DE19738298C1 - Verfahren zum Einrichten einer Verschließmaschine und Vorrichtung zum Verschließen von Verschlußklammern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten einer Maschine für das Ver­ schließen von Verschlußklammern zwischen einem Stempel und einer Matrize, welche zum Verschließen der Klammer zunächst bis auf einen einstellbaren Ver­ schlußabstand aufeinander zu und anschließend voneinander weg bewegt werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Verschließen von Verschluß­ klammern zwischen einem Stempel und einer Matrize.

Ein Einsatzgebiet für Verfahren der eingangs genannten Art und die entsprechende Vorrichtung ist das Verschließen von beutel- oder schlauchförmigen Verpackungen, wie es beispielsweise Würste sind. Diese werden häufig mit U-förmigen Aluminium- Verschlußklammern verschlossen. An die Qualität eines solchen Verschlusses werden hohe Anforderungen gestellt. Er darf nicht so fest sein, daß die Verpac­ kungshülle beim Verschließen beschädigt wird. Gleichzeitig muß der Verschluß aber ausreichend dicht sein und darf bei Behandlungsschritten, die auf das Verschließen einer Wurst folgen, nicht von dieser abrutschen. Diese hohen Anforderungen an den Verschluß machen es erforderlich, daß das Maß, auf das die Klammer nach Abschluß des Verschließvorganges zusammengedrückt wird - im folgenden Klam­ merhöhe genannt - für den jeweiligen Verpackungstyp durch Einstellen eines entsprechenden Verschlußabstandes genau erreicht wird. Dies geschieht zunächst empirisch. Sind die entsprechenden Parameter für einen Produkttyp einmal be­ stimmt, können sie an der Verschließmaschine eingestellt werden.

Die auf dem Markt befindlichen Verschließmaschinen bieten in der Regel die Möglichkeit, den gewünschten Verschlußabstand einzustellen. Meistens ist auch eine Skala vorgese­ hen, die es ermöglicht, den gleichen Wert für die Klammerhöhe zu einem späteren Zeitpunkt wieder einzustellen. Eine derartige Verschließmaschine ist in Form eines Tischgeräts aus dem DE-GM 19 33 066 bekannt.

Ist die Verschließmaschine auf das entsprechende Produkt eingestellt, gestaltet sich der Verschließvorgang wie folgt:

Zunächst wird ein Abschnitt einer Schlauchhülle mit dem Füllgut - beispielsweise Wurstbrät - befüllt. Anschließend wird die befüllte Schlauchhülle von zwei Ver­ drängerscherenpaaren eingeschnürt. Diese bewegen sich dann axial zur Wurst­ achse voneinander weg und bilden so einen brätfreien Darmzopf, der sich zwischen dem Stempel und der Matrize der Verschließmaschine befindet. In die Matrize ist eine offene Verschlußklammer eingesetzt. Zum Verschließen der Verschlußklammer werden Stempel und Matrize aufeinander zu bewegt, so daß der brätfreie Darmzopf von der offenen Verschlußklammer erfaßt wird. Anschließend trifft der Stempel auf die freien Schenkel der U-förmigen Verschlußklammer und biegt diese um den Darmzopf. Zum Verschließen des Darmzopfes bewegen sich Stempel und Matrize somit zunächst aufeinander zu, verschließen dabei die Verschlußklammer und bewegen sich anschließend wieder voneinander weg, um die Verschlußklammer freizugeben. Im Umkehrpunkt ihrer Bewegung haben Stempel und Matrize einen Verschlußabstand voneinander, der für die resultierende Klammerhöhe maßgebend ist. Die Klammerhöhe einer verschlossenen Verschlußklammer ergibt sich somit aus dem tatsächlichem Verschlußabstand von Stempel und Matrize im Umkehrpunkt zwischen ihrer Bewegung aufeinander zu und voneinander weg.

