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Vakuumverpackungsmaschine zur Herstellung versiegelter Packungen
Die Erfindung betrifft eine Vakuumverpackungsmaschine zur Herstellung versiegelter
Packungen mit wenigstens einer Arbeitsstation aus Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil,
die relativ zueinander bewegbar sind.
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Eine derartige Vakuumverpackungsmaschine ist beispielsweise aus der
DT-OS 2 301 217 bekannt. Die dort gezeigte Vakuumverpackungsmaschine ist so ausgebildet,
daß die Arbeitsstationen auf Wagen angeordnet sind, die auf zwei mit dem Rahmen
befestigten stationären Wellen hin- und herbewegt werden. Das Werkzeugoberteil und
das Werkzeugunterteil werden über Nockeneinrichtungen und einen zugehörigen Hebelmechanismus
aufeinander zu- bzw. voneinander wegbewegt. Das Schließen der Arbeitsstationen erfolgt
im Totpunkt des Hebelmechanismus.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumverpackungsmaschine der eingangs
beschriebenen Art mit einer Sicherheitsvorrichtung zu versehen. Die Sicherheitsvorrichtung
soll im geöffneten Zustand der Arbeitsstation das Hineingreifen in die Maschine
ermöglichen, damit das zu verpackende Material ungestört in die Arbeitsstationen
eingegeben werden kann.
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Insbesondere soll eine derartige Sicherheitsvorrichtung auch bei Vakuumverpackungsmaschinen
der eingangs beschriebenen Art mit kontinuierlicher Zuführung des Verpackungsmaterials
anwendbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumverpackungsmaschine zur Herstellung
versiegelter Packungen, mit wenigstens einer Arbeitsstation aus Werkzeugoberteil
und Werkzeugunterteil, die relativ zueinander bewegbar sind, gelöst, die sich gemäß
der Erfindung dadurch kennzeichnet, daß das eine der Werkzeugteile über eine Kolben-Zylinder-Einrichtung
gegen das andere bewegbar ist, daß die Kolben-Zylinder-Einrichtung in einer ersten
Phase so lange mit einem unter geringem Druck stehenden Medium und, nachdem die
beiden Werkzeugteile sich nahezu berühren, in einer zweiten Phase mit einem unter
Arbeitsdruck stehenden Medium beaufschlagbar ist.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Vakuumverpackungsmaschine
dadurch gekennzeichnet, daß ein die Steuerung der Druckmittelzufuhr schaltender
Grenzschalter und ein diesen betätigender Kurvenkörper vorgesehen ist und daß der
Kurvenkörper den Grenzschalter umschaltet, sobald das eine Werkzeugteil sich nahezu
in Kontakt mit dem zweiten Werkzeugteil befindet.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Vakuumverpackungsmaschine
als eine solche mit kontinuierlichem Vorschub des Verpackungsmaterials ausgebildet.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vakuumverpackungsmaschine,
bei der die eine Seitenwand abgenommen ist und die Arbeitsstation im Schnitt dargestellt
ist; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Vakuumverpackungsmaschine der in Fig. 1
gezeigten Ausführungsform entlang der Linie II-II; und Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte
Arbeitsstation in etwas vereinfachter Darstellung mit einem Hydraulikschaltplan
für die Druckmittelzufuhr.
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Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform einer Vakuumverpakkungsmaschine
weist einen Maschinenrahmen 4, 25 auf, von dem die dem Betrachter zugewandte Seite
25 zur Verdeutlichung weggelassen ist. Über Gleitlager 26, 27, 28 sind Stangen 5,
18 mit dem Maschinenrahmen 4, 25 undigegen diesen hin- und herschiebbar verbunden.
Die Stangen 5, 18 werden von einer Vorschubzylindereinrichtung 11 aus einem Zylinder
12, einem Kolben 13, einer Kolbenstange 14 und einem mit den Stangen festverbundenen
Verbindungsglied 15 relativ zum Rahmen hin-und herbewegt.
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Die Stangen tragen Arbeitsstationen 1, 2, 3. Die. Arbeitsstationen
sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der am besten aus Figur 2 zu ersehenden
Weise über Klemmverbindungen 29, 30, 31, 32 mit den Stangen-verbunden.
