PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER
5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 9 ^ Π 1 fi 1
12. Januar 1973 Eg/Me
Siegrheinische Registrierwaagenfabrik "FIX", Peter Steimel KG, Hennef-Sieg
"Verfahren und Vorrichtung zur vollautomatischen Herstellung
von gefüllten Sextenfaltensäcken aus Kunststoff"
In der Abfülltechnik sind Vorrichtungen bekannt, die aus
einer Schlauchfolie, von der Rolle hergestellte. Säcke oder von einem Sackstapel Säcke entnehmen und automatisch
an einen Sackspreizstutzen übergeben, welcher die Säcke festklemmt. Diese Vorrichtungen werden vorzugsweise bei
Flachsäcken oder bei Tüten mit kurzer oder langer Wand eingesetzt.
Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen ein oben offener Seitenfaltensack von Hand geöffnet wird, über
einen Füllstutzen gehoben und mit einem Sackspreizstutzen oder mit einer Sackklemme festgehalten wird. Beim Befüllen
mit Füllgut werden die Seitenfalten nach aussen gedrückt und üblicherweise vernäht oder verschweisst.
Nur mit nachgeschalteten Falteinrichtungen gelingt es, den Sack auch mit innenliegenden Seitenfalten zu verschliessen.
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Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie nicht vollautomatisch waren und für die Wiederausbildung
der Seitenfalten nach dem Befüllen aufwendige Falteinrichtungen benötigten.
Es war ferner nicht bekannt, automatisch gefüllte Seitenfaltensäcke
herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer aufgerollten mit Seitenfalten versehenen Schlauchfolie,
vollautomatisch Seitenfaltensäcke aus Kunststoff herzustellen, zu füllen und zu verschliessen.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur vollautomatischen Herstellung von gefüllten Seitenfaltensäcken,
bei dem man einen Seitenfaltenschlauch aus Kunststoff mit einer Bodennaht versieht, in der gewünschten
Länge des herzustellenden Sackes abschneidet, den Sack oben unter Beibehaltung der Seitenfalten öffnet, ihn
mit einer vorgegebenen Menge des Füllgutes füllt, die offenstehenden Seitenwände im ungefüllten Oberteil zusammenzieht
und den Sack hier mit einer Kopfnaht versieht.
Seitenfaltensäcke aus Papier oder Kunststoff oder Kombinationen beider Materialien sind bekannt. Es sind auch
Seitenfaltenschläuche aus thermoplastischen Kunststoffen wie Polyvinylchlorid, Polyolefinen, Polyestern, Polyamiden
und dergleichen im Handel. Sie haben für den hier interessierenden Zweck insbesondere Wandstärken von
loo bis 5oo pm. Hierbei ist jeweils ein gewisser Bruchteil des Umfangs des Sackes an gegenüberliegenden Seiten
nach innen gefaltet. Solche Seitenfaltenschläuche aus Kunststoff lassen sich in zusammengelegtem Zustand
zu Rollen grosser Längen aufwickeln. Diese sind das
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bevorzugte Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren.
Da mit dem erfindungsgemassen Verfahren gefüllte kastenförmige Seitenfaltensäcke hergestellt werden sollen,
die beispielsweise Io bis loo kg Feststoff oder Flüssigkeit
enthalten, steht die Wahl der Dimensionen des Sackes und der Wandstärke weitgehend im Belieben des Fachmanns, den
bekannt ist, welche Wandstärken für das jeweilige Füllgut gewählt werden müssen und wie das Verhältnis von Umfang
zur Höhe der Säcke beschaffen sein muss, damit die gefüllten Säcke möglichst kastenförmig und gut stapelbar
sind,
/in vier Arbeitsabschnitte oder Stationen aufteilen, nämlich die Sackherstellung,
das Abfüllen, Verschliessen und Abgeben des gefüllten Sackes an ein nachgeschaltetes Transportelement.
Diese Arbeitsgänge werden auf einer Geraden oder vorzugsweise einer Kreisbahn ausgeführt, wobei oben offene
Seitenfaltensäcke nach ihrer Herstellung mit Transportwangen und spätestens nach dem Befüllen mit darunter angeordneten
Sackstühlen von einer Station zur anderen transportiert werden.
