DE19961667A1 - Verpackungsvorrichtung zum Anbringen eines Stirndeckels - Google Patents

Abstract

Es wird eine Verpackungsvorrichtung zum Anbringen eines Stirndeckels (2) an die Stirnseite einer zu verpackenden Rolle angegeben mit einer Pressenplatte (8) und einer auf den Stirndeckel (2) wirkenden Heizeinrichtung (12). DOLLAR A Hierbei möchte man den Energieaufwand beim Klebrigmachen des Stirndeckels reduzieren können. DOLLAR A Die Heizeinrichtung (12) wirkt von der der Pressenplatte (8) abgewandten Seite auf den Stirndeckel (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpackungsvorrichtung zum Anbringen eines Stirndeckels an die Stirnseite einer zu verpackenden Rolle mit einer Pressenplatte und einer auf den Stirndeckel wirkenden Heizeinrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit dem Verpacken einer Papierrolle, d. h. einer Rolle aus einer aufgewickelten Papierbahn, beschrieben. Sie ist aber bei vergleichbaren Rollen, die verpackt werden müssen, ebenfalls anwendbar.

In einem der letzten Herstellungsschritte werden Pa­ pierbahnen auf die gewünschte Breite geschnitten und anschließend zu Papierrollen aufgewickelt. Die Rollen werden dann mit einer Umfangsverpackung versehen, die in der Regel über die Stirnseite der Rolle etwas über­ steht. Dieser Überstand wird dann auf die Stirnseite der Rolle eingeschlagen und zum Schluß wird ein soge­ nannter Außenstirndeckel, der im folgenden einfach als "Stirndeckel" bezeichnet wird, aufgeklebt. Zum Aufkle­ ben wird eine Pressenplatte verwendet, auf der der Stirndeckel gehalten wird, beispielsweise mit Hilfe von Unterdruck. Die Pressenplatte mit den darauf befindli­ chen Stirndeckeln wird an die Stirnseite der Rolle zur Anlage gebracht und dort mit einem vorbestimmten, rela­ tiv großen Druck in der Größenordnung von mehreren Ton­ nen, für eine vorbestimmte Zeit gehalten.

Zuvor ist der Stirndeckel auf seiner der Stirnseite der Rolle zugewandten Oberfläche klebrig gemacht worden. Hierfür verwendet man derzeit in vielen Fällen Stirn­ deckel, deren entsprechende Oberfläche eine Kunststoff­ beschichtung, insbesondere aus Polyethylen oder PE auf­ weisen. Diese Kunststoffschicht wird durch Erwärmen auf- oder zumindest angeschmolzen und damit klebrig ge­ macht. Wenn dann der Stirndeckel an die Stirnseite der Rolle gepreßt und ein Ventilator abgeschaltet wird, der den Unterdruck zum Ansaugen des Stirndeckels an die Pressenplatte erzeugt, dann klebt der Stirndeckel an der Rolle fest.

Diese Vorgehensweise hat sich im Prinzip bewährt. Sie ist jedoch relativ energie- und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energie­ aufwand zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung von der der Pressenplatte abgewandten Seite auf den Stirndeckel wirkt.

Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. Man muß nicht mehr die Pressenplatte aufheizen, damit diese ih­ re Energie an den Stirndeckel abgibt. Das Aufheizen der Pressenplatte erfordert einen Energieaufwand, der weit über die zum Anschmelzen der PE-Schicht notwendigen Energie hinausgeht. Die beheizte Pressenplatte gibt laufend ihre Wärmeenergie an die Umgebung ab, was ei­ nerseits zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung in der Umgebung führt, andererseits einen entsprechenden Energienachschub verlangt. Die Wärmeenergie muß auch nicht mehr den Stirndeckel durchdringen. Der Stirndec­ kel besteht vielfach aus Karton oder Pappe, die be­ kanntlich eine relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit hat. Die Energie wird vielmehr unmittelbar dort einge­ bracht, wo sie auch wirken soll. Zusätzlich läßt sich mit dieser Vorgehensweise eine merkbare Verkürzung der Pressenzeit erzielen. Um den Stirndeckel mit einer ge­ wissen Zuverlässigkeit an der Stirnseite haften zu las­ sen, muß die Klebeschicht üblicherweise auf eine be­ stimmte Temperatur abkühlen. Dieses Abkühlen dauert um so länger, je größer die gespeicherte Wärmemenge ist. Darüber hinaus wird die Konstruktion der Pressenplatte stark vereinfacht. Eine Energiezufuhr durch die Pres­ senplatte hindurch ist nicht mehr erforderlich.

Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung beim Beheizen über die Pressenplatte hinweg bewegbar. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen steht die Heizeinrichtung beim ei­ gentlichen Anlegevorgang nicht mehr störend im Weg. Zum anderen kann sie weitaus kleiner gewählt werden, als die Pressenplatte selbst. Dennoch ist sichergestellt, daß sämtliche Bereiche der Pressenplatte und damit auch die gesamte Fläche eines darauf befindlichen Stirndec­ kels von der Heizeinrichtung überstrichen werden kann.

Dementsprechend läßt sich eine kostengünstigere Heiz­ einrichtung wählen, was die Vorrichtung verbilligt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorge­ sehen, daß die Heizeinrichtung linienförmig ausgebildet ist. Natürlich hat die Heizeinrichtung eine gewisse Er­ streckung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung. Mit dem Begriff "linienförmig" soll zum Ausdruck kom­ men, daß die Heizeinrichtung eine wesentlich größere Länge als Breite aufweist. Mit einem derartigen Heiz­ stab kann man dann einerseits (in Längsrichtung) einen relativ großen Bereich gleichzeitig beheizen, während man die Beheizung quer dazu durch eine entsprechende Bewegung der Heizeinrichtung bewirken kann.

Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung einen gesteuer­ ten Antrieb auf, der die Heizeinrichtung in Abhängig­ keit von einem vorbestimmten Beheizungsprofil über die Pressenplatte bewegt. Damit kann man beispielsweise ei­ nige Bereiche stärker oder länger beheizen als andere. Die eingebrachte Heizleistung ist in erster Linie pro­ portional zu der von der Heizeinrichtung abgegebenen Heizenergie und umgekehrt proportional zu der Relativ­ geschwindigkeit zwischen der Heizeinrichtung und dem Stirndeckel. Je schneller man die Heizeinrichtung über den Stirndeckel bewegt, desto geringer ist die Behei­ zung.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Heizeinrich­ tung die zuerst beheizten Bereiche langsamer über­ streicht als die zuletzt beheizten Bereiche. Damit trägt man der Tatsache Rechnung, daß unmittelbar nach dem Beheizen ein Abkühlvorgang beginnt, auch wenn ande­ re Bereiche des Stirndeckels noch beheizt werden. Im Grunde genommen möchte man als Ergebnis erzielen, daß im Moment des Anlegens des Stirndeckels an die Stirn­ seite der Rolle die Klebekraft über die gesamte Fläche konstant ist. Wenn man daher die Bereiche des Stirndec­ kels langsamer mit der Heizeinrichtung überstreicht, die zuerst beheizt werden, dann stellt sich dort eine höhere Temperatur ein als an den Bereichen, die schnel­ ler überstrichen werden, also die zuletzt beheizten Be­ reiche. Durch eine entsprechende Steuerung der Bewegung kann man also erzielen, daß unter Berücksichtigung der sich an das Beheizen anschließenden Abkühlvorgänge dann, wenn die Heizeinrichtung den Stirndeckel verläßt, die gesamte Oberfläche des Stirndeckels etwa auf der gleichen Temperatur liegt und somit praktisch die glei­ che Klebekraft hat.

Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung in Längsrichtung in mehrere Zonen unterteilt, die einzeln ansteuerbar sind. Auch damit läßt sich eine Energieeinsparung be­ werkstelligen. Bereiche, die sich keiner Fläche des Stirndeckels gegenüber sehen, müssen keine Energie ab­ geben. Diese würde dann an Stirndeckel oder sogar an der Pressenplatte vorbei abstrahlen, ohne die gewünsch­ te Wirkung zu erzielen. Im Extremfall könnte eine der­ artige Heizleistung sogar einen gewissen Schaden an­ richten. Die Ansteuerung richtet sich dabei nach dem aufzuheizenden Stirndeckel. Dementsprechend findet der Durchmesser des Stirndeckels und die Position der Hei­ zeinrichtung relativ zum Stirndeckel Berücksichtigung.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß mindestens eine Zone mit mindestens zwei unterschiedlichen Heizleistun­ gen betreibbar ist. Diese Zone kann also nicht nur an- oder abgestellt werden. Sie kann mehr oder weniger Heizenergie abgeben. Dies erlaubt eine noch feinfühli­ gere Steuerung des Aufheizvorgangs.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Heizein­ richtung einen Schwenkantrieb auf, der die Heizeinrich­ tung um einen Drehpunkt verschwenkt, der außerhalb der Pressenplatten angeordnet ist. Eine Schwenkbewegung ist eine relativ einfache Möglichkeit, um die Heizeinrich­ tung über die gesamte Pressenplatte und damit über sämtliche Oberflächenbereiche, an denen möglicherweise ein Stirndeckel liegen könnte, zu führen. Die Anordnung des Drehpunkts außerhalb der Pressenplatte gewährlei­ stet, daß man die Heizeinrichtung im Moment des Anpres­ sens des Stirndeckels an die Rolle problemlos aus dem Pressenbereich herausbewegen kann.

Hierbei ist von Vorteil, daß der Drehpunkt im Bereich einer Ecke eines Rechtecks angeordnet ist, das die Pressenplatte umschreibt. Diese Anordnung ist relativ raumsparend. Die Heizeinrichtung muß dabei eine Länge haben, die etwas größer als der Durchmesser der Pres­ senplatte ist. Die Heizeinrichtung kann dann in ihrer Ruhestellung im wesentlichen senkrecht gehalten werden, so daß sie aufgrund ihrer geringen Breite nicht weiter stört.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Heizeinrichtung eine über ihre Länge zunehmende Heizleistung aufweist, die vom Abstand zum Drehpunkt abhängt. Damit trägt man der Tatsache Rechnung, daß die Bewegung der Heizeinrichtung relativ zu dem Stirndeckel in der Nähe des Drehpunkts langsamer ist als in der größten Entfernung davon. Da mit zunehmender Abhängigkeit vom Drehpunkt die entspre­ chenden Bereiche des Stirndeckels schneller überstri­ chen werden, muß diese schnellere Bewegung durch eine höhere Heizleistung kompensiert werden.

In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Heizeinrichtung einen Verschiebeantrieb aufweist. Die Heizeinrichtung kann also beispielsweise von unten nach oben oder von rechts nach links über die Pressen­ platte geführt werden. Dies ermöglicht eine sehr einfa­ che Steuerung.

Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung eine Wärmestrah­ lungserzeugungseinrichtung auf. Als Wärmestrahlung kommt beispielsweise eine Infrarot-Strahlung in Be­ tracht. Eine Wärmestrahlung läßt sich relativ genau richten und mit einem hohen Wirkungsgrad auf die zu er­ wärmende Kunststoffschicht übertragen.

Vorzugsweise ist hierbei die Wellenlänge der Wär­ mestrahlung auf Polyethylen (PE) abgestimmt. Wenn man den Kunststoff kennt, mit dem der Stirndeckel beschich­ tet ist, dann kann man die Wärmestrahlung auf diesen Kunststoff abstimmen. Derzeit sind die meisten Stirn­ deckel mit Polyethylen beschichtet.

Alternativ oder zusätzlich kann die Heizeinrichtung ein erhitztes Trägermedium auf den Stirndeckel richten. Als Trägermedium kommt beispielsweise Heißluft oder Dampf in Frage. Auch damit läßt sich die gewünschte Beheizung der Kunststoffschicht des Stirndeckels bewirken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht auf eine erste Ausgestal­ tung einer Verpackungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer zweiten Ausgestal­ tung einer Verpackungsvorrichtung und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Packpresse 1, d. h. eine Verpackungsvorrichtung zum Anbringen eines Stirndeckels 2 an die Stirnseite einer nur schematisch dargestellten Rolle 3, die auf zwei Tragwalzen 4, 5 ruht. Die Rolle 3 ist zuvor mit einer Umfangsverpackung versehen worden, die axial über die Stirnseite 6 der Rolle 3 übersteht. Dieser Überstand 7 ist auf die Stirnseite 6 eingefal­ tet. Zum Abschluß der Verpackung soll nun noch der Stirndeckel 2 auf die Stirnseite 6 bzw. den eingefalte­ ten Überstand 7 aufgeklebt werden.

