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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit einem Zugkurbelhubwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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DE 10 2013 021 300 A1 offenbart eine Schalenverschließmaschine mit einem Hubwerk, das einen Werkzeugträger und ein Ständerwerk umfasst. Mittels eines Kurbeltriebs ist der Werkzeugträger mit dem Ständerwerk hubbeweglich verbunden. Der Kurbeltrieb weist ein an dem Werkzeugträger unmittelbar angreifendes Zugpleuelgestänge sowie zwei jeweils im Bereich einer Totpunktlage ausgebildete Endlagestellungen auf, um Arbeitskräfte, die beim Siegelprozess auf den Werkzeugträger wirken, aufnehmen zu können, ohne dass dabei eine mechanische Belastung auf den Hubantrieb auftritt. Solche Arbeitskräfte treten beispielsweise durch Siegelaktoren auf, die oberhalb des Hubwerks angeordnet sind und beispielsweise ein Siegelwerkzeug auf den Werkzeugträger drücken, um den zum Siegeln benötigten Siegeldruck aufzubringen. Dabei wird der Siegeldruck bzw. die Siegelkraft durch den Aktor des oberen Siegelwerkzeugs bestimmt. Das Hubwerk für das Siegelwerkzeugunterteil hat lediglich die Funktion, diese Kraft in seiner oberen Arbeitsposition aufzunehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verpackungsmaschine zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine mit einem Zugkurbelhubwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine ist vorzugsweise eine Schalenverschließmaschine oder eine Tiefziehverpackungsmaschine. Sie umfasst eine Siegelvorrichtung mit einem Zugkurbelhubwerk und einem Siegelwerkzeugoberteil, wobei das Zugkurbelhubwerk einen motorischen Antrieb, ein Zugkurbelgetriebe, einen Rahmen und einen Werkzeugträger für ein Siegelwerkzeugunterteil umfasst. Das Zugkurbelgetriebe weist einen ersten und einen zweiten Hebel auf, die miteinander drehbar verbunden sind, wobei der erste Hebel mittels einer ersten Aufnahme um eine erste Drehachse drehbar mit dem Rahmen und der zweite Hebel mittels einer zweiten Aufnahme um eine zweite Drehachse drehbar mit dem Werkzeugträger verbunden sind, wobei die erste Drehachse parallel zur zweiten Drehachse ausgerichtet ist. Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Drehachse gegenüber der zweiten Drehachse einen horizontalen Versatz von wenigstens 15mm aufweist.
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Der horizontale Versatz führt dazu, dass im Bereich der oberen senkrechten Stellung des ersten Hebels der Hubantrieb über den Drehwinkel des Hebels bis zu einem Totpunkt eine sehr exakt regelbare Kraft über das Siegelwerkzeugunterteil auf den Siegelrahmen des Siegelwerkzeugoberteils aufbringen kann. Somit sind einstellbare Siegelkräfte ermöglicht, ohne dass eine Siegelkraft mittels eines weiteren Aktors von oben auf den Siegelrahmen wirken muss. Somit kann auf einen solchen Aktor verzichtet werden, wobei die Antriebsleistung gegenüber Hubwerken mit vertikaler Totpunktstellung etwas erhöht werden muss. Gleichzeitig kann der vertikale Platzbedarf der Siegelvorrichtung reduziert werden. Die während der Hubbewegung auf die Führungen wirkenden Querkräfte sind gegenüber dem Stand der Technik auch verringert.
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Ein Zugkurbelhubwerk gemäß dem Stand der Technik ohne einen solchen horizontalen Versatz erzeugt im Bereich nahe des Totpunkts eine unendlich hohe und vor allem nicht regelbare Kraft. Dies ist nachteilig, da die mechanische Belastung innerhalb der Siegelvorrichtung unkontrolliert hoch sein kann und zu Schäden einzelner Komponenten oder Lagerstellen führen kann.
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Vorzugsweise umfasst das Siegelwerkzeugoberteil einen Siegelrahmen, der relativ zum Rahmen des Zugkurbelhubwerks nur mittels des motorischen Antriebs antreibbar/bewegbar ist.
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Der Siegelrahmen ist bevorzugt stationär gegenüber dem Rahmen des Zugkurbelhubwerks angeordnet. Dies ermöglicht beispielsweise eine starre und stabile Anbringung des Siegelrahmens an einer Traverse eines Maschinengestells oberhalb des Zugkurbelhubwerks. Dabei kann der Rahmen des Zugkurbelhubwerks ebenfalls mit dem Maschinengestell verbunden oder selbst Teil des Maschinengestells sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der motorische Antrieb einen Servomotor und ein Getriebe auf, um im Bereich der Arbeitsstellung des Zugkurbelhubwerks, nämlich der Siegelstellung, eine sehr hohe und gleichzeitig in einer hohen Auflösung (d.h. fein) dosierbare Siegelkraft erzeugen zu können, beispielsweise eine Maximalkraft von 30 bis 120 kN bei einer Auflösung von 1 bis 5 kN pro ein Grad Kurbelstellung.