Da das Hebelsystem, mit dem Stempel und Matrize bewegt werden, beim Ver­ schließvorgang Kräfte bis zu 2000 kg aufbringt, ist zwangsläufig mit einem gewis­ sen Verschleiß zu rechnen. Das dadurch entstehende Spiel bleibt beim Einstellen des Verschlußabstandes mit Hilfe der Skala an der Verschließmaschine unberück­ sichtigt. Die Folge ist, daß der Skalenwert nicht dem tatsächlichen Verschluß­ abstand und damit auch nicht der tatsächlich resultierenden Klammerhöhe ent­ spricht. Die tatsächlich resultierende Klammerhöhe ist somit nicht die ursprünglich ermittelte Sollklammerhöhe, für die der Verschlußabstand auf der Skala eingestellt ist. Auch in der laufenden Produktion führt das Spiel des Hebelsystems durch Verschleiß dazu, daß der Verschlußabstand von Stempel und Matrize ständig zunimmt, so daß die Verschlußklammern immer weniger fest verschlossen werden und zum Beispiel bei einer nachfolgenden Behandlung einer Wurst abrutschen können.

Die Betreiber solcher Verschließmaschinen sind somit heutzutage gezwungen, bei jedem Produktionsbeginn immer wieder die Festigkeit des Verschlusses zu prüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. Die Prüfmethoden sind aber sehr individuell und von dem Prüfenden abhängig und damit auch sehr subjektiv. Sehr häufig wird die erforderliche Verschlußklammerhöhe aus Sicherheitsgründen unterschritten, d. h. die Verschlußklammern werden zu fest verschlossen. Dadurch wird die Verschließ­ maschine mechanisch weit höher beansprucht, als eigentlich erforderlich, was zu erhöhtem Verschleiß und damit zum frühen Ausfall der Maschine führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Überwachung des Verschlußabstandes von subjektiven Einflüssen unabhängig zu machen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem der Verschlußabstand zwischen Stempel und Matrize sensorisch erfaßt wird.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die sich im Betrieb aufgrund von Lagerverschleiß etc. tatsächlich einstellende Verschlußklammerhöhe zu erfassen. Im Sinne der Erfindung geschieht dies vorteilhaft durch Messen des Verschluß­ abstandes zwischen Stempel und Matrize. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß letztendlich der Verschlußabstand von Stempel und Matrize entscheidend für die Qualität des Verschlusses ist. Durch unmittelbares Messen des Verschlußabstan­ des werden einerseits alle Einflüsse miterfaßt, die den Verschlußabstand mitbestim­ men, während andererseits das Meßergebnis verfälschende Einflüsse vermieden werden.

Es ist auch denkbar, den Verschlußabstand mittelbar zu messen bzw. zu verän­ dern, indem die maximale Verschließkraft sensorisch erfaßt wird, wie dies die EP 0 467 020 A1 vorschlägt. Diese Variante birgt aber den Nachteil, daß in die Messung auch die beim Schließen der Klammer auftretenden Reibungskräfte und der Verformungswiderstand der Verschlußklammer eingehen. Die Reibungskräfte würden sich beispielsweise verändern, wenn statt trockener fettige Verschluß­ klammern benutzt werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Verschließma­ schine automatisch abgeschaltet werden kann, wenn sich keine oder zwei Ver­ schlußklammern zwischen Stempel und Matrize befinden. In solchen Fällen wird nämlich die erforderliche Klammerhöhe bei richtig eingestellter Maschine entweder gar nicht erreicht oder aber überschritten.

Bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem zur Bestimmung des Verschlußabstandes der Abstand zwischen einem dem Stempel oder der Matrize ortsfest zugeordneten Distanzsensor und einer dem jeweils anderen Teil (Matrize oder Stempel) ortsfest zugeordneten Referenzfläche gemessen wird. Diese Messung geschieht vorzugs­ weise berührungslos, um mechanischen Verschleiß und unnötige Geräuschbildung zu vermeiden.

Der Verschlußabstand wird nachgestellt, wenn der gemessene Verschlußabstand außerhalb eines Sollwertbereichs für den Verschlußabstand liegt. Dies geschieht vorzugsweise automatisch. Es ergibt sich dann ein geschlossener Regelkreis für die Überwachung der Verschlußklammerhöhe während des Betriebs, mit dessen Hilfe teure Produktionsausfälle wegen fehlerhaft verschlossener Verpackungen oder unerwünschte Unterbrechungen zum Nachstellen der Verschlußklammerhöhe unterbunden werden können.