Hierzu ist eine Pressenplatte 8, die auch als Press­ schild bezeichnet werden kann, an einem Schlitten 9 be­ festigt, wobei der Schlitten 9 auf einer Führungsbahn 10 relativ zur Rolle 3 bewegbar ist. Zum Bewegen und zum Andrücken der Pressenplatte 8 an die Stirnseite 6 der Rolle 3 ist ein nicht näher dargestellter Antrieb vorgesehen, beispielsweise ein Hydraulikzylinder.

Der Stirndeckel 2 weist an seiner der Rolle zugewandten Seite oder Oberfläche eine Beschichtung 11 aus einem thermoplastischen Kunststoff auf, beispielsweise aus Polyethylen (PE). Wenn diese Beschichtung 11 erwärmt wird, schmilzt der Kunststoff an oder auf, wird also klebrig. Wenn der Stirndeckel in diesem Zustand an die Stirnseite 6 der Rolle 3 zur Anlage gebracht und dort festgepreßt wird, dann verklebt der Stirndeckel 2 mit der Stirnseite der Rolle 3.

Um dieses klebrig machen zu bewirken, ist eine Heizein­ richtung 12 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 um einen Drehpunkt 13 verschwenkbar ist, der in der rechten unteren Ecke eines Rechtecks oder Quadrats angeordnet ist, das die Pressenplatte 8 um­ schreibt. Die Heizeinrichtung kann also in Richtung ei­ nes Pfeiles 14 über die Pressenplatte 8 verschwenkt werden. Sie ist linien- oder stabförmig ausgebildet, weist also eine wesentlich größere Länge als Breite auf. Wenn sie nicht benötigt wird, nimmt sie eine in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte Ruheposition 15 ein, in der sie in Pressenrichtung außerhalb der Pres­ senplatte 8 angeordnet ist.

Die Heizeinrichtung 12 ist in mehrere Zonen 16 unter­ teilt, die einzeln ansteuerbar sind. Dies bedeutet zu­ nächst, daß jede Zone 16 einzeln ein- oder ausgeschal­ tet werden kann, d. h. jede Zone 16 kann unabhängig von einer benachbarten Zone Heizleistung an die Beschich­ tung 11 des auf der Pressenplatte 8 liegenden Stirndec­ kels 2 abgeben. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, können die Stirndeckel 2 durchaus unterschiedlich große Durch­ messer aufweisen. Die einzelnen Zonen werden daher un­ ter anderem in Abhängigkeit vom Durchmesser des jeweils klebrig zu machenden Stirndeckels 2 gesteuert. Eine Zo­ ne 16, die gerade nicht über einen Stirndeckel 2 läuft, gibt auch keine Heizenergie ab.

Zusätzlich ist vorgesehen, daß die Zonen 16, die weiter vom Drehpunkt 13 entfernt sind, eine größere Heizlei­ stung aufweisen als die Zonen, die näher am Drehpunkt 13 liegen. Der Grund dafür ist, daß die an den Stirn­ deckeln 2 übertragene Heizleistung umgekehrt proportio­ nal zu der Geschwindigkeit ist, mit der die Heizein­ richtung, genauer gesagt die entsprechende Zone 16, ei­ nen Flächenbereich überstreicht. Diese Relativgeschwin­ digkeit ist in einer größeren Entfernung vom Drehpunkt 13 naturgemäß größer als in der Nähe des Drehpunkts.

Ferner wird die Heizeinrichtung 12 durch ihren Antrieb 17 zu Beginn der Bewegung langsamer verschwenkt als zum Ende. Der Grund hierfür liegt darin, daß unmittelbar nach dem Beheizen bereits der Abkühlvorgang einsetzt. Würde man den gesamten Stirndeckel 2 in gleicher Weise oder konstant beheizen, dann wären die zuerst beheizten Bereiche bereits wieder abgekühlt und man läuft Gefahr, keine gleichmäßige Klebeeigenschaft über die gesamte Fläche des Stirndeckels 2 zu erhalten. Aus diesem Grund werden die Bereiche des Stirndeckels, die zuerst be­ heizt werden, mit mehr Heizenergie versorgt. Dies er­ folgt im einfachsten Fall dadurch, daß die Heizeinrich­ tung 12 langsamer über diese Bereiche bewegt wird. Die­ se Bereiche erhalten daher durch die Beheizung zunächst eine höhere Temperatur als die nachfolgend beheizten Bereiche. Bei einer entsprechend gewählten Geschwindig­ keitssteuerung kann man die Temperatur jeweils so ein­ stellen, daß durch das Beheizen oder nachfolgende Ab­ kühlen dann, wenn die Heizeinrichtung 12 den gesamten Stirndeckel 2 überstrichen hat, alle Flächenbereiche im wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen.

