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Heißsiegelvorrichtung für Banderoliermaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Heißsiegelvorrichtung für Banderoliermaschinen,
bestehend aus zwei Klemmbackenpaaren, deren Klemmbacken jeweils auf gegenüberliegenden
Seiten einer doppelt liegenden Folienbahn angeordnet sind, wobei mindestens die
Klemmbacken auf einer Seite beweglich angeordnet sind und mit auf der einen oder
der anderen Seite vorgesehenen dauerbeheizten Siegelbacken sowie mit zwischen beiden
Klemmbacken auf einer der Seiten beweglich gelagertem Trennorgan.
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Eine derartige Heißsiegelvorrichtung ist aus der DT-OS 21 65 103 bekannt.
Obwohl dort von einer Schweißvorrichtung
gesprochen wird, ist doch
davon auszugehen, daß nach dem Heißsiegelverfahren gearbeitet wird. Für das Schweißen
werden wesentlich höhere Temperaturen benötigt, als für das Heißsiegeln. Letzteres
Verfahren benötigt andererseits mehr Platz. Insbesondere liegen die Siegelbacken
in größerem Abstand von der Packung, so daß Probleme bezm Straffbanderolieren auftreten.
Das Siegelverfahren erlaubt aber wegen der niedrigeren Arbeitstemperaturen eine
schnellere Kühlung der Siegelnähte und damit eine höhere Taktzahl. Um die Taktzahl
weiter zu erhöhen, hat man schon mit impulsbeheizten Siegelbalken gearbeitet, um
das ständige Aufheizen der in der Umgebung der Siegelbacken liegenden Bauteile zu
verringern. Die dazu erforderlichen Impulsdrähte bzw.
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Impulsbänder haben jedoch gegenüber dauerbeheizten Siegelbalken eine
geringere Lebensdauer. Die bekannte Siegelmaschine arbeitet daher mit einem vergleichsweise
großem Abstand der Klemmelemente und damit einem großen Luftspalt zwischen den Klemmelementen
und der Siegelbacke auf der Packungsseite. Mit dieser Ausbildung ist es aber unmöglich,
insbesondere kleine Packungen unter Verwendung von herkömmlicher Polyäthylenfolie
straff zu banderolieren. Die bekannte Vorrichtung arbeitet daher mit einer wesentlich
teureren Dehnfolie. Nach dem Öffnen der Klemmbacken erweitert sich der Umfang der
Folienbanderole um den doppelten Abstand der Packungssiegelbacken von der Packung
in der Vorrichtung. Es ist klar, daß diese Entlastung beim Zurückspringen
der
Banderole für große Packungen nicht so ins Gewicht fällt, wie bei dünnen Stangenpackungen.
Gerade hierbei kommt es darauf an, daß der Straffheitsgrad der Banderole nach dem
Öffnen der Klemmbacken nicht wieder verlorengeht.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Heißsiegelvorrichtung mit
hoher Taktfolge geschaffen werden, mit der es möglich ist, eine Packungsflachnaht
der Folienbanderole möglichst nahe an der Packung zu bilden.
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Die Erfindung besteht darin, daß die beiden Siegelbacken als schmale
Stege an einem gemeinsamen Siegelbalken ausgebildet sind und durch eine niedrige,
schmale Nut mit einer zum Eindringen des Trennorgans gerade ausreichender Tiefe
und Breite voneinander getrennt sind und daß der Siegelbalken an einem parallelen
Tragbalken mittels mindestens zweier Stützen abgestützt ist, von denen mindestens
eine eine Relativverschiebung beider Balken in Balkenlängsrichtung zuläßt.
