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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Die
Vorrichtung kann insbesondere zur Steuerung gegenläufiger
Linearbewegungen der Siegelbacken mit übereinstimmender
Geschwindigkeit eingesetzt werden.
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Zum
Antreiben der Siegelbacken von Verpackungsmaschinen werden zurzeit
mehrere verschiedene Vorrichtungen verwendet, die sich im Laufe
der Zeit aus den klassischen Kurbelgetrieben entwickelt haben. Das
Kurbelgetriebe ist durch eine Drehachse gebildet, auf welcher sich
ein Hebel mit gleicher Länge der Arme befindet, auf deren
Enden die durch Lenkstangen mit den Tragelementen der Siegelbacken
verbundenen Bolzen angebracht sind. Die Drehachse übt eine
rückgängige Rotationsbewegung aus, bei welcher
in einer Lage es zur Klemmung der Siegelbacken kommt. In der anderen,
offen stehende Lage der Backen wird der Vorschub des Verpackungsmaterials
in den freigesetzten Raum ermöglicht. Ein solches System
stellt zum Beispiel das Dokument
DE 103 23 163 A1 dar. Ein anderes System der
Steuerung der Bewegung von Siegelbacken ist von der linearen, rückgängigen
Bewegung des Steuerungsmechanismus (Servoantriebs) abgeleitet. Diese
lineare rückgängige Bewegung wird mittels verschiedener
Systeme von Hebelmechanismen auf die Tragelemente der Siegelbacken übertragen.
Solche Systeme bilden z. B. die europäischen Patenten
EP 1 495 975 B1 und
EP 1 495 976 B1 ab.
Wahrscheinlich ein Streben nach einer Vereinfachung solcher Hebelmechanismen
führte zur Gestaltung einer anderen Vorrichtung, die wieder
mit einer Linearbewegung des Steuerungsmechanismus (Servoantriebs) arbeitet.
Hier ist der Steuerungsmechanismus mit einer Platte verbunden, in
welcher sich Formnuten befinden. In diese Nuten schlagen die Mitnehmerbolzen ein,
die sich in den die Zugstangen der Tragelemente von Siegelbacken
verbindenden Steuerungsquerleisten befinden. Bei der Bewegung der
Platte mit geformten Nuten kommt es über die Mitnehmerbolzen zur
Bewegung der Steuerungsquerleisten, und dadurch auch zur Klemmung
oder Öffnung der Siegelbacken. Diese Vorrichtung ist im
Patent
EP 1 495 974 B1 beschrieben.
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Die
meisten oben beschriebenen Vorrichtungen sind kompliziert und arbeitsintensiv,
was das Einstellen betrifft. Einzelne Teile sind extrem beansprucht,
um die benötigte Kräfte erzielen zu können, welche
zum zuverlässigen Siegeln von Verpackungsmaterialien durch
Siegelbacken unentbehrlich sind. Die richtige Auslegung der Teile
dieser Vorrichtungen führt zur Erhöhung deren
Größe, welche dann größere Masse
und dadurch eine Reduktion der Dynamik der ganzen Vorrichtung zur
Folge hat. Es können spezielle leichte Materialien mit
hoher Festigkeit verwendet werden. Diese erlauben es den Vorrichtungen,
bei hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten. Der Preis solcher Vorrichtungen
ist dann jedoch sehr hoch. Ein weiteres Problem stellt dann die
Wahl des Antriebselements, meistens eines Servoantriebs, dar. Das
Antriebselement muss ein großes Drehmoment bei direkter
Steuerung der Kurbelmechanismen haben. Bei der Verwendung eines
Antriebs mit kleinerem Drehmoment muss es mit dieser Vorrichtung über
ein Getriebe verbunden sein, was die gesamte Masse der beweglichen
Teile der Vorrichtung erhöht.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung diese Mängel der bekannten Vorrichtungen
zu vermeiden.