Sofern der Seitenfaltenschlauch zusammengelegt und aufgerollt angeliefert wird, wird davon zunächst mit Abzugsrollen soviel abgezogen, dass man ihn mit einer Quernaht
versehen kann, die später die Bodennaht des Seitenfaltensackes
wird. Diese Naht lässt sich je nach dem gewählten Material durch Nähen, Kleben oder Schweissen herstellen.
Sofern, wie bevorzugt, der Seitenfaltenschlauch aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, werden die Bodennaht
und ebenso später die Kopfnaht durch Verschweissen hergestellt. Im laufenden Betrieb wird mit Hilfe der
Abzugsrollen jeweils eine einstellbare Sacklänge abgezogen, die durch Zählimpulse bestimmt oder bei bedruckter
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Folie auch photoelektrisch gesteuert wird. Dann wird die abgezogene Länge des Seitenfaltenschlauchs von Transportwangen
festgeklemmt, einige Zentimeter darüber quer verschweisst und dann unterhalb der Schweissnaht abgetrennt.
Die Transportwangen halten den zusammengelegten mit einer Bodennaht versehenen aber oben offenen Seitenfaltensack,
der oben einige Zentimeter.· beispielsweise 3 bis Io cm, über die Transportwangen hinausragt. Dieses
überstehende Stück ist wichtig, damit der Sack hier bei den folgenden Arbeitsgängen von anderen Klemmbacken gehalten
oder von Einrichtungen zum öffnen erfasst werden kann. In der Regel hat das für die Herstellung derartiger
grösserer Seitenfaltensäcke infrage kommende Kunststoffmaterial eine ausreichende Steifigkeit, so dass das'
über die Transportwangen hinausragende Stück des Sackes stehen bleibt. Wenn das Material zu dünn ist, so dass
es umfallen würde, kann es mit bekannten Mitteln, wie Klemmen oder Federn hoch gehalten werden. Der so gehaltene
Sack wird dann zur Befüllungsstation transportiert. Dort wird der Seitenfaltensack an andere Klemmbacken übergeben,die
ihn nur an den Seitenfalten halte- und einander gegenüberliegende
Saugdüsen saugen sich an den zwischen den Seitenfalten liegenden Sackwänden fest. Die geschlossenen
Klemmbacken werden zur Mitte geschoben. Die Saugdüsen bewegen sich dabei zwangsweise von der Mitte v/eg, so dass
sich der Sack parallelogrammartig öffnet. In den geöffneten Sack wird ein Füllstutzen eingefahren. Eine
Kontrolleinrichtung überprüft, ob ein Sack vorhanden und ob dieser geöffnet ist. Sind beide Voraussetzungen erfüllt,
wird der Sack angehoben und die Befüllung mit deni abgewogenen oder dosierten Füllgut eingeleitet. Mit dem
Anheben des Sackes bzw. dem Abheben von dem Sackstuhl wird eine maximale Befüllung erreicht. Da der Abstand
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der Transportwangen vom Boden des Sackstuhls sich nach der Höhe des gefüllten Sackes richtet, liegt der leere Sack
im Sackstuhl umgelegt auf. Würde er also beim Füllen nicht angehoben, gelangt kein Füllgut in das umgelegte Sackunterteil
und der Füllungsgrad wäre ungünstig. Sobald das Füllgut den unteren Teil des Sackes ausgefüllt hat, wird der
Sack wieder abgesenkt, so dass der teilweise gefüllte Sack mit seinem Boden auf dem Sackstuhl steht/ dann wird die
Füllung beendet. Es ist nicht erforderlich, den Füllvorgang zu unterbrechen. Das Absenken kann beginnen, sobald
der Boden des Sackes mit Füllgut gefüllt ist. Nach Beendigung der Füllung fährt der Füllstutzen aus dem Sack
heraus, der Sack wird gestrafft, indem die ihn an den Seitenfalten haltenden Klemmbacken wieder in ihre Ausgangsstellung
zurückkehren. Dann übernehmen die Transportwangen den gefüllten Sack und transportieren ihn vollautomatisch
zu der dritten Station, wo der gefüllte Sack , vorzugsweise oberhalb der Transportwangen,mit einer
Kopfnaht verschlossen wird, die bei thermoplastischen
Kunststoffen am einfachsten durch Verschweissen hergestellt wird. Einrichtungen hierfür sind bekannt. Da bei
der Herstellung der Nähte von Seitenfaltensäcken im Bereich der Seitenfalten vier Dicken des Sackmaterials und
dazwischen nur zwei miteinander verschweisst werden müssen, sind sogenannte,durch Hochfreguenzverschweissung hergestellte,
Impulsnähte Schmelznähten vorzuziehen.