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Gemäß der Erfindung ist der Siegelbalken das einzige beheizte Element,
das eine möglichst geringe Masse aufweist und daher auch nur eine minimale Wärmeabstrahlung
hat. Der Siegelbalken ist an einem Tragbalken gelagert, und wegen der großen Länge
des Siegelbalkens ist für eine Wärmedehnung
gesorgt, welche ein
Verformen des Siegelbalkens ausschließt. Vorzugsweise ist der Siegelbalken, der
mit wariliebeständigen Kunststoffstreifen ausgestattet ist, am Tragbalken mittels
leicht lösbarer Rastverbindungen befestigt, um ihn unter Vermeidung eines längeren
Stillstandes dei Maschine kurzfristig austauschen zu können.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß der Tragbalken in einem Gestell
zwischen einer Funktionsstellung und einer Ruhestellung beweglich angeordnet ist
und daß der Siegelbalken am Tragbalken rechtwinklig zur Balkenlängsachse zwischen
Anschlägen kippbar oder verschiebbar gelagert ist und daß eine Feder vorgesehen
ist, die den Siegelbalken in dessen letztem Bewegungsabschnitt vor Erreichen der
Siegelstellung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung in Anlage an ein ortsfestes Widerlager
drückt. Dank dieses Merkmals wird erreicht, daß der Siegelbalken in der Ruhestellung
sich in maßgeblichem Abstand von der Siegelzone befindet und dami-t in diesem Bereich
keine Aufheizung bewirkt, weswegen auch die Abkühlung schneller möglich ist, was
sich unnittelbar auf die Erhöhung der Taktzahl auswirkt. Der Siegelbalken muß jedoch
wegen der hohen Taktzahl schnell bewegt werden, wozu es sorgfältiger Führungen bedarf,
da der Siegelbalken auf Bruchteile eines Millimeters genau Siegelzonen treffen muß.
Alle die Führungen, die mit dem Siegelbalken jedoch in Berührung stehen, würden
sich während des Betriebes aufheizen. Erfindungsgemäß wird jedoch nicht der Siegelbalken,
sondern
der Tragbalken bei seiner Hin- und Herbewegung geführt und die genaue Funktionsstellung
des Siegelbalkens übernimmt erst am Ende des Aufwärtshubes eine Feder, die bis dahin
nicht mit dem Siegelbalken in Berührung stand und die nun den Siegelbalken geringfügig
relativ zum Tragbalken kippt und an eine ortsfeste Fläche anlegt, die sich unmittelbar
im Klemmbackersbereich befindet. Diese ortsfesten Anlage flächen werden durch schmale
wärmebeständige Kunststoffstreifen gebildet, so daß auch während dieser kurzzeitigen
Anlageperioden wenig Wärme auf die Klemmbacke übertragen wird.
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Anhand der Zeichnung, diimin Ausführungsbeispiel darstellt, sei die
Erfindung näher beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der neuartigen Siegelvorrichtung,
Fig. 2 eine Querschnittansicht der Siegelvorrichtung mit in Funk-tionsstellung befindlichem
Siegelbalken, Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 2, jedoch mit in Ruhestellung
befindlichem Siegelbalken, Fig. 4 eine vergrößerte Detail-Schnittansicht mit Darstel--lung
des doppelt wirkenden Kühlsystems für beide Flachsiegelnähte, Fig. 5 eine Vorderansicht
eines Details der Kühleinrichtung gemäß Fig. 4,
Fig. 6 eine Längsschnittansicht
der Lagerung des Siegelbalkens in größerem Maßstab und Fig. 7 eine Draufsicht auf
ein Lagerungsdetail des Siegelbalkens.
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In einem nicht weiter dargestellten Gestell befinden sich zwei Vertikalführungen
10, in welchen ein Tragbalken 12 höhenverschiebbar gelagert ist. Der Tragbalken
12 ruht an seinen Enden frei aufliegend auf mit Dämpfungspolstern 14 versehenen
Kolbenstangen 16 von Druckluftzylindern 18.
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Nicht dargestellte Federn, insbesondere Schraubenfedern -drücken den
Tragbalken 12 auf die Kolbenstangen 16 und stützen sich ihrerseits an passender
Stelle am Gestell ab.
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Der Arbeitshub des Tragbalkens 12 wird durch Balkenvorsprünge 20 bestimmt,
die an Anschlägen 22 des Gehäuses anschlagen. Diese Anschläge 22 bestehen aus konterbaren
Gewindestücken, so daß eine Nachstellung möglich ist. Der Abwärtshub des Tragbalkens
12 wird von den schon beschriebenen Druckfedern bewirkt.
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Am Tragbalken 12 ist der Siegelbalken 24 ausschließlich durch drei
Stützen 26 gelagert. Die mittlere Stütze 26 fixiert den Siegelbalken 24 in Längsrichtung,
während die beiden außenliegenden Stützen 26 zur Kompensation der Wärmedehnung am
Tragbalken 12 längsverschiebbar geführt sind.
