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aSerpackungsmaschine mit Sicherheitsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zur Herstellung versiegelter
Packungen mit wenigstens einer Arbeitsstation aus Werkzeuqoberteil und Werkzeugunterteil,
die relativ zueinander bewegbar sind, und mit einer Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung
von Verletzungen beim Hineingreifen zwischen Werkzeusoberteil und Werkzeugunterteil.
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Das Vorsehen von Sicherheitsvorrichtungen bei Verpackungsmaschinen
ist allgemein bekannt. Solche Sicherheitsvorrichtungen sind in der Regel durch mechanische
Sperren gebildet, die ein Hineingreifen zwischen die Werkzeugteile verhindern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriehenen
Art zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß bei einem eventuellen Hineingreifen
zwischen die Werkzeughilçten
einer Arbeitsstation die Bewegung der
Werkzeugteile aufeinander zu sofort unterbrochen wird. In einer Weiterbildung der
Erfindung soll die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß die Sicherheitsvorrichtung
unüberbrückbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verpackungsmaschine der eintjangs beschriebenen
Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß an einem der
Werkzeugteile ein einen Schalter betätigendes Element vorgesehen ist, das in geöffneter
Stellung der Arbeitsstation über den Rand des Werkzeugteils in Richtung auf das
andere Werkzeugteil zu hervorsteht und in seiner auf den Pand des Werkzeugteils
zu bewegten Stellung über den eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Relativbewegung
der Werkzeugteile verbundenen Schalter so auslöst, daß die Relativbewegung der Werkzeugteile
aufeinander zu unterbrochen wird.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. on den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vakuuverpackungsmaschine,
bei der die eine Seitenwand abgenommen ist und die Arbeitsstation im Schnitt dargestellt
ist; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Vakuumverpackungsrnaschine der in Figur
1 gezeigten Ausführungsform entlang der Linie Il-Il; Fig. 3 die in Figur 2 gezeigte
Arbeitsstation in etwas vereinfachter Darstellung mit einem flydraulikschaltplan
für die Druckmittelzufuhr; Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine Arbeitsstation,
die mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ausgerüstet ist;
Fig.
5 eine Schnittansicht der in Figur 4 gezeigten Arbeitsstation, jedoch um 900 verdrehter
Schnittebene; und Fig. 6 ein Schaltschema eines Sicherheitskreises der Sicherheitsvorrichtung.
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Anhand der Figuren 1 und 2 wird zunächst eine Vakuunwrpackungsmaschine
beschrieben, auf die sich die Erfindung mit besonders Vorteil anwenden läßt.
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Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform einer Vakuumverpackungsmaschine
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 M.aschinenrahmen 4, 25 und gegen diesen hin- und herschiebbar verbunden.
Die Stangen 5, 18 werden von einer Vorschubzlindereinrichtung 11 aus einem Zylinder
12, einem Kolben 13, einer Kolben stange 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 in Figur 1 gezeigten Arbeitsstationen
handelt es sich um die Tiefziehstation 1, die Vakuumstation 2, die Schneidestation
3. Der Aufbau einer 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
73, 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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Die Arbeitsstationen 1 und 3 haben vom Prinzip her den gleichen Aufbau
wie die in Figur 2 gezeigte Arbeitsstation. 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 KolLen-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 derhinteieinander
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 Totpunkt des Bewegungsweges der Stange bis zum rechten Totpunkt 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 Druckmittelzuluhr 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 3 - 15 bar vorzugsweise
von 7 - 12 bar stehendes Fluidmedium zugeführt wird, und einer zu der unteren Kammer
69 des Zylinders 33 führenden Leitung 52 sowie ener 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 Kammr 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 Slsgangsstellung 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.
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In den Figuren 4 und 5 sind die einander entsprechenden Elemente der
Arbeitsstation mit denselben Bezugszeichen versehen wie in den Figuren 1 bis 3.
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Das Werkzeugunterteil 22 weist auf den nach außen offenen Seiten jeweils
ein als Leiste ausgebildetes Schalterbetätigungselement 74, 75 auf, das über den
oberen Rand des Werkzeugunterteils 22 hinaus in Richtung auf das Werkzeugoberteil
21 zu vorsteht.
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Die Leisten 74, 75 sind im Querschnitt L-förmig ausgebildet und sind
an der Außenwandung des Werkzeugunterteils 22 in senkrechter Richtung bewegbar geführt.
