DE3106845A1

DE3106845A1 - "verfahren zum herstellen einer verpackungseinheit aus mehreren gestapelten teilen durch umwickeln mit einer streckfolienbahn"

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Publication number: DE3106845A1
Application number: DE19813106845
Authority: DE
Inventors: Joseph R. 40223 Louisville Ky. Lancaster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1981-02-24
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2069967A; CA1135171A; DE3106845C2; GB2069967B

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER ■ D 4300 ESSEN 1 · A,(S!PU(fJRSTEiN X ι JELr .(02 Vt) 4126 Seite _ c±<- L

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Joseph R. Lancaster ■ I 403 Turnstile Trace, Louisville, Kentucky 40223, V.St.A.

Verfahren zum Herstellen einer Verpackungseinheit aus mehreren gestapelten Teilen durch Umwickeln mit einer Streckfolienbahn

Üblicherweise wird mehrteiliges Verpackungsgut zum Transport in Kartons oder Kisten verpackt. Das mehrteilige Verpackungsgut wird in der Regel in einem Wellpappenkarton gestapelt und in Packpapier verpackt, dessen Enden verklebt oder umwickelt sind. Eine andere Möglichkeit zum Transport von gestapeltem mehrteiligen Verpackungsgut besteht darin, das Verpackungsgut in eine Hülle aus Schrumpffolie einzusetzen und durch Schrumpfen der Folie unter Wärmeeinwirkung eine Verpackungseinheit zu bilden. Die Verwendung von Schrumpffolie ist in den US-PS'n 3 793 798; 3 626 654; 3 590 und 3 514 920 beschrieben. Eine Erörterung dieser Technik findet sich in der US-PS 3 867 806.

Die Erfindung stellt ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Einschlagen bzw. Verpacken mehrerer gestapelter Verpackungsgutteile zu einer Verpackungseinheit unter Verwendung einer einzigen Bahn aus gestrecktem Verpackungsmaterial zur Verfügung, das eine besondere Wickelform auf dem Verpackungsgut erhält, wodurch der Inhalt des Verpackungsguts atmen kann.

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Bei Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit anderen, gegenwärtig verwendeten Verfahren zum Verpacken von Produkten in Wellpappenkartons ergibt sich angesichts der Kosten der Wellpappenkartons eine enorme Kostenersparnis zugunsten der Erfindung. Darüberhinaus verwendet die Erfindung Streckfolienmaterial, das billiger als Netz- bzw. Flechtmaterial oder eine perforierte Streckfolienbahn ist und außerdem das Verpackungsgut von außen sichtbar macht, was bei einer Verpackung in Packpapier oder Wellpappe nicht möglich ist. Außerdem kann das Verpackungsgut "atmen". Dieses Merkmal ist besonders dann erwünscht, wenn lebendes Gut verpackt und transportiert wird. Über die Möglichkeit der Luftdurchlässigkeit hinaus benötigen viele zum Transport bestimmte Produkte eine besondere Beobachtung zur Produkterhaltung. Von besonderer Bedeutung sind Produkte, welche gekühlt werden müssen, ferner heiß hergestellte und verpackte Produkte, die ohne Ansammlung von Feuchtigkeit bei Umgebungstemperatur abkühlen müssen, wie z. B. Backwaren, chemisch behandelte Stoffe, welche die Chemikalien vor dem Verkauf freisetzen müssen, z. B. chirurgische Handschuhe, Anästhetika, rasch verpackte und gekühlte Produkte, z. B. Speiseeis, Joghurt und gefrorener Truthahn. Viele Hersteller und Transportunternehmen für derartige Produkte benötigen ein Verfahren zum Vereinigen von palettiertem Verpackungsgut, wobei die Belüftungs- und Atmungseigenschaften erhalten bleiben müssen. Die Herstellung derartiger Produkte ist wirkungsvoller, wenn das palettierte Gut unmittelbar neben der Produktionsstraße verpackt wird, bevor die Temperatureinstellung und die Freigabe von Gas und Feuchtigkeit stattfindet. Aufgrund der diesen besonderen Herstellungsoperationen anhaftenden Probleme waren bisher nur wenige bestimmte Verfahren zur Vereinigung des Verpackungsguts annehmbar.

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Verschiedene Verfahren, welche die erforderlichen Eigenschaften der Transportfähigkeit und des Luftaustauschs gewährleisteten, hatten erhebliche Probleme.

Einige Hersteller verwenden vertikale Stahl- oder Kunststoffbänder zur Vereinigung bzw. Verpackung des Produkts. Die beim Vereinigen bzw. Zusammenhalten durch Bänder entstehenden Probleme liegen in der Notwendigkeit kostspieliger Kantenschützer, der Gefahr der Durchbiegung oder des Aufschnappens und damit der Verletzungsgefahr für den Packer beim Anbringen des unter hoher Spannung stehenden Materials auf dem Verpackungsgut sowie in der dabei stets vorhandenen Gefahr des Schrumpfens der Kartons und der Auswölbung der Seiten oder der normalen Vibrationen, wodurch sich die Bänder lösen können und das mehrteilige Gut aus dem Gebinde freikommt.