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Alle StUtzen 26 haben in den Längsschlitzen bzw. der Bohrung
von
am Tragbalken 12 befestigten Platten 28 ein geringes Querspiel, so daß der Siegelbalken
sich quer zu seiner Längsrichtung in horizontaler Richtung geringfügig bewegen kann.
Federn 30 halten die Stützen 26 in der Vertikalstellung. Führt der Tragbalken 12
aber seinen Arbeitshub aus, so gelangt während der letzten Bewegungsstrecke der
Siegelbalken 24 unter Einwirkung von zwei ortsfesten Federn 32 durch Relativverlagerung
zum Tragbalken 12 in Anlage an zwei ortsfeste Kunststoffstreifen 34, womit die exakte
Funktionsstellung des Siegelbalkens in der Siegelstellung gewährleistet ist. Die
Kunststoffstreifen 34 haben nur eine Stärke von ca. 0,3 bis 0,5 mm. Sie sind in
den Figuren zur besseren Veranschaulichung übertrieben dick dargestellt.
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Die Feder 32 gleitet ebenfalls auf einen Kunststoffstreifen am Siegelbalken
24 auf. In der so definierten Siegelstellung tritt zwar eine geringe Wärmeübertragung
durch Wärmeleitung an ortsfeste Bauteile auf, jedoch ausschließlich auf wenige Flächen
von geringer Größe, die dazu noch ein geringes Wärmeleitvermögen aufweisen. Sobald
der Siegelvorgang beendet ist, tritt der Siegelbalken außer Berührung mit den gehäusefesten
Leisten 34 und den Federn 32, so daß eine weitere Wärmeübertragung durch Wärmeleitung
unterbunden ist.
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Fig. 2 und 3 veranschaulichen einen oberen Klemmbalken 36 mit zwei
im Abstand angeordneten Klemmbacken 38, 40, zwischen denen ein Trennmesser 42 beweglich
geführt ist. Die beiden
außenliegenden Bereiche der oberen Klemmbacken
38, 40 wirken jeweils mit unteren Klemmbacken 43, 44 zusammen, um die doppelt liegende
Folienbahn F an zwei im Abstand liegenden Zonen nach einem erfolgten Straffziehvorgang,
der hier nicht weiter beschrieben ist, festzuklemmen. Die beiden einander zugewandten
innenliegenden Abschnitte der oberen Klemmbacken 38, 40 wirken mit zwei Siegelbacken
des Siegelbalkens 24 zusammen, die an im Abstand angeordneten Stegen 46, 48 gebildet
sind, welche durch eine schmale Nut voneinander getrennt sind.
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Wie sich aus Fig. 2 ergibt, befindet sich die Siegelbacke des Steges
48, welche die Packungsflachnaht bildet, extrem dicht an der Packung P und zwar
liegt der Abstand dieser Siegelbacke von der benachbarten Packungskante in der Größenordnung
von ca. 1 mm. Der Abstand wird nämlich bestimmt von der Dicke des Kunststoffstreifens
34, der höchstens 0,5 mm beträgt und der Breite des wirksamen Bereiches der benachbarten
Klemmbacke.
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Der-in Einschubrichtung der Packung P gesehen - vorn liegende untere
Klemmbalken 43 ist L-förmig ausgebildet und an seinem Vertikalschenkel 50 ist innenseitig
ein Winkelblech 52 befestigt, das mit dem L-förmigen Klemmbalken 43 einen Kühlluftkanal
54 begrenzt. Das vordere Ende des horizontalen Schenkels 56 des Klemmbalkens 43,
welcher die eigentliche
Klemmbacke bildet, ist an seinem inneren
vorderen Ende abgeschrägt. Diese Schrägfläche bildet zusammen mit einer Schrägfläche
58 des Winkelbleches 52 eine sich im Querschnitt verjüngende Auslaßdüse, die über
die gesamte Breite des Klemmbalkens reicht. Das Winkelblech 52 endet in geringem
Abstand am Ende des Horizontalschenkels des Klemmbalkens 43 unter Dildung eines
schmalen Luftaustrittsspaltes 60, der sich unmittelbar benachbart der Vorhang-Flachnaht
der Folien befindet, um diese wirksam zu kühlen. Außerdem sind am Winkelblech 52
in Abständen halbkreisförmige Ausnehmungen 64 vorgesehen, die ein Kühlluftsystem
bilden, das aus Kühlluftstrahlen 66 besteht, die die Packungs-Doppelflachnaht 68
kühlen. Auf diese Weise wird mittels einer L-Klemmbacke in Verbindung mit einem
einzigen Winkelblech ein doppelt wirkendes Kühlluftsystem geschaffen, das zwei verschiedene
Kühlzonen entsprechend den beiden Siegelnähten 62, 68 mit Kühlluft versorgt.