Der gefüllte, oben verschlossene Sack wird dann zur letzten Station transportiert. Hier bleibt er einige Zeit stehen,
damit sich die Schweissnaht abkühlen kann. Dann werden die Transportwangen geöffnet, der Sackstuhl geschwenkt und
der gefüllte Sack an ein nachgeschaltetes Transportelement übergeben.
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Die verschiedenen Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens wurden in dem dargestellten Fall auf vier
Stationen verteilt. Es liegt im Belieben des Fachmanns, sie anders zu gruppieren, z.B. auf mehr Stationen zu
verteilen oder zusammenzufassen. Wie ohne weiteres ersichtlich, wird der Rahmen der Erfindung nicht verlassen,
wenn von vorfabrizierten, bereits mit einer Bodennaht versehenen und beispielsweise gestap-elten Seitenfaltensäcken
ausgegangen wird, nur tritt dann an die Stelle der Station zur Herstellung der Säcke, eine bekannte
Einrichtung zum Abnehmen der Säcke und übergeben an die Füllstation. Ebenso hängt es von den Gegebenheiten
des Betriebes ab, in welcher Weise die verschlossenen Säcke abtransportiert werden. Bei der Aufteilung des
Verfahrens in vier Stationen hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, diese gleichmässig verteilt
auf einem Kreisumfang anzuordnen,, wobei ein Drehkreuz mit vier Sackstühlen und dazugehörigen Transportwangen
die Säcke im gleichmässigen Takt von Station zu Station befördert. Die Verweilzeit zwischen dem jeweiligen
Schwenken des Drehkreuzes um 9o° richtet sich nach der Station, deren Arbeitsabläufe am meisten Zeit
in Anspruch nehmen. Das ist bei der beschriebenen Aufteilung die Füllstation, weil das Füllen in Abhängigkeit
von dem Füllgut eine bestimmte Zeit in Anspruch nimmt. Es ist aber ohne weiteres möglich/ mit Standzeiten an
jeder Station von Io see. und weniger auszukommen. Es
gelingt also mit der Erfindung, stündlich mehrere Hundert Seitenfaltensäcke vollautomatisch herzustellen, zu befüllen,
zu verschliessen und abzutransportieren. Die Leistung lässt sich unter Umständen noch vervielfachen,
wenn die Anzahl der kreisförmig angeordneten Stationen erhöht und die längste Verweilzeit auf einer Station
verkürzt wird.
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In der Zeichnung ist als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Und zwar zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht der gesamten Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der gesamten Vorrichtung,
Fig. 3 eine andere Seitenansicht der gesamten Vorrichtung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Sackherstellung (Station I),
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Füllstation (Station II),
Fig. 6 eine Seitenansicht des Füllstutzens,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Verschliessstation
(Station III),
Fig. 8 einen gefüllten, kastenförmigen Seitenfaltensack.
Station I
Wie aus den Abbildungen 1 bis 4 ersichtlich, wird der Seitenfaltenschlauch 42 von der Vorratsrolle über Umlenkrollen
41 mittels der Abzugsrolle 38 abgezogen. Die Sacklänge bzw. die erforderlichen Umdrehungen der Abzugsrollen
38 werden durch Zählimpulse oder bei einem schon bedruckten Seitenfaltenschlauch photoelektrisch
gesteuert. Nach dem Transport des Schlauches fahren beide Druckluftzylinder 2 mit den Transportwangen 1 aus und
klemmen den Schlauch fest. Gleichzeitig drückt der Druckluftzylinder 39 mit der beweglichen Schweisswange 44
gegen die feststehende Schweisswange 45, und der Sack wird verschweisst. Es ist selbstverständlich auch möglich,
zum Verschweissen zwei bewegliche Schweisswangen vorzusehen. Die Schneidmesser 46, von denen im dargestellten
Fall eines feststeht und das andere mit Hilfe des Druck-
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luftzylinders 4o bewegt wird, trennen den Seitenfaltenschlauch durch. Damit ist im laufenden Betrieb ein Sack
hergestellt. Nach dem Schneidvorgang öffnen sich die Schneid- und Schweisswangen. Die geschlossenen Transportwangen
1 mit dem hergestellten oben offenen Seitenfaltensack werden nun mit dem Drehkreuz zur Abfüllstation II
transportiert.