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Bei den drei in dem Ausführungsbeispiel Xn Figur 1 gezeigten Arbeitsstationen
handelt es sich um die Tiefziehstation 1, die Vakuumstation 2, die Schneidestation
3. Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführung einer Arbeitsstation ist am besten
in
Figur 2 zu erkennen, in der die Vakuumstation 2 schematisch im Schnitt dargestellt
ist. Die Arbeitsstation weist ein Werkzeugoberteil 21 und ein Werkzeugunterteil
22 auf. Das Werkzeugoberteil 21 bildet mit zwei Seitenwänden 19, 20 und einem Joch
23 einen festen Rahmen. An den Seitenwänden 19, 20 sind in Höhe der Stangen 5, 18
auf der Innenseite des Rahmens Klemmen 29, 32 fest mit den Seitenwänden verbunden.
Die Klemmen wiederum sind über eine Klemmverbindung fest mit den Stangen 5, 18 verbunden,
wodurch der Rahmen von den Stangen getragen und bei einer Hin- und Herbewegung der
Stangen relativ zum Maschinenrahmen 4, 25 hin-und herbewegt wird.
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Unterhalb des Werkzeugoberteiles 21 ist das Werkzeugunterteil 22 vorgesehen.
Das Werkzeugunterteil 22 wird von einer Kolben-Zylindereinrichtung 24 aus Zylinder
33, Kolben 34, Kolbenstange 35 und einer Hubplatte 36 relativ zum Werkzeugoberteil
hin- und herbewegt. Das Werkzeugoberteil 21 und das Werkzeugunterteil 22 bilden
die Vakuumkammer.
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Die Kammer ist in üblicher Weise über nichtdargestellte Verbindungsleitungen
mit einer Vakuumpumpe verbunden. Die Kolben-Zylindereinrichtung 24 ist mit einer
nichtgezeigten Hydraulikzuführung verbunden.
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Durch Betätigen der Kolben-Zylindereinrichtung 24 wird die Vakuumstation
geöffnet bzw. geschlossen. Die Hub- und Schließkraft wirkt dabei nur auf den Rahmen
aus den Seitenteilen 19, 20, dem Werkzeugoberteil 21 und dem Joch 23, nicht aber
auf den Maschinenrahmen. Dadurch wird die Stabilität der Maschine wesentlich erhöht.
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Im folgenden wird die Verbindung zwischen den Stangen 5, 18 und der
Zuführungseinrichtung 10 anhand der Figur 1 beschrieben. Die Zuführungseinrichtung
besteht in dem Ausführungsbeispiel aus einem Kettenpaar 10, 10' (Figur 2). Die in
Figur 1 gezeigte Kette 10 wird über freilaufende Führungskettenräder 39, 40 und
über Zahnräder 7, 9 auf einer geschlossenen Bahn geführt. Die Zahnräder sind jeweils
auf
in den Maschinenrahmen gelagerten Wellen 41, 42, 43, 44 gelagert.
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Die Stange 5 weist an ihrem den Kettenrädern 7 und 9 zugewandten Ende
eine obere und eine untere Zahnstange 16, 17 auf. In dem Ausführungsbeispiel sind
die beiden Zahnstangen als eine eine Einheit bildende Doppelzahnstange ausgebildet.
Die Zahnstangen befinden sich mit teilweise hinter den teils gebrochen dargestellten
Kettenrädern 7, 9 zu erkennenden ersten und zweiten Zahnrädern 6, 8 in Eingriff.
Das erste untenliegende Zahnrad 8 ist über einen Freilauf so mit dem Kettenrad 9
verbunden, daß bei einer Bewegung der Stange 5 nach links das Kettenrad 9 in der
durch den Pfeil 45 gezeigten Richtung angetrieben, bei einer Bewegung der Stange
5 in entgegengesetzter Richtung aber nicht angetrieben wird. Das obenliegende zweite
Zahnrad 6 ist über einen Freilauf mit dem Kettenrad 7 so verbunden, daß das Kettenrad
bei einer Bewegung der Stange 5 und damit der mit dieser festverbundenen Zahnstange
16 nach rechts das Kettenrad 7 in der durch den Pfeil 46 angezeigten Richtung antreibt,
nicht abr bei einer Bewegung der Stange 5 nach links. Auf diese Weise wird bei der
durch die Kolben-Zylindereinrichtung 11 erzeugten linearen Hin-und Herbewegung der
Stange 5 die Kette 10 kontinuierlich angetrieben.
