiert wird. Die Schweißvorrichtung gewährleistet dabei ein konstantes Schweißergebnis bei der Erzeugung der Längssiegelnaht des Folienschlauches. Außer einer in der Regel mittig am erzeugten Schlauchbeutel verlaufenden Längssiegelnaht kann ein Folienschlauch auch eine außermittige Verschweißung parallel zur Folientransportrichtung erfahren. Nach Anspruch 9 ist die Schweißvorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung einer entlang eines Randes eines Schlauchbeutels verlaufenden Versteifungsnaht. Die Versteifungsnaht kann eine am Rand verlaufende Längssiegelnaht sein. Oder eine Versteifungsnaht verläuft randseitig und parallel zu einer mittigen Längssiegelnaht. Beim letzten Fall ist dadurch die Steifigkeit eines Schlauchbeutels verbessert. Diese Steifigkeit kann noch erhöht werden, wenn die Schweißvorrichtung Teil eines Paars von Schweißeinrichtungen ist (Anspruch 10). Ein derartiges Paar erzeugt parallel zueinander verlaufende, z. B. jeweils randseitig angeordnete Versteifungsnähte.
Ist ein Antrieb 53 für die Rolle 24 vorgesehen (Anspruch 11), so kann die Rolle 24 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Folienbahn 2 und der Folienschlauch 6 angetrieben werden, so daß keine Stauchung oder Verzerrung des Folienschlauches 6 an der Rolle 24 vorkommen kann.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung anhand von Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in einer Seitenansicht schematisch die Funktion einer vertikalen Schlauch­ beutelmaschine, mit einer von einer Vorratsrolle abgezogenen Folienbahn, einer Formschulter zum Umformen der Folienbahn zu einem Folienschlauch, einem Folienabzug und einer Längssiegeleinrichtung, die beide gegen den Folienschlauch und einem Füllrohr im Folienschlauch wirken, und um Achsen umlaufenden Querbacken mit Trenneinrichtung, wobei die Längssiegeleinrichtung eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung mit einer Schweißbacke und einer Rolle ist;
Fig. 2 in einer Seitenansicht die Längssiegeleinrichtung der Fig. 1, wobei die Rolle über einen Steg und ein Gelenk mit der Schweißbacke verbunden ist, und wobei die Spanneinrichtung gegen den Steg wirkt;
Fig. 3 in einem Schnitt entlang der Fig. 2 das Füllrohr, den Folienschlauch und die Schweißbacke;
Fig. 4 in einer Seitenansicht schematisch die Funktion einer vertikalen Schlauch­ beutelmaschine zur Erzeugung von Schlauchbeuteln mit randseitigen Versteifungsnähten, wobei ein Paar von erfindungsgemäßen Schweißvorrichtungen zur Erzeugung der Versteifungsnähte eingesetzt wird;
Fig. 5 in einer Seitenansicht einen mittels einer Schlauchbeutelmaschine der Fig. 4 erzeugten Schlauchbeutel mit randseitigen Versteifungsnähten, sowie
Fig. 6 in einem Schnitt entlang der Fig. 5 den Schlauchbeutel der Fig. 5.
An einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine 1 wird eine Folienbahn 2 von einer Vorratsrolle 3 abgezogen, an einer Umlenkrolle 4 umgelenkt und mittels einer Formschulter 5 zu einem Folienschlauch 6 umgeformt (Fig. 1). Der Folienschlauch 6 umgibt ein Füllrohr 7. Gegen den Folienschlauch 6 und das Füllrohr 7 wirken ein Folienabzug 8 und eine Längssiegeleinrichtung 9. Der Folienabzug 8 besteht aus zwei gegenüberliegenden Riemenabzügen 10. Jeder Riemenabzug 10 enthält einen um zwei Räder 11, 12 umlaufenden, von einem Rad angetriebenen Abzugsriemen 13 für den Weitertransport der Folienbahn 2 und des Folienschlauches 6. Die Längssiegeleinrichtung 9 verschweißt die Längssiegelnaht 14 des Folienschlauches 6. Unterhalb des Füllrohrs 7 wird der durch das Füllrohr 7 befüllte Folienschlauch 6 mittels einer Querschweißeinrichtung 15 quer zur Folientransportrichtung verschweißt. Die Querschweißeinrichtung 15 besteht aus Querbacken 16, die um Achsen 17 umlaufen und dabei die Kopfnaht 18 und die Bodennaht 19 der erzeugten und mittels einer Trenneinrichtung 20 vom Folienschlauch 6 getrennten Schlauchbeutel 21 verschweißen. Der Folientransport erfolgt kontinuierlich.