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Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen Einzelheiten der Lagerung des Siegelbalkens
24 am Tragbalken 12. Jede der Stützen 26 besteht-aus einem Siegelbalkenbolzen 70
und einem Tragbalkenbolzen 72, die beide koaxial angeordnet sind und durch eine
Kupplungsmuffe 74 miteinander starr aber lösbar verbunden sind. Alle Siegelbalkenbolzen
70 sind im Siegelbalken 24 zur Einzel-Höhenjustierung verschraubbar und konterbar
aufgenommen. An ihren unteren Enden befindet sich eine
Ringnut
76, in welcher eine Rastkugel 78 einrastet, die mittels einer nicht dargestellten
Feder in einem Schraubbolzen 80 vorgespannt ist. Der Siegelbalken kann somit mittels
eines einzigen leichten Schlages nach oben aus den Rastverbindungen gelöst werden
und nach oben herausgenommen werden und dann durch einen neuen Stgelbalken ersetzt
werden. Das Auswechseln des Siegelbalkens ist in gewissen Abständen nötig, weil
die Siegelflächen aus Kunststoffstreifen 82 bestehen, die einem gewissen Verschleiß
ausgesetzt sind.
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Die Siegelbalkenbolzen 70 sind also in den Kupplungsmuffen 74 unbeweglich
arretiert. Die Kupplungsmuffen haben ebene untere Stirnflächen, die sich auf den
oberen ebenen Flächen der Befestigungsplatten 28 des Tragbalkens 12 abstützen. In
dieser Stellung werden die Kupplungsmuffen mittels der Tragbalkenbolzen 72 gehalten,
welche als Zugbolzen. ausgebildet sind und an ihren oberen Enden jeweils einen Kopf
84 tragen, der sich an einer Bohrungsverengung der Kupplungsmuffe 74 abstützt, wobei
der Bolzen 72 wackelfrei in der Kupplungsmuffe liegt. In der mittleren Befestigungsplatte
28 ist eine Bohrung 86 vorgesehen, durch die der Bolzen 72 hindurchgeführt ist,
der an seinem unteren Ende einen Fuß 88 aufweist, an welchem sich eine Feder 90
abstützt, deren oberes Ende gegen eine Platte 92 drückt, die sich ihrerseits an
der Bodenfläche der Befestigungsplatte 28 anlegt. Der Außendurchmesser des Bolzens
72 im Bereich der Befestigungsplatte
28 ist geringfügig kleiner
als der Innendurchmesser der Bohrung 86, und zwar um ein Maß, das ein Bruchteil
eines Millimeters beträgt, jedoch ausreicht, um eine Kippbewegung des Siegelbalkens
24 (in Fig. 6 rechtwinklig zur Papierebene) zuzulassen, derart, daß sich der Balken
24 dank der Federn 32 an den Bezugsflächen 34 anlegt. Tritt diese Kippbewegung auf,
so hebt sich die Kupplungsmuffe an einer Seite von der Befestigungsplatte ab, stellt
sich also schräg, wodurch die Feder 90 gespannt wird. Diese Feder bewirkt also eine
Rückstellung des Siegelbalkens in die Vertikalstellung, sobald der seitliche Druck
der Federn 32 aufhört.
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Die beiden äußeren Tragbalkenbolzen 72 sind nicht in Bohrungen 86,
sondern in Längsschlitzen 87 verschiebbar gelagert, so daß sie in Richtung der Doppelpfeile
sich in Längsrichtung verschieben können, entsprechend den jeweiligen Wärmedehnungen
des Siegelbalkens 24 relativ zum Tragbalken 12. Die Breite der Längsschlitze 87
entspricht dem Durchmesser der Bohrung 86.
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Die Kupplungsmuffen 74 können aus einem Material mit schlechten Wärmeleiteigenschaften
hergestellt sein und es kann noch zwischen den beiden Bolzen 70, 72 jeweils eine
Wärmeisolierzone, z.B. unter Einlage eines Wärmeisolierstückes gebildet werden,
um den Wärmeabfluß vom Siegelbalken auf den Tragbalken möglichst gering zu halten.