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Die Kettenräder 7, 9 haben eine Teilung, die der Teilung der verwendeten
Ketten entspricht.
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Der gleiche in Figur 1 für die Stange 5 und die Kette 10 beschriebene
Mechanismus ist auch für die Stange 18 und die Kette 10' vorgesehen. Es soll auch
noch darauf hingewiesen werden, daß der Vorschubzylinder 11 ber entsprechende nichtdargestellte
Leitungen mit einer Druckluftquelle verbunden
ist. Ferner sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die Arbeitsstationen 1 und 3 vom Prinzip her den gleichen
Aufbau wie die in Figur 2 gezeigte Arbeitsstation aufweisen. Sie bestehen ebenfalls
aus einem Werkzeugoberteil, welches mit Seitenwänden und einem Joch einen Rahmen
bildet, und einem Werkzeugunterteil, welches über eine Kolben-Zylindereinrichtung,
die im Joch befestigt ist, relativ zum Werkzeugoberteil hin- und herbewegt wird.
Die Kolben-Zylindereinheit ist jeweils mit einer Druckmittelzufuhr verbunden.
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Die Maschine arbeitet in der Weise, daß die Packstoffbahn in der in
Figur 1 gezeigten Darstellung von rechts kommend von den Führungsketten 10, 10'
auf beiden Seiten ergriffen und in kontinuierlicher Bewegung bei Hin- und Herbewegung
der Stangen 5, 18 nach links geführt wird. Im ersten Arbeitstakt werden die Stangen
5, 18 nach rechts zurückgeführt. Dabei sind die Werkzeugunterteile in die geöffnete
Stellung nach unten abgesenkt. In der rechten Endstellung der Stangen 5, 18 werden
die Werkzeugunterteile durch die Kolben-Zylindereinrichtungen nach oben bewegt und
die Werkzeuge geschlossen. Gleichzeitig bewegen sich dann die Werkzeuge 1, 2, 3
in geschlossener Stellung mit der durch die Ketten 10, 10' geführten Materialbahn
von rechts nach links.
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Während dieser Bewegungsphase werden in Station 1 die Behälter tiefgezogen,
in Station 2 findet die eigentliche Vakuumverpackung (Erzeugen des Vakuums, Verschweißen
der Ränder der Verpackung aus Ober- und Unterbahn) und in Figur 3 das Trennen der
hintereinander angeordneten Packungen statt.
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An dem in der Figur 1 auf der linken Seite liegenden Ende des Bewegungsweges
der Stangen 5, 18 werden die Werkzeuge durch Absenken der Unterteile geöffnet. Dadurch
können die Arbeitsstationen relativ zur Materialbahn frei bewegt werden.
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Durch die anschließende Rückwärtsbewegung der Stangen 5, 18 nach rechts
werden die Arbeitsstationen in die Ausgangsstellung
zurückbewegt,
und der Arbeitsgang kann von neuem beginnen. Die Länge des Bewegungsweges der Stangen
5, 18 wird dabei so gewählt, daß von der Freigabe der Materialbahn durch die Arbeitsstationen
am linken Todpunkt des Bewegungsweges der Stange bis zum rechten Todpunkt des Bewegungsweges
der Stangen die Materialbahn gerade um so viel weiterbewegt ist, daß die Arbeitsstationen
das jeweils noch nicht verarbeitete Material erfassen. Dabei kann die Länge des
Hin- und Herbewegungsweges der Stangen durch Steuerung der Druckmittelzufuhr zu
der Vorschubeinrichtung 11 eingestellt werden.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung
11 in der Mitte zwischen den beiden Stangen 5, 18 so angebracht, daß sie über das
Verbindungselement 15 mit beiden Stangen 5, 18 in Verbindung steht und so die Stangen
gleichzeitig bewegt.
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Der Abstand der Arbeitsstationen 1, 2,3 zueinander kann verändert
werden, indem die Klemmverbindungen 29, 32 gelockert und die Rahmen aus Werkzeugoberteil,
Seitenwänden und Joch relativ zu den Stangen verschoben werden. Auch bei Verschiebung
der Arbeitsstationen auf diese Weise bleiben die Werkzeuge mittig zu den aus den
Seitenwänden 19, 20 und dem Joch 23 gebildeten Werkzeugträger angeordnet. Dadurch
wird die Stabilität der Arbeitsstationen erhöht.