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Die
gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
angeführten Mängel sind durch die Vorrichtung
zur Steuerung der Bewegung von Siegelbacken gemäß der
technischen Lösung beseitigt, da sie die Steuerungs- und
Tragstangen des Vorder- und Hintertragstücks der Siegelbacken
einschließt und da sie eine lineare rückgängige
Bewegung ausübt, bei der es in einer Lage zur Klemmung
der Siegelbacken und in der anderen Lage zu deren Öffnung
in die Offenstellung kommt.
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Die
Vorrichtung verfügt über eine Grundplatte, an
deren einem Ende ein Block zur Befestigung von Paaren der Leiteinheiten
angebracht ist, wo durch ein Außenpaar der Leiteinheiten
die Steuerungs- und Tragstangen des Vordertragstücks der Siegel stangen
durchgehen. Durch das andere Innenpaar der Leiteinheiten gehen die
Steuerungs- und Tragstangen des Hintertragstücks der Siegelbacken durch.
Die Enden der Steuerungs- und Tragstangen sind an einem beweglichen
Träger befestigt. Die Enden der Steuerungs- und Tragstangen
sind mit den Gabeln verbunden und in dem Mittelteil der Grundplatte
sind Bolzen angebracht. An diesem Bolzen sind zweiarmige Hebel drehbar
angebracht, wobei immer ein Ende desselben mittels eines Arms mit
einem beweglichen Balken verbunden ist und das andere Ende mittels
eines Arms mit einer Gabel verbunden ist. In dem beweglichen Balken
ist ein Bolzen eingeschoben, an dem ein Ende der Kurbel drehbar gelagert
ist. In dem anderen Ende der Kurbel ist ein Übersetzungselement
zur Übertragung der Bewegung der Hauptwelle auf die Kurbel
angeordnet. Von dieser Bewegung ist die Bewegung von dem auf die Unterseite
des anderen Endes der Grundplatte befestigten Servomotor abgeleitet.
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Eine
solche Ausführung der Vorrichtung ist zum Unterschied von
den bekannten Ausführungen einfacher und billiger und zwar
bei zuverlässigem Erreichen gehöriger gewünschter
Leistung der Maschine.
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Der Übertragungsteil
ist in einer vorteilhaften Ausführung durch eine Mittelscheibe
gebildet, in der der Hauptbolzen exzentrisch angebracht ist. Diese Einheit
ist mittels eines Lagers drehbar in der Kurbel gelagert und der
Hauptbolzen ist fest mit der Hauptwelle verbunden. Eine solche Ausführung
verhält sich wie eine klassische Kurbelwelle.
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Der Übertragungsteil
in einer anderen vorteilhaften Ausführung ist durch ein
Außenrad mit Innenverzahnung gebildet und mittels eines
Lagers in der Kurbel drehbar gelagert. In der Achse des Außenrads
ist ein mit der Kurbel fest verbundenes Innenrad mit Außenverzahnung
angebracht, wobei zwischen den beiden Rädern ein verzahntes,
mit der Hauptwelle fest verbundenes Antriebsrad angebracht ist.
Bei dieser Ausführung kommt es zur Vergrößerung
des Drehmoments im Verhältnis der Radien von Teilkreisen
des Außen- und Innenrads. Dabei ist der Hub der Vorrichtung
gleich der Summe der Teilkreisdurchmesser des Innen- und Außenrads.
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Der Übertragungsteil
in einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist durch ein
fest an der Kurbel angebrachtes Außenrad mit Innenverzahnung
gebildet. In der Achse des Außenrads mittels eines Lagers ist
an dem mit der Kurbel fest verbundenen Bolzen ein Innenrad mit Außenverzahnung
drehbar gelagert. Dabei ist zwischen beiden Rädern ein
verzahntes Antriebsrad angebracht, welches mit der Hauptwelle fest
verbunden ist. In diesem Fall ist die Vergrößerung
des Drehmoments größer als im Falle der zweiten
Ausführung des Übertragungselements.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es
zeigen:
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1 eine
Vorrichtung gemäß der technischen Lösung
der Erfindung und
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2 bis 4 drei
verschiedene Ausführungen der Vorrichtung.
