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VERFAll REN ZUM FÜLLEN UND VERSCHLIESSEN
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VON VERPACKUNGEN Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Füllen und Verschließen von schlauchartigen Verpackungshüllen aus plastischerr Material
nlit past(isem Füllgut, bei dem nach Freigabe der I[ülle für den Füllvorgang der
Antrieb für die Verschließorgane abgebremst wird.
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Es ist bekannt, daß bei der herstellung von Portionswürsten Füllmaschinen
mit Verschließmaschinen derart elektrisch gekoppelt werden, daß nacli beendetem
Ausstoß der Portion in die schlaucllartige Verpaclalngsllülle ein Impuls an die
Verschließmaschine gegeben wird, worauf diese ihren Arbeitstakt durchführt. Bei
diesem schnüren zunächst die Verdrängersciierenpaare aus der geöffneten Ausgangsstellung
den Strang ein und werden anschließend gespreizt, wodurch ein Zopf der Verpackungshülle
gebildet wird. Um den Zopf werden sodann durch die von der gleichen oder einer synchron
laufenden Welle angetriebenen, aus Stempel und Matrize bestehenden Verschließwerkzeuge
zwei Verschlußklammern gesetzt und ggf. wird der Zopf durchtrennt. Nach dem Verschließvorgang
werden die Verdrängerscherenpaare wieder geöffnet und unter Entspreizen in ihre
Ausgangslage zurückgeführt. Die Bewegung der Verdrängerscherenpaare beim Einschnüren
und anschließendem Spreizen zur Bildung des nächsten Zopfes und die anschließende
Betätigung der Verschließwerkzeuge erfolgt aus dem Stillstand nach Abschluß des
Füllvorganges. hierbei werden die Verdrängerscherenpaare auf eine relativ hohe Betriebsgeschwindigkeit
beschleunigt.
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Nach dem Setzen der Verschlußklammern werden die Verdrängerscherenpaare
geöffnet und die Verschließorgane (Verdrängerscherenpaare und Verschließwerkzeuge)
aus dieser hohen Betriebsgeschwindigkeit
durch Abbremsen in geöffnetem
Zustand der Verdrängerscherenpaare zum Stehen gebracht, während der nächste Füllvorgang
erfolgt. Durch das an dieses Anhalten anschließende Wiederanfahren ergibt sich eine
ins Gewicht fallende Verlustzeit bei jedem Arbeitstakt der Verschließmaschine, vor
allem dann, wenn erst - wie das in der Flegel der Fall ist - nach beendetem Füllvorgang
der von der Füllmaschine kommende Impuls für die Betätigung der Verschließorgane
gegeben wird.
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Diese Beschleunigung der Verdrängerscherenpaare aus dem Stillstand
in die relativ hohe Betriebsgeschwindigkeit ist aber nicht nur sehr zeitaufwendig,
sie beansprucht vielmehr auch Kupplung und Bremse des Antriebs der Verschließorgane
ganz erheblich. Die pro Arbeitstakt auftretende Verlustzeit macht sich besonders
bei schnell laufenden Maschinen mit hoher Taktzahl bemerkbar, etwa bei Taktzahlen
im Bereich von 120 bis 140 Jortionen/min., da dort diese Verlustzeit dann 120 bis
140 mal pro Minute anfällt.
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Bei mechanisch gesteuerten Füllmaschinen kann der Impuls zum Auslösen
des Arbeitstaktes der Verschließmaschine zwar vor beendetem Füllvorgang gegeben
werden so daß die beschriebene Verlustzeit dadurch verringert wird. Diese Leistungssteigerung
bei mechanisch gesteuerten Füiimaschinen (diskontinuierlichen Füllmaschinen) tritt
zwar ein, kann aber nur zu einem kleinen Teil ausgenutzt werden, da die Verschließmaschinen
zum allergrößten Teil mit kontinuierlich arbeitenden Fülimaschinen kombiniert werden,
die eine Impulsgabe vor vollendetem Ausstoß nicht zulassen. Ferner tritt der Vorteil
bei diskontinuierlichen Füllern nur dann ein, wenn die Geschwindigkeit der Verschließmaschine
jeweils der Portionsgröße angepaßt wird. Außerdem ist eine nennenswerte Leistungssteigerung
hierdurch aber höchstens bei
kleinen Kaliber möglich, da dieser
Impuls nicht sehr lange vor Abschluß des Fidivorgangs abgegeben werden kann, weil
sonst die Gefahr besteht, daß die bereits den Einsehnürvorgang durchführenden Verdrängerscherenpaare
auf die sich noch füllende Wurst auftreffen, wodurch die Wursilülle beschädigt wird
und der ProduktioIlsvorgang unterbrochen werden muß.