Das Einstellen des Verschlußabstandes zwischen Stempel und Matrize erfolgt beispielsweise, wie aus dem DE-GM 19 33 066 bekannt, durch Verändern der Geometrie des Stempelantriebs. Dies läßt sich besonders einfach dadurch bewerk­ stelligen, daß der Verschlußabstand durch das Verändern der Länge einer Hub­ stange im Antrieb für den Stempel eingestellt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht auch in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, welche einen Sensor zum Erfassen eines Verschluß­ abstandes zwischen Stempel und Matrize sowie eine Einrichtung zum Verstellen des Verschlußabstandes zwischen dem Stempel und der Matrize aufweist. Eine solche Vorrichtung ermöglicht es, die Verschlußklammerhöhe unter Umgehung aller möglichen Verschleißstellen zu bestimmen und erschließt dem Anwender damit sämtliche Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Sensor bezüglich der Matrize oder des Stempels ortsfest angeordnet und korrespondiert mit einer orts­ fest zum jeweils anderen Teil (Stempel oder Matrize) angeordneten Referenzfläche.

Der Sensor ist dabei vorzugsweise ein berührungslos arbeitender Distanzsensor. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders einfacher und wenig störanfälliger Aufbau.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung besitzt einen Antrieb für den Stempel, der eine längenverstellbare Hubstange aufweist. Über diese längenver­ stellbare Hubstange läßt sich die Klammerhöhe einstellen. Die Hubstange kann beispielsweise Bestandteil eines Hebel-Getriebes sein, welches von einer Kurven­ scheibe angetrieben wird und mit dieser zusammen den Antrieb für Stempel oder Matrize oder beide bildet. Durch die Form der Kurvenscheibe kann der Bewegungs­ lauf für den Stempel oder die Matrize oder beide vorgegeben werden.

Die Hubstange ist vorzugsweise mit einem motorgetriebenen Stellantrieb für die Stangenlänge ausgerüstet. Der Stellantrieb ermöglicht es, die Stangenlänge auto­ matisch zu verstellen. Wenn dann - wie bevorzugt - der Distanzsensor und der Stellantrieb über eine Regeleinheit miteinander verbunden sind, ergibt sich ein geschlossener Regelkreis zum Überwachen der Klammerhöhe.

Die Erfindung und ihre Varianten sollen nun anhand von Beispielen erläutert wer­ den. Der Erläuterung dient auch die Zeichnung, deren

Fig. 1 ein vereinfachtes Verschlußsystem einer Wurstverschließmaschine zeigt und deren

Fig. 2 in einem vergrößerten Ausschnitt des Verschlußsystems aus Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit geschlossenem Verschlußwerkzeug und einem Sensor für die Verschlußklammer-Höhenabtastung zeigt.

Das Verschließsystem 10 einer Verschließmaschine weist einen oberen Verschließ­ hebel 12 und einen unteren Verschließhebel 14 auf. Beide Verschließhebel sind um einen gemeinsamen Drehpunkt 16 schwenkbar. Die Schwenkbewegung der Ver­ schließhebel 12 und 14 wird von einer nicht gezeigten Kurvenscheibe hervor­ gerufen und über Hubstangen 18 und 20, die an Anlenkungen 22 bzw. 24 an den Verschließhebeln 12, 14 angreifen, auf diese übertragen. Am oberen Verschließ­ hebel 12 ist ein Stempel 26 befestigt und am unteren Verschließhebel 14 eine Matrize 28. In die Matrize 28 ist eine offene Verschlußklammer 30 eingesetzt. Zwischen dem Stempel 26 und der Matrize 28 mit der offenen Verschlußklammer 30 befindet sich ein zu verschließender Darmzopf 32.