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Die
auf der 1 abgebildete Vorrichtung bildet
eine Gruppe, welche auf einer Grundplatte 2 angebracht
ist. Diese Grundplatte 2 kann z. B. an eine Frontplatte 1 angeschraubt
sein, welche ein Bestandteil des Maschinengestells ist. Auf der
Grundplatte 2 ist ein Block 3 aufgeschraubt, welcher
zur Befestigung der Paare von Leit einheiten 13 und 14 dient.
Durch das Paar der Leiteinheiten 13 gehen Steuerungs- und
Tragstangen 16 eines Vordertragstücks 20 der
Siegelbacken durch. Durch das andere Paar der Leiteinheiten 14 gehen
die Steuerungs- und Tragstangen 17 des Hintertragstücks 19 der
Siegelbacken durch. Die Enden der Steuerungstangen 16 sind
mittels Stifte 15 mit Gabeln 11 verbunden. Die Enden
der Steuerungstangen 17 sind mittels Stifte 15 an
das bewegliche Tragstück 7 angeschraubt. Im Mittelteil
der Grundplatte 1 sind Bolzen 8 symmetrisch angebracht,
auf welchen zweiarmige Hebel 9 drehbar gelagert sind. Die
Enden dieser Hebel 9 sind mittels Arme 10 auf
einer Seite mit einem beweglichen Tragstück 7 und
auf der anderen Seite mit den Gabeln 11 verbunden. Auf
diese Weise ist gewährleistet, dass bei der Bewegung des
Tragstücks 7 es zum gleichzeitigen Vorschub des
Vordertragstücks 20 der Siegelbacken und des Hintertragstücks 19 der
Siegelbacken in der Richtung zu- oder auseinander, abhängig
von der Laufrichtung des Tragstücks 7, kommt.
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Die
Bewegung des Tragstücks 7 ist von einem Servomotor
abgeleitet, der mittels eines Halters 12 auf die Unterseite
der Grundplatte 2 aufgeschraubt ist. Auf der Oberseite
der Grundplatte 2 ist gleichachsig eine Rotationslagerung
mit einer Hauptwelle 4 aufgeschraubt, deren Bewegung mittels
eines Übertragungselements 5 auf eine Kurbel 6 übertragen
wird. Die Kurbel 6 ist mit ihrem anderen Ende auf einem
Bolzen 18 drehbar gelagert, welcher in die Öffnung
in dem beweglichen Tragstück 7 eingeschoben ist.
Bei der Bewegung des Tragstücks 7 zu der Frontplatte 1 hin
kommt es zur Klemmung der Siegelbacken, bei der Bewegung in Richtung
von der Frontplatte 1 weg kommt es zur Öffnung
der Backen.
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Das Übertragungselement 5 bildet
eine selbständige Gruppe, welche drei verschiedene Ausführungen
je nach der gewünschten Größe des Drehmoments
und nach der Bewegungsgeschwindigkeit der Vorrichtung haben kann.
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Die
erste Ausführung des Übertragungselements 5 ist
in 2 dargestellt. Ein Kernpunkt des Übertragungselements 5 ist
in diesem Fall eine Mittelscheibe 100, in welcher ein Hauptbolzen 101 exzentrisch
angebracht ist. Die Gruppe ist mittels eines Lagers 102 in
der Kurbel 6 drehbar gelagert. Der Hauptbolzen 101 ist
dann mit der Hauptwelle 4 fest verbunden. Diese Gruppe
verhält sich dann wie eine klassische Kurbelwelle, wobei
der Hub der Vorrichtung dem Zweifachen der Exzentrizität
der Kurbelwelle gleich ist.