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Einer an sich denkbaren Leistungssteigerung, also eine 1Jrhollung
der Talctzahl der kombinierten Füll- und Verschließmaschine durch eine einfache
Anhebung der Betriebsgeschwindigkeit über die erwähnten 120 bis 140 Portionen/min.,
sind mechanische Grenzen aufgrund der dann auftretenden sehr großen Massenbeschleunigungen,
insbesondere beim Antrieb der Verschließorgane, gesetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit dem trotz der aufgezeigten konstruktiven Grenzen
erheblich mehr Portionen gleichen Füllgewichtes pro Zeiteinheit als bisher hergestellt
werden können, wobei dieses Füllgewicht entsprechend der Einstellung der Füllmaschine
von Wurststrang zu Wurststrang variabel sein soll.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß während
des Füllvorgangs der Antrieb der Verschließorgane bei der jeweiligen Portionsgröße
nur soweit abgebremst wird, daß er nicht zum Stillstand kommt.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme, den Antrieb der Verschließorgane nicht
mehr wie bisher während eines jeden Arbeitstaktes beim Füllen der jeweiligen Portion
bis zum völligen Stillstand abzubremsen, sie vielmehr auf eine Geschwindigkeit vorzugsweise
deutlich
größer als Null zu halten, erbringt den Vorteil, daß die
Zeit zum Beschleunigen der Verschließorgane auf die übliche Betriebsgeschwindigkeit
und damit für das Schließen der Verdrängerscherenpaare, also die vorstehend erläuterte
Verlustzeit, wesentlich gegenüber der bisher pro Arbeitstakt erforderlichen Verlustzeit
verringert wird. Somit steht bei gleicher Taktzahl wie bisher mehr Zeit für den
Füllvorgang zur Verfügung. Diese zusätzliche Zeit kann auf zweierlei Weise genutzt
werden : entweder können erheblich mehr Portionen gleichen Gewichtes wie bisher
pro Zeiteinheit oder es kann die gleiche Anzahl von Packungen, jedoch mit entsprechend
größerem Gewicht, hergestellt werden.
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Der grundlegende Vorteil der Erfindung besteht also darin, daß pro
Zeiteinheit erheblich mehr Füllgut als bisher portionsweise abgepackt werden kann.
Vorteilhaft wird die Erfindung bei l>ortionswürsten ab etwa loo g angewandt,
bei denen z. ß. die Anzahl der gefüllten und verschlossenen Würste von 140 auf 190/min.
gesteigert werden konnte. Das erfindungsgemäße Verfahren ist infolge des nicht mehr
erforderlichen Stillstandes und Wiederanfahrens auch schonender für I(upplung und
Bremse des Antriebs der Verschließorgane.
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Eine vergleichsweise einfache Anpassung der jeweils erforderlichen
Abbremsung des Antriebs im Verhältnis zur gewünschten Portionsgröße oder zum Portionsgewicht
der zu erzeugenden Packungen ergibt sich dann, wenn gemäß der Erfindung die Abbremsung
durch eine elektro-magnetische Bremse erfolgt, deren Anpassung an die jeweilige
Portionsgröße über einen in den Stromkreis der Bremse geschalteten Regelwiderstand
erfolgt. Dieser Regelwide rstand
kann auch über eine Steuerkurvenscheibe
in Verbindung mit einem Initiator in Anpassung an das gewünschte I3remsverhalten
gesteuert werden. Es liegt weiterhin im Rahmen der Frfindung, die Anpassung der
Abbremsung an die jeweilige I'ortionsgr(iße sowie die daran anschließende Beschleunigung
von der Füllmaschiiie mit einem elektrischen Steuerkreis über einen Gleichstrom-Nebenschluß-Motor
durchzuführen.