Um diesen zu verschließen, werden Stempel 26 und Matrize 28 durch eine ent­ sprechende Schwenkbewegung der Verschließhebel 12 und 14 aufeinander zu bewegt, so daß der Darmzopf 32 von der offenen Verschlußklammer 30 erfaßt wird. Anschließend trifft der Stempel auf die freien Schenkel der U-förmigen Verschlußklammer und biegt diese um den Darmzopf 32. Nach dem Schließen der Verschlußklammer 30 werden Stempel 26 und Matrize 28 wieder voneinander weg bewegt, um den mit der Verschlußklammer verschlossenen Darmzopf 32 frei­ zugeben. Im Umkehrpunkt ihrer Bewegung haben Stempel 26 und Matrize 28 den geringsten Abstand voneinander, bei dem die Verschlußklammer ganz auf die gewünschte Klammerhöhe zusammengedrückt ist.

Dieser Zustand ist in Fig. 2 abgebildet. Stempel 26 und Matrize 28 haben einen Verschlußabstand voneinander - in der Fig. 2 mit "X" bezeichnet -, der gleichzeitig der Klammerhöhe entspricht. Die Verschlußklammer 30' ist so verformt, daß sich ihre freien Schenkel 34' und 36' berühren und den Darmzopf 32 sicher um­ schließen. Außerdem ist die Verschlußklammer 30' auf die gewünschte Klam­ merhöhe "X" zusammengestaucht.

Eingestellt wird die Klammerhöhe "X" durch Verändern der Länge der Hub­ stange 18. Zum wiederholten Einstellen der Hubstangenlänge und damit der Klammerhöhe "X" auf einen bestimmten Wert ist an der Verschließmaschine eine in den Figuren nicht dargestellte Skala vorgesehen. Bei der Einstellung der Klam­ merhöhe "X" mit Hilfe dieser Skala bleibt das sich zwangsläufig einstellende Spiel beispielsweise in den Anlenkungen 22 und 24 sowie in dem Drehpunkt 16 notwen­ digerweise unberücksichtigt. Um dennoch eine exakte Klammerhöheneinstellung vornehmen zu können, ist an dem oberen Schwenkhebel 12 ortsfest zum Stem­ pel 26 ein Distanzsensor 40 angebracht. Dieser mißt berührungslos den Abstand zu einer Referenzfläche 42 am unteren Schwenkhebel 14. Die Referenzfläche 42 ist ortsfest bezüglich der Matrize 28. Die Referenzfläche 42 ist Teil einer Bedämp­ fungsplatte 46, die derart in den vom Sensor 40 erfaßten Raum ragt, daß dieser möglichst genaue Distanzwerte liefert. Entsprechend ist auch die Form der Be­ dämpfungsplatte 46 gewählt. Bei berührungslos arbeitenden Sensoren, die auf die Annäherung von Metallteilen reagieren, besteht die Bedämpfungsplatte 46 bevor­ zugt aus Metall.

Zusätzlich zur beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Sensoranordnung könnte das Verschließsystem auch einen Kraftsensor zum Erfassen der Verschließ­ kraft aufweisen. Diese wird mit kleiner werdender Klammerhöhe "X" größer. Die Verschließkraft hängt aber nicht ausschließlich von der Klammerhöhe "X" ab, sondern beispielsweise auch von den Gleit- und Verformungseigenschaften der Verschlußklammer. Diese wiederum hängen bei an sich gleichem Verschlußklam­ mertyp auch davon ab, ob die Verschlußklammern trocken oder aus irgendwelchen Gründen fettig sind, so daß das Messen der Verschließkraft keinen eindeutigen Rückschluß auf die Klammerhöhe zuläßt. Das Messen des Verschlußabstandes zwischen Stempel 26 und Matrize 28 ist daher geeigneter, um die tatsächli­ che Verschlußklammerhöhe "X" zu bestimmen. Gleichwohl kann ein Sensor zum Erfassen der Verschließkraft zusätzlich vorgesehen werden, um beispielsweise Abweichungen der Ist-Klammerhöhe von der Soll-Klammerhöhe, die durch den Verschleiß in den Gelenken des Antriebs hervorgerufen werden, von solchen zu unterscheiden, die sich daraus ergeben, daß in die Matrize 28 möglicherweise keine Verschlußklammer 30 oder aber sogar derer zwei eingesetzt sind.