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Dabei weist der motorische Antrieb bevorzugt eine Bremse auf, um nach Erreichen der Siegelkraft für die anschließende Siegeldauer diese Kraft ohne eine fortdauernde Motorregelung aufrechterhalten zu können.
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Vorzugsweise umfasst das Zugkurbelhubwerk wenigstens zwei Führungen, die dazu konfiguriert sind, den Werkzeugträger vertikal zu führen. Diese Führungen sind in der Lage, mögliche Querbelastungen des Zugkurbelantriebs beim Siegelvorgang aufnehmen zu können und zugleich eine Vertikalbewegung des Siegelwerkzeugunterteils zu gewährleisten.
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In einer besonderen Ausführungsform sind zwei motorische Antriebe vorgesehen, um beispielsweise die Siegelkraft bei großen Werkzeugen noch weiter zu erhöhen oder um niedriger dimensionierte Antriebe einsetzen zu können.
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Dabei sind der horizontale Versatz des jeweiligen Zugkurbelgetriebes bevorzugt spiegelbildlich zueinander vorgesehen, um auftretende Querkräfte kompensieren zu können. Dies kann wiederum Einfluss auf die Führungen haben, wenn diese weniger oder keine Querkräfte aufnehmen müssen.
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Vorzugsweise ist der Werkzeugträger mittels wenigstens zweier Säulen mit dem Siegelwerkzeugunterteil verbunden, um eine durch das Zugkurbelgetriebe erzeugte Bewegung des Werkzeugträgers auf das Siegelwerkzeugunterteil zu übertragen.
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Bevorzugt ist der Werkzeugträger unterhalb und das Siegelwerkzeugunterteil oberhalb des Zugkurbelgetriebes bewegbar angeordnet, um eine niedrige Bauform des Hubwerks zu ermöglichen.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung durch die nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Zugkurbelhubwerks gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine Darstellung des Funktionsprinzips eines erfindungsgemäßen Zugkurbelhubwerks,
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3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäße Verpackungsmaschine in Form einer Schalenverschließmaschine,
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4 eine isometrische Ansicht eines Zugkurbelhubwerks mit einem Antrieb und
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5 eine isometrische Ansicht eines Zugkurbelhubwerks mit zwei Antrieben.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt das Funktionsprinzip eines Hubwerks in Form eines Zugkurbelhubwerks 1 mit einem Zugkurbelgetriebe 2 gemäß dem Stand der Technik mit einer oberen und unteren Totpunktlage, wobei eine erste Drehachse 3, um die ein erster Hebel 4 mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs drehbar ist, und eine zweite Drehachse 5, um die ein zweiter Hebel 6 mittels des ersten Hebels 4 drehbar ist und somit einen mit dem zweiten Hebel 6 verbundenen Werkzeugträger 7 hochziehen kann, auf einer gemeinsamen Vertikalen 8 liegen. Die Vertikale 8 ist eine senkrechte virtuelle Ebene. Eine Drehung des ersten Hebels 4 bewirkt ein Anheben des Werkzeugträgers 7 nach oben. Die durch den Antrieb und somit vom Werkzeugträger 7 aufbringbare Kraftrichtung ist anhand des Pfeiles dargestellt. Der Werkzeugträger 7 ist in Führungen 9, die mit einem hier nicht näher dargestellten Rahmen verbunden sind, gelagert und vertikal bewegbar.
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Die untere Grundstellung des Zugkurbelhubwerks 1 ist in der oberen Darstellung a) gezeigt. Eine mittlere Stellung des Zugkurbelhubwerks 1 ist in der mittleren Darstellung b) und die Arbeitsstellung in der unteren Darstellung c) gezeigt. In der Arbeitsstellung befindet sich das Zugkurbelhubwerk 1 in seinem oberen Totpunkt, bei dem die zwei Hebel 4, 6 bezüglich der Vertikalen 8 fluchtend bzw. parallel ausgerichtet stehen. In dieser Position können von oben auf den Werkzeugträger 7 hohe Kräfte aufgenommen werden, ohne dass Querkräfte auftreten oder eine mechanische Belastung bzw. ein Drehmoment über den ersten Hebel 4 auf den Antrieb wirkt.