Man kann dieses Problem auch dadurch lösen, daß man die Heizleistung der einzelnen Zonen in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert, beispielsweise die Heizleistung zu Beginn der Bewegung erhöht. Natürlich ist auch eine Kombination beider Maßnahmen möglich.

Die Beheizung kann beispielsweise durch Infrarot- Strahler erfolgen oder eine andere Lichtquelle oder Quelle elektromagnetischer Wellen, deren Wellenlänge auf eine optimale Energieübertragung zur Beschichtung 11 abgestimmt ist. Ziel ist es, die Beschichtung 11 mit möglichst geringem Energieaufwand klebrig zu machen. Zusätzlich oder anstelle einer Strahlungsheizung kann man auch eine Heizung mit einem Trägermedium, bei­ spielsweise Heißluft oder Dampf, vorsehen. In diesem Fall wird das Trägermedium durch die Heizeinrichtung 12 auf den Stirndeckel 2 geblasen. Schließlich kann man auch vorsehen, daß grundsätzlich die Beheizung durch Strahlung erfolgt, jedoch in besonders stark zu behei­ zenden Flächenbereichen, beispielsweise am Beginn der Bewegung der Heizeinrichtung 12 eine zusätzliche Behei­ zung mit Heißluft oder Dampf oder umgekehrt erfolgt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine abgewandelte Ausführungs­ form, die bis auf eine Ausnahme der der Fig. 1 und 2 entspricht. Die Heizeinrichtung 12 ist nicht mehr um einen Drehpunkt 13 verschwenkbar, sondern wird entlang von Pfeilen 18 (im vorliegenden Fall also vertikal) über die Pressenplatte 8 und darauf befindliche Stirn­ deckel 2 geführt. Hierzu sind Linearantriebe 19 vorge­ sehen, die die Heizeinrichtung 12 entsprechend anheben.

Die Linearantriebe 19 können ebenfalls so gesteuert werden, daß die Bewegung der Heizeinrichtung 12 zu Be­ ginn des Überstreichens der Pressenplatte 8 langsamer ist als am Ende eines Stirndeckels 2. Die einzelnen Zo­ nen 16 der Heizeinrichtung 12 werden in Abhängigkeit davon, ob sich ein Stirndeckel unter ihnen befindet, an- oder abgeschaltet.

Claims (14)

1. Verpackungsvorrichtung zum Anbringen eines Stirn­ deckels an die Stirnseite einer zu verpackenden Rolle mit einer Pressenplatte und einer auf den Stirndeckel wirkenden Heizeinrichtung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) von der der Pressenplatte (8) abgewandten Seite auf den Stirndeckel (2) wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Heizeinrichtung (12) beim Beheizen über die Pressenplatte (8) hinweg bewegbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) linienförmig ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung einen gesteuerten Antrieb (17, 19) aufweist, der die Heizeinrichtung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Beheizungs­ profil über die Pressenplatte (8) bewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Heizeinrichtung (12)die zuerst beheiz­ ten Bereiche langsamer überstreicht als die zuletzt beheizten Bereiche.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) in Längsrichtung in mehrere Zonen (16) unterteilt ist, die einzeln ansteuerbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine Zone (16) mit mindestens zwei unterschiedlichen Heizleistungen betreibbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) einen Schwenkantrieb (17) aufweist, der die Hei­ zeinrichtung (12) um einen Drehpunkt (13) ver­ schwenkt, der außerhalb der Pressenplatten (8) an­ geordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drehpunkt (13) im Bereich einer Ecke eines Rechtecks angeordnet ist, das die Pressen­ platte (8) umschreibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) eine über ihre Länge zunehmende Heizleistung aufweist, die vom Abstand zum Drehpunkt (13) abhängt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) einen Verschiebeantrieb (19) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) eine Wärmestrahlungserzeugungseinrichtung aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wellenlänge der Wärmestrahlung auf Po­ lyethylen (PE) abgestimmt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (12) ein erhitztes Trägermedium auf den Stirndeckel (2) richtet.