Die Längssiegeleinrichtung 9 ist eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 22 (Fig. 2). Mit einer Schweißbacke 23 der Schweißvorrichtung 22 ist eine der Schweißbacke 23 benachbarte Rolle 24 verbunden. Die Rolle 24 ist gegenüber der Schweißbacke 23 mittels einer Spanneinrichtung 25 vorgespannt. Eine Heizfläche 26 der Schweißbacke 23 weist in die gleiche Richtung wie die Mantelfläche 27 der Rolle 24 gegen den Folienschlauch 6. Aufgrund ihrer Vorspannung übt die Rolle 24 einen relativ großen Druck gegen den Folienschlauch 6 und das Füllrohr 7 aus. Die Schweißbacke 23 weist einen lichten Spalt 28 zum Folienschlauch 6 auf. Sie könnte aber auch in Schleifkontakt mit dem Folienschlauch 6 sein. Der von der Schweißbacke 23 entlang seiner Längssiegelnaht 14 aufgeschmolzene Folienschlauch 6 wird an die Rolle 24 gepreßt und derart verschweißt. Aufgrund des geringen Abstandes zwischen Schweißbacke 23 und Rolle 24 erleidet die Schweißnaht 14 kaum eine Abkühlung zwischen der Schweißbacke 23 und der Rolle 24.
Die Rolle 24 wird mittels eines Antriebs 53 mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben wie sie der Folienschlauch 6 hat, und ist über einen Steg 29 und ein Gelenk 30 mit der Schweißbacke 23 verbunden. Sie Spanneinrichtung 25 enthält eine Feder 31, welche mit der Schweißbacke 23 über einen Anschlag 33 verbunden ist und gegen den Steg 29 wirkt. Die Rolle 24 ist an ihrem Drehpunkt 32 mit dem Steg 29 drehbar verbunden. Der Steg 29 wirkt als einarmiger, um das Gelenk 30 verschwenkbarer Hebel. Der Steg 29 besteht aus einem Material 34 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird die Rolle 24 zusätzlich zur Wärmestrahlung von der Schweißbacke 23 erwärmt.
An der Schweißbacke 23 ist eine spitze Verlängerung 35 zum Verlängern der Heizfläche 26 der Schweißbacke 23 vorgesehen. Die Verlängerung 35 ist gegen die Mantelfläche 27 der Rolle 24 ausgerichtet. Die Verlängerung 35 verkürzt den Abstand zwischen der Schweißbacke 23 und der Kontaktstelle 36 der Rolle 24 mit dem Folienschlauch 6.
Die Schweißbacke 23 wird mittels einer Heizpatrone 37 beheizt (Fig. 3). Die Schweißbacke 23 ist über einen Bügel 38 mit einer Stelleinrichtung 39 verbunden (Fig. 2). Mittels der Stelleinrichtung 39 wird der Abstand zwischen der Schweißbacke 23 und dem Folienschlauch 6 als zu verschweißendes Gut 40 verstellt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist die Schweißvorrichtung 22 eine Einrichtung 41 zur Erzeugung einer entlang eines Randes 42 eines Schlauchbeutels 21 verlaufenden Versteifungsnaht 43 (Fig. 4, Fig. 5). An der Schlauchbeutelmaschine 1 ist ein Paar Schweißvorrichtungen 22 vorgesehen.