Die Führung erfolgt mittels in den Leisten angebrachter Langlöcher 76, die durch
dazu passende Zapfen 77 geführt werden. Die Leisten 74, 75 stützen sich über Druckfedern
78, 79 gegen eine am Fuß des Werkzeugunterteils angebrachte Stütze 80 bzw. 81 ab.
Dadurch werden die Leisten 74, 75 in ihrer Ruhestellung nach oben gedrückt und sind
gegenüber dem Werkzeugunterteil 22 en-tgegen der Spannung der Federn 78, 79 elastisch
nach unten bewegbar.
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Am Werkzeugunterteil 22 sind Schalter 82, 83 fest angebracht, die
jeweils von einer der Leisten 74, 75 betätigt werden. Die Schalter 82, 83 können
an den Zapfen 77 starr befestigt sein und über einen Stößel 84, 85 vom unteren Schenkel
der Leisten 74, 75 betätigt werden.
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In der in Figur 4 gezeigten Darstellung befinden sich die Schalter
82, 83 im geschlossenen bzw. betätigten Zustand. Durch Bewegung der Leisten 74,
75 gegenüber dem Werkzeugunterteil 22 nach unten werden die Stößel 84, 85 freigegeben,
so daß die Schalter in ihren nichtbetätigten bzw. geöffneten Zustand umgeschaltet
werden.
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Wie aus dem Schaltbild nach Figur 6 hervorgeht, besitzt jeder Schalter
82, 83 ein Paar Ruhekontakte 82a, 82b bzw. 83a, 83b,
die in der
in Figur 4 gezeigten Stellung der Leisten 74, 75 geschlossen sind. Die Schalter
82, 83 sind in Reihe geschaltet und liegen innerhalb enes Sicherheitskreises 86,
der mit einer Steuereinrichtung 87 verbunden ist, welche das Magnetventil 53 steuert.
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Die Steuervorrichtung 87 bewirkt bei Unterbrechung des Sicherheitskreises
durch Betätigung eines der Schalter 82, 83 eine sofortige Umsteuerung des Magnetventils
53 in seine mit c bezeichnete Stellung.
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Wenn beim Hineingreifen zwischen die geöffneten Werkzeugteile bei
hochfahrendem Werkzeugunterteil 22 eine Berührung zwischen einer der Leisten 74,
75 und dem hineingreifenden Körperteil zustande kommt, so wird dadurch die betreffende
Leiste gegenüber dem Werkzeugunterteil 22 nach unten gedrückt. Diese Stellung ist
in Figur 5 gestrichelt angedeutet. Dadurch wird der zugehörige Schalter betätigt,
der Sicherheitskreis wird unterbrochen, und es erfolgt eine sofortige Umkehrung
der Bewegungsrichtung der Kolben-Zylinder-Einrichtung 24 mittels des in seine Stellung
c gebrachten Magnetventils 53. Dadurch werden auch leichte Verletzungen völlig ausgeschlossen.
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In der fast vollständig hochfahrenden Stellung des Werkzeugunterteils
22 stoßen die Leisten 74, 75 mit ihrer Oberkante gegen die zwischen den Werkzeugteilen
befindliche Folie. Damit hierdurch das vollständige Schließen der Arbeitsstation
nicht verhindert wird, ist ein weiterer Schalter 88 mit Arbeitskontakten 88a, 88b
vorgesehen, der mit dem Werkzeugunterteil 22 starr verbunden ist und durch einen
mit dem Werkzeugoberteil 21 festverbundenen Anschlag 89 betätigt wird. Der Anschlag
89 ist so angeordnet, daß die Betätigung des Schalters 88 erfolgt, wenn der Abstand
von der Oberkante der Leisten 74, 75 zu dem Werkzeugoberteil 21 nur noch etwa 3
bis 5 mm beträgt, so daß ein Hineingreifen nicht mehr möglich ist. In der betätigten
Stellung des Schalters 88 werden seine Arbeitskontakte 88a, 88b überbrückt. Diese
Kontakte sind parallel zu der Reihenschaltung aus den Schaltern 82 und 83 geschaltet,
so daß der Sicherheitskreis unabhängig vom Zustand der Schalter 82, 83 immer dann
geschlossen ist, wenn der Schalter 88 betätigt ist.