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Die Anspassung der Abbreiiisung an die jeweilige Portionsgröße kann
auch über einen Bremsmotor vorgenommen werden, der über eineii Nocken auf der Ilauptwelle
gesteuert wird.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand der schematischen Zeiciinung
näher erläutert. hierbei zeigen: Fig. 1 ein Geschwindigkeitsdiagramm zweier aufeinander
folgen -der Arbeitstakte herkömmlich angetriebener Verschließorgane einer Kombination
aus Füll- und Verschließmaschine; Fig. 2 die zeitliche Zuordnung der einzelnen Arbeitsschritte
der Verschließorgane zu den Arbeitstakten nach F'ig. 1; Fig. 3 ein Geschwindigkeitsdiagramm
zweier aufeinander folgender Arbeitstakte von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
angetriebenen Verschließorganen der gleichen Kombination aus Füll- und Verschließmaschine
wie nach Fig. 1 unter Anwendung einer elektromechanischen Bremse; Fig. 4 ein Geschwindigkeitsdiagramm
zweier aufeinander folgender Arbeitstakte des erfindungsgemäßen Verfahrens wie in
Fig. 2
unter Anwendung eines über einen Steuerkreis geregelten Gleichstrom-Nebenschluß
-Motors als Antriebsaggregat der Verschließorgane; Fig. 5 die zeitliche Zuordnung
der einzelnen Arbeitsschritte der Verschließorgane zu den Arbeitstakten nach Fig.
3 und 4.
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In den Fig. 1, 3 und 4 ist auf der Ordinate jeweils die Arbeitsgeschwindigkeit
der Verschließorgane ausgedrückt in Umdrehungen der Antriebswelle pro Minute angegeben,
auf der Abszisse ist die während zweier Arbeitstakte jeweils benötigte Zeit für
die einzelnen Arbeitsschritte wiedergegeben.
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Gemäß Fig. 1 werden bei den herkömmlichen Verfahren zum Füllen und
Verschließen von Packungen die Verschließorgane zu Beginn eines jeden Arbeitstaktes
von der Geschwindigkeit Null auf die Arbeitsgeschwindigkeit U max beschleunigt.
Während dieser Beschleunigung führen die Verdrängerscherenpaare der Verschließmaschine
eine Bewegung zum Einschnüren der schlauchartigen Verpackungshülle aus. Dieser Einschnürvorgang
wird noch eine kurze Zeit fortgesetzt, nachdem die Arbeitsgeschwindigkeit Umax erreicht
ist.
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Nach Beendigung des Einschnürens kommt es dann, vgl. Fig. 2, zum Spreizen,
Setzen der Verschlußklammern und anschließendem Öffnen der Verdrängerscheren. Während
der Öffnungsbewegung wird der Antrieb der Verschließorgane, nämlich Welle, Kurvenantrieb,
Verbindungsgestänge und Verschließhebel, - und mithin auch die Verdrängerscherenpaare
- bereits wieder abgebremst. Mit Beginn der Abbremsung setzt auch das Entspreizen
der Verdrängerscherenpaare ein, das anschließend bei Erreichen der Arbeitsgeschwindigkeit
Null
des Aiiti'iebs der Versciiließorgane beendet ist. I)er anschließende Stillstand
der Verschließorgane mit den geöffnieten Vei'dräiigerscherenpaaren ist notwendig,
um eine Packung, z. 13. eine Wurst, bestimmter I>ortionsgriiße füllen zu kijnnen.