Die Folienbahn 2 wird mittels Riemenabzügen 10 von einer Vorratsrolle 3 abgezogen. An der Formschulter 5 wird die Folienbahn 2 zu einem Folienschlauch 6, welcher ein Füllrohr 7 umgibt, geformt. Die Ränder 44, 45 der Folienbahn 2 kommen dabei aufeinander zu liegen und werden mittels einer Längssiegeleinrichtung 9 zu einer Längssiegelnaht 14 miteinander verschweißt. Die Längssiegeleinrichtung 9 verschweißt den Folienschlauch 9 in kontinuierlicher Weise mittels eines um zwei Räder 46, 47 umlaufenden Heißsiegelbandes 48. Das Füllrohr 7 besteht aus einem oberen Abschnitt 49 größeren Durchmessers und einem unteren Abschnitt 50 kleineren Durchmessers. Am unteren Abschnitt 50 sind vier radial nach außen weisende Folienspreizer 51 vorgesehen. Die über die Folienspreizer 51 laufenden Folienbereiche werden von den beiden Schweißvorrichtungen 22 zu Versteifungsnähten 43 verschweißt. Unterhalb des Füllrohrs 7 sorgen elastische Folienspreizer 52 für einen korrekten Folienlauf. Der Folienschlauch 6 wird mittels kontinuierlich umlaufender Querbacken 16 quer zur Folientransportrichtung verschweißt und nach jeweiliger Erzeugung eines befüllten Schlauchbeutels 21 mittels einer Trenneinrichtung 20 durchtrennt.
Der erzeugte Schlauchbeutel 21 (Fig. 5, Fig. 6) weist zwei parallel zu seinen Rändern 42 und zur mittigen Längssiegelnaht 14 verlaufende Versteifungsnähte 43 auf. Die Versteifungsnähte 43 reichen in die Kopfnaht 18 und die Bodennaht 19 des Schlauchbeutels 21 hinein.
Bezugszeichenliste
1 vertikale Schlauchbeutelmaschine
2 Folienbahn
3 Vorratsrolle
4 Umlenkrolle
5 Formschulter
6 Folienschlauch
7 Füllrohr
8 Folienabzug
9 Längssiegeleinrichtung
10 Riemenabzug
11, 12 Rad
13 Abzugsriemen
14 Längssiegelnaht
15 Querschweißeinrichtung
16 Querbacke
17 Achse
18 Kopfnaht
19 Bodennaht
20 Trenneinrichtung
21 Schlauchbeutel
22 Schweißvorrichtung
23 Schweißbacke
24 Rolle
25 Spanneinrichtung
26 Heizfläche
27 Mantelfläche
28 Spalt
29 Steg
30 Gelenk
31 Feder
32 Drehpunkt
33 Anschlag
34 Material
35 Verlängerung
36 Kontaktstelle
37 Heizpatrone
38 Bügel
39 Stelleinrichtung
40 Gut
41 Einrichtung
42 Rand
43 Versteifungsnaht
44, 45 Rand
46, 47 Rad
48 Heißsiegelband
49 oberer Abschnitt
50 unterer Abschnitt
51 Folienspreizer
52 elastischer Folienspreizer
53 Antrieb.

Claims (11)

1. Schweißvorrichtung, insbesondere für die kontinuierliche Verschweißung einer Kunststoffolie an einer Verpackungsmaschine, mit einer Schweißbacke zur Erwärmung eines zu verschweißenden Guts, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schweißbacke (23) eine der Schweißbacke (23) benachbarte Rolle (24) verbunden ist, daß die Rolle (24) gegenüber der Schweißbacke (23) mittels einer Spanneinrichtung (25) vorgespannt ist, und daß eine Heizfläche (26) der Schweißbacke (23) in die gleiche Richtung wie die Mantelfläche (27) der Rolle (24) weist.
2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (24) über einen Steg (29) und ein Gelenk (36) direkt mit der Schweißbacke (23) verbunden ist.
3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (25) mit der Schweißbacke (23) verbunden ist, und daß die Spanneinrichtung (25) gegen den Steg (29) wirkt.
4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (25) eine Feder (31) enthält.
5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (29) aus einem Material (34) mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schweißbacke (23) eine spitze Verlängerung (35) zum Verlängern der Heizfläche (26) der Schweißbacke (23) vorgesehen ist, wobei die Verlängerung (35) gegen die Mantelfläche (27) der Rolle (24) ausgerichtet ist.
7. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvorrichtung (22) mittels einer Stelleinrichtung (39) bzgl. ihres Abstandes zum zu verschweißenden Gut (40) verstellbar ist.
8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvorrichtung (22) die Längssiegeleinrichtung (9) einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine (1) ist.
9. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvorrichtung (22) eine Einrichtung (41) zur Erzeugung einer entlang eines Randes (42) eines Schlauchbeutels (21) verlaufenden Versteifungsnaht (43) ist.
10. Schweißvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß­ vorrichtung (22) Teil eines Paars von Schweißvorrichtungen (22) ist.
11. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (53) für die Rolle (24) vorgesehen ist.
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