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Durch die Verschiebung der Arbeitsstationen gegeneinander wird es
möglich, den Abstand der Werkzeugstationen jeweils einem bestimmten Rapport anzupassen.
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Wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, ist an der Seitenwand 19
des Rahmens ein Grenzschalter 50 angebracht, der durch einen an der Hubplatte 36
befestigten und nach unten gerichteten Kurvenkörper 51 aus einer ersten in eine
zweite Stellung geschaltet wird. Das Umschalten des Grenzschalters
50
aus einer ersten stabilen Stellung in eine zweite Stellung erfolgt gemäß Figur 3,
sobald der Abstand zwischen Werkzeugoberteil 21 und Werkzeugunterteil 22 einen vorgegebenen
Wert erreicht. Bei Öffnung des Werkzeuges, d.h.
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bei einem Absenken des Werkzeugunterteiles, kehrt der Grenzschalter
50 in seine stabile Ausgangsstellung zurück.
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Der Grenzschalter 50 ist über nichtgezeigte Leitungsdrähte mit einer
Steuerung der Druckmittelzufuhr zu der Kolben-Zylindereinrichtung 24 verbunden.
Die Steuerung erfolgt im wesentlichen über ein erstes Magnetventil 53 und ein zweites
Magnetventil 54. Das Magnetventil 53 kann die in Figur 3 gezeigten drei möglichen
Schaltzustände a, b, c und das Magnetventil 54 die möglichen Schaltzustände a, b
annehmen.
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Durch das Magnetventil 53 wird die Verbindung zwischen einer Leitung
68, über die ein unter niederem Druck in der Größenordnung von 5 bar stehendes Fluidmedium
zugeführt wird, und einer zu der unteren Kammer 69 des Zylinders 33 führenden Leitung
52 sowie einer zu der oberen Kammer 66 des Zylinders 33 führenden Leitung 67 und
dem Ausgang einer Rücklaufleitung gesteuert.
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Über das zweite Magnetventil 54 wird die Verbindung zwischen einer
Leitung 70, die ein unter normalem Pumpendruck, (in der Größenordnung von 70 bar),
stehendes Fluidmedium zuführt, und einerseits einer Leitung 71, die über eine anschließende
Leitung 65 zu der Leitung 52 führt, und andererseits die Verbindung zwischen der
Leitung 70 und einer ein Drossel- oder Druckzuschalt-ventil 55 aufweisenden Leitung
61 gesteuert. Die Leitung 61 führt zu einem Druckübersetzer 56. Der Druckübersetzer
besteht in der gezeigten Ausführungsform aus zwei Zylindern 57 und 58, einem Kolben
59 mit einem großen, dem Querschnitt des Zylinders 57 entsprechenden Querschnitt
und einem damit verbundenen, in den zweiten Zylinder 58 hineinragenden Kolben 60.
Der Kolben 60 besitzt einen kleineren wirksamen
Querschnitt. Das
Verhältnis zwischen wirksamer Fläche (Querschnitt des Kolbens 59 und des Kolbens
60 wird entsprechend der gewünschten Druckübersetzung gewählt.
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Der Kolben 59 unterteilt den Zylinder 57 in eine mit der Zuführungsleitung
61 verbundene Kammer 72.und eine mit einer Rücklaufleitung 62 verbundene Kammer
73. Der Ausgang der Rücklaufleitung 62 wird ebenfalls durch das Magnetventil 54
gesteuert. Der Zylinder 58 ist über eine Leitung 63 mit der Leitung 65 verbunden.
Zwischen dem Verbindungspunkt von Leitung 65 und Leitung 71 ist ein Rückschlagventil
66 vorgesehen, welches nur in Richtung zur Leitung 65 und damit zum Zylinder 33
durchlässig ist.
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In der ersten Phase, in der das Werkzeugunterteil 22 aus der geöffneten
Stellung in die geschlossene Stellung bewegt werden soll, befinden sich die Magnetventile
53 und 54 jeweils in der mit a bezeichneten Stellung. Der Zylinder 33 der Kolben-Zylinder-Einrichtung
24 ist dann mit der Druckmittelzufuhrleitung 52 und über diese mit der Druckmittelleitung
68 verbunden. Die obere Kammer 66 ist über die Leitung 67 mit der Rücklaufleitung
verbunden. Die Leitung 70 ist über die Leitung 62 mit der Kammer 73 verbunden, und
die Kamms 72 wird über die Leitung 61 mit der Rücklaufleitung verbunden. Durch das
über die Leitung 70 und die Leitung 62 zugeführte Druckmittel wird der Kolben 59
so weit nach links bewegt, daß der Kolben 60 gerade nicht mehr in den Raum 58 hineinragt.