Anstelle des beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten berührungslos arbeitenden Distanzsensors kann aber auch ein hydraulisch arbeitender Distanz­ sensor eingesetzt werden. In diesem Falle ist an dem oberen Verschließhebel 12 ein Zylinder befestigt, indem sich ein Kolben mit einer Kolbenstange befindet, die aus dem Zylinder herausragt und von einer Referenzfläche am unteren Verschließ­ hebel 14 in den Zylinder hineingedrückt werden kann. Der Zylinderraum über dem Kolben ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die beim Eindrücken der Kolbenstange in ein Meßrohr gedrückt wird. Das Meßrohr ist mit einer Skala versehen, die die Klam­ merhöhe anzeigt. Bei solch einem hydraulischen Meßsystem besteht allerdings der Nachteil, daß sich der Nullpunkt für die Messung durch Ausdehnung der Flüssig­ keitssäule verändert und daher vor jeder Messung neu einjustiert werden muß. Hinzu kommt, daß sich die Hebel beim Verschließvorgang mit einer Geschwindig­ keit von ca. 2 m/sec. aufeinander zu bewegen, so daß ein Aufschlagen auf ein Meßgerät zu Zerstörungen oder Lärmbelästigung führen kann. Daher wird das eingangs beschriebene berührungslose Meßsystem bevorzugt.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Verschließsystem 10 kann außerdem dahinge­ hend ergänzt werden, daß die Hubstange 18 mit einem motorgetriebenen Stell­ antrieb (nicht dargestellt) ausgestattet wird. Angesteuert wird dieser Stellantrieb von einer ebenfalls nicht dargestellten Regeleinheit, in welcher die von dem Sensor 40 ermittelten Werte für die Ist-Klammerhöhe "X" mit gewünschten Sollwerten verglichen werden. Durch die Regeleinheit und den Stellantrieb kann die Klam­ merhöhe "X" bei Regelabweichungen automatisch nachgestellt werden. Dieses Regelsystem kann um den bereits beschriebenen Kraftsensor zum Erfassen der Verschließkraft ergänzt werden. Es ergibt sich in jedem Falle ein Verschließsystem, mit dem eine hohe Verschlußqualität bei geringer Störanfälligkeit erzielt wird.

Claims (11)

1. Verfahren zum Einrichten einer Maschine für das Schließen von Verschluß­ klammern zwischen einem Stempel (26) und einer Matrize (28), welche zum Verschließen der Klammer (30) zunächst bis auf einen einstellbaren Verschluß­ abstand (X) aufeinander zu und anschließend voneinander weg bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußabstand (X) zwischen Stempel (26) und Matrize (28) sensorisch erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Verschlußabstandes (X) der Abstand zwischen einem dem Stempel (26) oder der Matrize (28) ortsfest zugeord­ neten Distanzsensor (40) und einer dem jeweils anderen Teil (Matrize 28 oder Stempel 26) ortsfest zugeordneten Referenzfläche (42) gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand berührungslos gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußabstand (X) mittels eines Stellantriebs automatisch nachgestellt wird, wenn der gemessene Verschlußabstand (X) au­ ßerhalb eines Sollwertbereiches für den Verschlußabstand liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußabstand (X) durch das Verändern der Länge einer Hubstange (18) im Antrieb für den Stempel (26) eingestellt wird.

6. Vorrichtung zum Schließen von Verschlußklammern zwischen einem Stempel (26) und einer Matrize (28), mit einer Einrichtung zum Verstellen des Verschluß­ abstandes zwischen dem Stempel und der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Sensor (40) zum Erfassen eines Verschlußabstandes (X) zwischen Stempel (26) und Matrize (28) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (40) bezüglich der Matrize (28) oder des Stempels (26) ortsfest angeordnet ist und mit einer ortsfest zum jeweils anderen Teil angeordneten Referenzfläche (42) korrespondiert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (40) ein berührungslos arbeitender Distanzsensor ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einem Antrieb für den Stempel (26), dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine längenverstellbare Hubstange (18) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (18) mit einem motorgetriebenen Stellantrieb für die Stangenlänge ausgerüstet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzsensor (40) und der Stellantrieb über eine Regeleinheit miteinander verbunden sind.