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Sobald der I'üllvorgang beendet ist, wird die Verscllließlllaschine
von der Füllmaschine angesteuert, so daß sie einen neuen Arbeitstakt zum Füllen
und Verschließen einer Portionspackung ausführt, wie dies vorstehend beschrieben
wurde.
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In der Fig. 2 sind die vorstehend beschriebenen, aufeinanderfolgenden
Arbeitsschritte eines jeden Arbeitstaktes der Verschließorgane in ihrer Zuordnung
zur Drehzahl, also zur Arbeitsgeschwindigkeit, ihrer Antriebswelle, wie sie in Fig.
1 dargestellt ist, gezeigt. I)abei ist die hinsichtlich der Ilöhe unterschiedliche
Auftragung der einzelnen Arbeitsschritte zueinander unbeachtlich; sie erfolgte lediglich
aus Gründen der besseren Darstellung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
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Die einzelnen Arbeitsschritte sind die gleichen wie beim bekannten
Verfahren nach Fig. 1 und 2. Gemäß der Erfindung erfolgt die Abbremsung des Antriebs
der Verschließorgane beim Entspreizen jedoch nicht mehr auf die Geschwindigkeit
Null, also in den Stillstand, sondern nur auf einen Wert vorzugsweise deutlich größer
als Null, vgl. Ordinate der Fig. 3 und 4. Dabei steht die für Würste ab einer Portionsgröße
von etwa loo g erforderliche Füllzeit aber dennoch zur Verfügung. Bei Beginn des
nächsten Arbeitsganges muß derAntrieb der Verschließorgane sodann nur noch von dieser
verringerten Geschwindigkeit auf die Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt werden,
was erheblich zeitsparender ist als die entsprechende bisherige Beschleunigung vom
Stillstand aus, wie ein Vergleich
des Arbeitsschrittes "Einschnüren"
nach Fig. 2 mit dem nach Fig. 5 ergibt. Auch in Fig. 5 ist die Zuordnung der aufeinanderfolgenden
Arbeitsschritte der Verschließorgane - und zwar nach deixjerfindungsgeinäßen Verfahren
- zur Drehzahl ihrer Antriebswelle gemäß Fig. 3 uiid 4 gezeigt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, beansprucht das Beselileunigen des
Antriebs der Verschließorgane von der Geschwindigkeit UNull auf U die Zeit t1, beispielsweise
von etwa loo hlilliselcunden.
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iiiax Demgegenüber ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die Zeit
Mr das Beschleunigen des Antriebs der Verschließorgane - nunmehr von der Geschwindigkeit
U auf U - wesentlich geringer, e max beispielsweise etwa 20 ms = t2, was zur Folge
hat, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Zugrundelegung gleicher Portionsgrößen
wie bei dem zum Vergleich stehenden bisherigen Verfahren nach Fig. 1 weniger Zeit
pro Arbeitstakt beansprucht wird, nämlich tl - t2 = t3, nach dem gewählten Beispiel
etwa 8o ms.
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Die Zeit t3 wird also gemäß der Erfindung bei jedem Arbeitstakt gespart;
wenn somit bisher etwa 120 Würste pro Minute abgepackt wurden, so können nunmehr
gemäß der Erfindung etwa 142 Würste hergestellt werden.
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Die in Fig. 3 gezeigte Abbremsung und deren Anpassung wurden mit einer
elektro-magnetischen Bremse in Verbindung mit einem regelbaren Widerstand in der
Bremsleitung erreicht.
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Optimal kann dieses Abbremsen und Beschleunigen gemäß Fig. 4 jedoch
mit einem beispielsweise über einen elektrischen Steuerkreis gesteuerten Gleichstrom-Nebenschluß
-Motor erfolgen. Die Übergangszustände von der Arbeitsgeschwindigkeit in den Abbremsvorgang
und
anschließend wieder in den Beschleunigungsvorgang sowie in die da ran anschließende
Arbeitsgeschwindigkeit k(jnnen hierbei besonders gut an die Betriebsparameter der
Verschließmaschine angepaßt werden. Dieser elektrische Steuerkreis kann auch ein
Mikroprozessor sein.