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2 zeigt das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Zugkurbelhubwerks 10 mit einem Zugkurbelgetriebe 11. Das Zugkurbelgetriebe 11 umfasst eine erste Drehachse 12, um die ein erster Hebel 13 mittels eines in 4 näher dargestellten Antriebs 30 drehbar ist. Diese erste Drehachse 12 definiert die Lage einer ersten Vertikalen 14. Das Zugkurbelgetriebe 11 umfasst weiter eine zweite Drehachse 15, um die ein schwenkbar mit dem ersten Hebel 13 verbundener zweiter Hebel 16 dreht und mit einem Werkzeugträger 17 verbunden ist. Diese zweite Drehachse 15 definiert die Lage einer zweiten Vertikalen 18. Die zwei Vertikalen (Ebenen) 14, 18 weisen einen Abstand von wenigstens 15 mm, insbesondere von wenigstens 20 mm voneinander auf. Dies entspricht in Draufsicht bzw. Projektion einem horizontalen Versatz V der zwei Drehachsen 12, 15 zueinander. Auch hier bewirkt eine Drehung des ersten Hebels 13 durch Ziehen eine Bewegung des Werkzeugträgers 17 nach oben, wie in Darstellung 2b) gezeigt. Allerdings ist die Arbeitsstellung 2c) des Zugkurbelhubwerks 10 nicht in einer Totpunktstellung, sondern im Bereich der Stellung, bei der der zweite Hebel 16 vertikal ausgerichtet und somit fluchtend mit der zweiten Vertikalen 18 annähernd übereinstimmt. In diesem Bereich werden mechanische Belastungen auf das Zugkurbelhubwerk 10, vor allem auf die Führungen 19, trotz des horizontalen Versatzes der Drehachsen 12, 15 durch Querkräfte minimal gehalten.
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In dieser Arbeitsstellung von 2 Darstellung c) kann die Kraft, die zum Siegeln aufzubringen ist, über eine Regelung der Winkelbewegung des ersten Hebels 13 erzeugt werden, ohne dass es zu einer unkontrollierten Krafterhöhung im Falle einer oberen Totpunktstellung, wie in 1 Darstellung c) gezeigt, kommen kann.
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3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine in Form einer Schalenverschließmaschine 20. Eine Siegelvorrichtung 21 ist innerhalb eines Maschinenrahmens 22 angeordnet, um Schalen 23 mit einer Deckelfolie 24 zu versiegeln. Ein Siegelwerkzeugoberteil 25 ist an einer Traverse 26 des Maschinengestells 22 vorgesehen. Ein Hubwerk 10 in Form eines Zugkurbelhubwerks ist unterhalb des Siegelwerkzeugoberteils 25 über einen Rahmen 27, der Teil des Zugkurbelhubwerks 10 ist, mit dem Maschinengestell 22 starr verbunden. Das Zugkurbelgetriebe 11 zieht den Werkzeugträger 17 nach oben. Ein Siegelwerkzeugunterteil 28 mit einer Schalenaufnahme ist über mehrere Säulen 29 starr mit dem Werkzeugträger 17 verbunden, wobei die Säulen 29 über die Führungen 19 gelagert und vertikal geführt sind. Zum Siegeln der Deckelfolie 24 auf die Schalen 23 wird das Siegelwerkzeugunterteil 28 nach oben an das Siegelwerkzeugoberteil 25 angehoben. Ein Siegelrahmen 34 ist innerhalb des Siegelwerkzeugoberteils 25 vorgesehen und starr mit der Traverse 26 und damit mit dem Maschinengestell 22 verbunden.
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4 zeigt eine isometrische Ansicht des Zugkurbelhubwerks 10 mit nur einem motorischen Antrieb 30, der einen Servomotor 31, eine Bremse 32 und ein Getriebe 33 aufweist. Der motorische Antrieb 30 bewegt den ersten Hebel 13 um die Drehachse 12, wobei die Drehachse 12 als Welle ausgeführt ist, auf der der erste Hebel 13 mittels einer ersten Aufnahme 35 angeordnet ist. Der zweite Hebel 16 ist mittels einer zweiten Aufnahme 36 am Werkzeugträger 17 drehbar angebracht. Das in dieser Ansicht nicht näher dargestellte Siegelwerkzeugunterteil 28 ist über vier Säulen 29 mit dem Werkzeugträger 17 verbunden.
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5 zeigt eine isometrische Ansicht einer Variante eines Zugkurbelhubwerks 40 mit einem ersten motorischen Antrieb 30 und mit einem zweiten motorischen Antrieb 41. Dabei sind das erste Zugkurbelgetriebe 11 und ein zweites Zugkurbelgetriebe 42 spiegelbildlich zueinander ausgeführt. Das heißt, dass zum Einen die Drehrichtungen der Antriebe 30, 41 entgegengesetzt sind und zum Anderen der horizontale Versatz V in den beiden Zugkurbelgetrieben 11, 42 entgegengerichtet ist.
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Die Anordnung des in 3 gezeigten Zugkurbelhubwerks 10 ist nicht auf die dargestellte Ausrichtung beschränkt. Es ist denkbar, dass das Zugkurbelhubwerks 10 sowohl quer oder auch längs ausgerichtet im Maschinenrahmen 22 angeordnet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013021300 A1 [0002]