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Die
zweite Ausführung des Übertragungselements 5 ist
in 3 dargestellt. Im Grunde handelt es sich um ein
System mit einem kleinen Planetengetriebe. Ein Außenrad 110 mit
Innenverzahnung ist mittels eines Lagers 113 in der Kurbel 6 drehbar
gelagert. In der Achse des Außenrads 110 ist das
Innenrad 111 mit Außenverzahnung angebracht. Dieses
Innenrad 111 ist mit der Kurbel 6 fest verbunden. Zwischen
den Rädern 110 und 111 ist ein verzahntes Antriebsrad 112 angebracht,
welches mit der Hauptwelle 4 fest verbunden ist. Beim Drehen
mit dem verzahnten Antriebsrad 112, welches von einer Seite
mit dem Außenrad 110 im Eingriff steht, kommt
es zur Durchdrehung des Außenrads 110 in der Kurbel 6. Das
rotierende verzahnte Antriebsrad 112, welches von der anderen
Seite mit dem festen Innenrad 111 im Eingriff steht, zwingt
die ganze Kurbel 6 zur Bewegung. Dabei übt deren
Mitte, worin sich die Achse des festen Innenrads 111 befindet,
eine Bewegung in der Form von einer Kreislinie aus. Die Mitte der
Kreislinie befindet sich in der Achse des verzahnten Antriebsrads 112 und
deren Durchmesser ist gleich der Summe der Teilkreisdurchmesser
der Räder 111 und 112 und zugleich dem
Hub der ganzen Vorrichtung. Bei dieser Bewegung kommt es zur Vergrößerung des
Drehmoments im Verhältnis der Radien der Teilkreise der
Räder 111 und 112.
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Die
dritte Ausführung des Übertragungselements 5 ist
in 4 dargestellt. Es handelt sich um eine weitere
Variante eines Systems mit kleinem Planetengetriebe. Ein Außenrad 120 mit
Innenverzahnung ist in diesem Fall in der Kurbel 6 fest
angebracht. In der Achse des Außenrads 120 ist
ein Innenrad 121 mit Außenverzahnung drehbar gelagert. Dieses
Innenrad 121 ist mittels eines Lagers 123 auf einem
Bolzen gelagert, der mit der Kurbel 6 fest verbunden ist.
Zwischen den beiden Rädern 120 und 121 ist
ein verzahntes Antriebsrad 122 angebracht, das mit der
Hauptwelle 4 fest verbunden ist. Beim Drehen mit dem verzahnten
Antriebsrad 122, welches von einer Seite mit dem Innenrad 121 im
Eingriff steht, kommt es zur Durchdrehung des Innenrads 121.
Das rotierende verzahnte Antriebsrad 122, das von der anderen
Seite mit dem festen Außenrad 120 im Eingriff
steht, zwingt die ganze Kurbel 6 zur Bewegung. Die Mitte
der Kurbel 6, in der sich die Achse des drehbaren Innenrads 121 befindet, übt
eine Bewegung in der Form einer Kreislinie aus, deren Mitte sich
in der Achse des verzahnten Antriebsrads 112 befindet.
Der Durchmesser des Antriebsrads 112 ist gleich der Summe
der Teilkreisdurchmesser der Räder 121 und 122 und
stellt zugleich den Hub der ganzen Vorrichtung dar. Bei dieser Bewegung
kommt es zur Vergrößerung des Drehmoments im Verhältnis der
Radien der Teilkreise der Räder 120 und 122.
In diesem Fall ist die Vergrößerung des Drehmoments größer
als im Falle der zweiten Ausführung des Übertragungselements 5.
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Die
Vorrichtung gemäß der technischen Lösung
ist zur Steuerung einer gegenläufigen linearen Bewegung
mit übereinstimmender Geschwindigkeit anwendbar. Sie ist
vor allen Dingen im Bereich der Verpackungstechnik zur Steuerung
der Bewegung von Siegelbacken einsetzbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10323163
A1 [0003]
- - EP 1495975 B1 [0003]
- - EP 1495976 B1 [0003]
- - EP 1495974 B1 [0003]