Station II
Die Füllstation ist als Teil der gesamten Maschine aus den Figuren 1 bis 3 und detaillierter in der Fig. 5
dargestellt. Aus Abbildung 6 sind Einzelheiten des Füllstutzens ersichtlich.
Der zwischen den Transportwangen 1 eingeklemmte Seitenfaltensack wird zur Abfüllstation transportiert. Aus
Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Transportwangen 1 über Druckluftzylinder 4, Steuerventil 5 und Zylinder 2 geöffnet
und geschlossen werden. Wenn sich der Seitenfaltensack in der Abfüllstation befindet, werden mit
Druckluftzylinder 7 die Klemmbacken 6 gegen die feststehenden Wangen 3 gedrückt und so geschlossen. Die
Saugdüsen 8 und 9 werden mit Haltern Io und 11 gehalten. Die feststehenden Klemmbacken 3 verbinden mit Gelenkstangen
12 den Halter Io und die schwenkbaren Wangen verbinden mit den Gelentetangen 13 den Saugdüsenhalter 11.
Die Klemmbacken 6 mit den·Gelenkstangen 13, der Halter
11 und die Saugdüse 9 werden mit Druckluftzylinder 7
geöffnet und geschlossen. Dadurch schwenken die Gelenkstangen 13, der Halter 11 und die Saugdüse zwangsläufig
mit, wenn die Klemmbacken 6 geschlossen werden.
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Die Klemmbacken 3 und 6 mit Druckluftzylinder 7, Gelenkstangen
12 und 13, Halter Io und 11, Saugdüsen 8 und 9, sind gemeinsam auf einer Führung 14 angebracht und
werden über die Druckluftzylinder 15 zur Mitte hin bewegt
und nach Beendigung einer Füllung wieder auseinander gezogen. Für die Reinigung der Saugdüsen sind Röhrchen
16 so angebracht, dass bei Druckluftbeaufschlagung die Saugflächen gereinigt werden. In der geschlossenen
Stellung der Klemmbacken 6 wird das Vakuum an den Saugdüsen 8 und 9 freigegeben und gleichzeitig werden über
den Zylinder 4 und das Steuerventil 5 die Transportwangen mit Zylinder 2 geöffnet. Die Druckluftzylinder 15 schieben
die Klemmbacken 3 und 6 zusammen, die den Sack im Bereich der Seitenfalten falten. Dabei werden über die Gelenkstangen
12 und 13, die. Halter Io und 11 mit den Saugdüsen 8 und 9, welche die Seitenwände des Sackes festgesaugt
haben, auseinandergedrückt und somit der Sack geöffnet.
Der Füllstutzen 17 wird mit Zylinder 18 über Hebel und Parallelführung 2o abgesenkt und angehoben. Am unteren
Teil des Füllstutzens 17 befinden sich schwenkbare Einführungsklappen 21 und 22. Diese sind durch Bälge 23
aus Kunststoff oder Gummi miteinander verbunden. Damit beim Hochfahren bzw. Schliessen der Einführungsklappen durch
die Feder 35 der Balg 23 nicht nach aussen gedrückt wird, ist an jeder Seite eine Feder 24 angebracht. Die mit den
Klappen 21 und 22 verbundenen Hebel 25 und 26 stossen beim Absenken des Füllstutzens auf die einstellbaren
Anschläge 27 und 28 und öffnen sich dadurch zwangsweise. Kenn die Fühler 29 und 3o die Sackinnenwand berühren,
drücken sie die Endschalter 31 und 32.