Durch das über die Leitungen 68 und 52 in die Kammer 69 geführte Druckmittel wird
der Kolben 34 nach oben bewegt. Damit wird das Werkzeugunterteil 22 in die in Figur
3 gezeigte Stellung geführt. Sobald der Abstand zwischen Werkzeugoberteil 21 und
Werkzeugunterteil 22 einen vorbestimmten Wert annimmt - in dem in Figur 3 gezeigten
Beispiel maximal 5mm - wird der Grenzschalter 50 durch den Kurvenkörper 51 in seine
zweite Stellung umgeschaltet.
Der Grenzschalter betätigt dann die
in Figur 3 gezeigte Steuerung. Dadurch schalten die Ventile 53 und 54 jeweils in
die mit b bezeichnete Stellung um.Dadurch wird die Verbindung zwischen den Leitungen
68 und 52 gesperrt und der Ausgang von Leitung 67 geöffnet. Gleichzeitig wird die
Kammer 73 mit der Rücklaufleitung verbunden. Ferner wird die Leitung 70 über die
hintereinander geschalteten Leitungen 71,65 und 52 mit dem Zylinder 33 verbunden.
Jetzt wird der Kolben von dem unter normalem Pumpendruck in der Größenordnung von
70 bar stehenden Druckmedium beaufschlagt, und das WErkzeug schließt mit erhöhter
Druckkraft.
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Durch das Drossel- oder Druckzuschaltventil 55 wird der Druckübersetzer
56 verzögert erst dann wirksam, wenn sich Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil
vollständig berühren, d.h., wenn die Arbeitsstation geschlossen ist. Durch den Druckübersetzer
wird der Kolben 34 nach dieser Verzögerung über die Leitungen 63, 65 und 52 mit
einem Medium beaufschlagt, welches beispielsweise einen Druck von 250 bar hat.
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In diesem Moment wird dann die maximale Schließkraft erreicht.
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Durch das Rückschlagventil 66 wird die Pumpenseite gegen den Hochdruck
geschlossen.
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Beim Öffnen des Werkzeuges werden das Magnetventil 53 in die Stellung
c und das Magnetventil 54 in die Stellung a geschaltet. Durch das dadurch erfolgte
Entlasten des Zylinderraumes 69 und die Zufuhr von unter niederem Druck stehenden
Druckmedium in die Kammer 66 wird das Werkzeug in die geöffnete Stellung zurückbewegt.
Gleichzeitig wird der Kolben 59 in seine Alsgangsstellung nach links bewegt. Sobald
der Schließvorgang des Werkzeuges wieder beginnt, wiederholt sich der oben beschriebene
Zyklus. Die in Figur 3 gezeigte Stellung der Kolben und Ventile entspricht dem Zeitpunkt
kurz nach Betätigen des Grenzschalters 50.
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In der beschriebenen ersten Phase wird der Kolben 34 mit dem unter
Niederdruck stehenden Druckmedium beaufschlagt. Der Druck wird so gewählt, daß er
gerade ausreicht, das Werkzeugunterteil zu dem Werkzeugoberteil hin zu bewegen.
Sobald eine Bedienungsperson in den Schließweg zwischen den beiden Werkzeugteilen
hineingreift und mit dem sich in die Schließstellung bewegenden unteren Werkzeugteil
22 in Berührung kommt, kann die Bedienungsperson'den niederen Druck sofort überwinden,
so daß sich das Werkzeugunterteil nicht weiter in die Schließstellung bewegt. Eine
Verletzung wird dadurch ausgeschlossen.
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Erst nachdem das Werkzeugunterteil 22 nur noch einen vorbestimmten
Abstand von beispielsweise 1 mm von dem Werkzeugoberteil 21 besitzt, wird der Grenzschalter
50 in der oben beschriebenen Weise in seine zweite Stellung geschaltet und damit
die zweite Phase der Beaufschlagung mit unter hohem Druck stehenden Fluidmedium
erreicht.