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- Io -
Ist der Sack geöffnet, senkt der Druckluftzylinder 18 den Füllstutzen 17 mit den schwenkbaren Einführungsklappen 21 und 22 in den Sack hinein. Kurz vor Erreichen
des unteren Absackpunktes setzen die Hebel 25 und 26 auf die einstellbaren Nocken bzw. Anschläge 27 und 28
auf und öffnen die Einführungsklappen. Mit·Hilfe der
schwenkbaren Fühler 29 und 3o wird kontrolliert/ ob ein Sack vorhanden ist und ob der Sack geöffnet ist. Wenn
auch nur einer der Fühler 29 oder 3o nicht nach innen bewegt wird, weil er nicht auf eine Sackinnenwand trifft,
wird die Befüllung des Sackes nicht eingeleitet. Liegen beide Fühler 29 und 3o an der Seitenwand an, v/erden sie
zwangsläufig nach innen geschwenkt, damit/; wie erwähnt,
die Endschalter 31 und 32 gedrückt, die einen Impuls an eine dargestellte Waage oder an ein Dosiergerät geben,
und die Befüllung beginnt. Gleichzeitig mit diesem Abrufimpuls wird der an den Seitenfalten gehaltene,
geöffnete Sack durch Betätigen des Druckluftzylinders mit dem Schwenkrahmen 33 angehoben, weil der Schwenkrahmen
die beschriebenen Einrichtungen zum öffnen des Sackes trägt. Der untere Teil des hier noch zusammengefalteten,
leeren Sackes liegt auf dem Boden des Sackstuhls 36 auf. Würde der Sack nicht angehoben, gelangt
kein Füllgut in das umgelegte Sackunterteil und der Füllungsgrad wäre ungünstig. Durch das Anheben wird der
Sack 16 völlig vom Sackstuhl 36 abgehoben und dadurch
eine maximale Befüllung erreicht. Ist der Boden des Sackes mit Füllgut gefüllt, wird der Schwenkrahmen 33
wieder abgesenkt. Nach Beendigung der Befüllung fährt der Füllstutzen 17 mit den Einführungsklappen 21 und 22,
betätigt von dem Druckluftzylinder 18, aus dem Sack heraus. Wenn der Füllstutzen in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt
ist, werden die Klemmbacken 3 und 6 über die Druckluft zylinder 15 wieder auseinander gezogen und damit das
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Oberteil des gefüllten Sackes gestrafft, so dass sich die zwischen den Seitenfalten liegenden Sackwandungen hier
wieder berühren. Ist der Sack straff, werden durch Betätigung des Druckluftzylinders 4 und des Ventils 5 die
Transportwangen 1 mit den Zylindern 2 geschlossen. Dann schwenken die Druckluftzylihder 7 die Klemmbacken 6 hoch
und der gefüllte Seitenfaltensack wird automatisch zun Verschliessen transportiert. Bevor ein neuer Sack in die
Füllstation gelangt, werden die Saugdüsen 8 und 9 durch einen kurzen Druckluftstoss von innen und von aussen ,
aus den Röhrchen 16 ,gereinigt.
Die beschriebene Füllvorrichtung kann mit jeder bekannten Vorrichtung zur Zufuhr von Füllgut zusammenarbeiten. Wie
ohne weiteres ersichtlich, eignet sie sich auch zum Füllen einfacher Flachsäcke, anstelle von Seitenfaltensäcken.
Station III
Die Elemente dieser Verschliess-Station sind schematisch in Figur 7 dargestellt. Nach Ablauf einer Drehkreuzstillstandszeit
werden über Druckluftzylinder 47 die Schweisswangen 48 geschlossen und der Sack oben verschvreisst.
Ist die Schweissung abgelaufen, werden die Schweisswangen geöffnet und die Transportwangen 1 bleiben geschlossen.
Der gefüllte, oben verschlossene Sack wird nun mit dein
Drehkreuz 37 zur Station IV transportiert.
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Station IV
Der gefüllte Sack verbleibt einige Zeit in Station IV stehen, so dass die Schweissnaht sich abkühlen kann.
Nach Ablauf der Abkühlzeit werden die Klemmbacken 1
mit den Zylindern 2 geöffnet. Sind diese offen, wird der Sackstuhl 3 6 über einen Druckluftzylinder geschwenkt
und der befüllte Sack an ein nachgeschaltetes Transportelement übergeben.
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