Kleben ist ein alternatives Verfahren für verschiedene Einsatzfälle; jedoch ist das Kleben für den Kunden unbefriedigend, da beim Abnehmen von Kartons oder Beuteln aus der Verpackungseinheit ungewollt zusätzliche Kartonlagen herausgerissen oder gekippt werden können. Wenn auch Klebstoff ein billiges Material ist, so macht er doch Zwischenlagen aus besonders festem und kostspieligem Verpackungsmaterial zur Produktorientierung erforderlich.

Wegen Fehlens von Verpackungsalternativen wird ein Band zum horizontalen Verbinden der obersten Lage des Verpackungsguts verwendet. Derartiges Band ist jedoch kostspielig und ermöglicht eine relativ freie Bewegung des gesamten umbundenen Produkts.

Ein Recknetz leistet für die Vereinigung mehrteiligen

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Verpackungsguts ausgezeichnete Dienste und gewährleistet einen freien Luftaustausch. Es hat jedoch Siegelungsprobleme, und die Kosten pro Verpackungseinheit liegen mindestens so hoch wie bei den anderen Verfahren, insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit Tiefkühlprodukten.

Einige Hersteller benutzen kein Vereinigungs- oder Gebindematerial bei ihren gestapelten Produkten. Eine Beschädigung der Produkte beim Transport und Ärger beim Kunden ist in solchen Fällen sehr wahrscheinlich.

Transportunternehmen für besondere Produkte, welche einer Berücksichtigung der Umgebungsverhältnisse bedürfen, mußten hohe Preise bezahlen, die an den Verbraucher weitergegeben wurden, oder sie hatten für vielfache Beschädigungen des Produkts bei Verwendung der bisherigen Arten von Verpackungen oder Gebinden aufzukommen. Eine Streckverpackung konnte bisher nicht verwendet werden, da die Folienbahn selbst eine Schranke zwischen dem Produkt und der Umgebung bildet und dadurch zum Überreifen, zur Qualitätsverschlechterung oder zu langen Abkühlungszeiten dieser besonders behandelten Produkte beiträgt.

Als vorteilhafte Alternative zu den oben beschriebenen Verfahren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Verpackungsgeschwindigkeit, eine Zuverlässigkeit des Verpackungsverschlusses und Energieeinsparungen beim Verpacken der Produkte.

Ein Problem der Schrumpf- und Haft-Streck-Folienverpackung besteht neben dem schlechten Luftaustausch darin, daß die primäre Stabilität und Zuverlässigkeit der Packung von der Qualität der Schweißnaht abhängig ist. Diese Schweißnähte setzen eine sorgfältige Wartung der

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Schweißbacken voraus und sind niemals so stabil wie die Folie selbst. Die Zeit zur Herstellung der Schweißnähte ist ein begrenzender Faktor in möglichen Produktionsgeschwindigkeiten bei den meisten Schrumpffoliensystemen. Ein zusätzliches Problem besteht darin,, daß einige streckbare Materialien, z. B. Strecknetze oder schmale Folien überhaupt nicht wirksam geschweißt werden können.

Bei der Erfindung findet eine Spiralwickelmaschine zum Umwickeln des Verpackungsguts mit der Folienbahn Verwendung.

Die Verwendung von Spiralwickelmaschinen ist bekannt. Eine solche Maschine ist in der US-PS 3 863 425 gezeigt, bei der die Bahn von einer Rolle abgezogen und mit spiralförmigem Verlauf um einen zylindrischen Verpackungsgutkörper gewickelt wird. Ein Schlitten bewegt die Vorratsrolle nahe des Verpackungsguts so, daß das Verpackungsgut eine spiralförmige Umwicklung erhält, und kehrt danach zur Herstellung einer weiteren Wickellage auf dem Verpackungsgut in die entgegengesetzte •Richtung zurück. Andere Spiralwickelvorrichtungen sind in den US-PS'n 3 857 486; 3 549 017; 3 412 524; 3 191 289 und 2 716 315 beschrieben.

Gemäß der US-PS 3 788 199 ist es bekannt, zur Erhaltung der Atmungsfähigkeit spiralförmig gewickelte Bänder derart anzuordnen, daß sie einander überlappen, jedoch ein geeigneter Zwischenraum zwischen ihnen verbleibt. Nach dieser Druckschrift wird ein Schwerlastbeutel dadurch hergestellt, daß gereckte Bänder aus Kunstharz, in entgegengesetzten Richtungen spiralförmig derart gewickelt werden, daß sie einander zur Bildung einer Mehrzahl übereinanderliegender zylindrischer Körper schneiden bzw. kreuzen, wobei die zylindrischen Körper zur Bildung einer zylindrischen Netzstruktur

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miteinander verbunden werden. Die spiralförmig gewickelten inneren und äußeren Bänder des aufgesetzten zylindrischen Körpers schneiden bzw. kreuzen einander unter einem geeigneten Winkel, der von dem vorgesehenen Anwendungsfall abhängig ist,, wobei das bevorzugte Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleiche Längsstabilität hat. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel schneiden die Bänder einander unter einem Winkel von etwa 90°. Der von den das zylindrische Netz bildenden Bändern definierte Winkel kann durch Änderung der Beziehung der Laufgeschwindigkeit der das Band tragenden Endlosgurte und der Drehgeschwindigkeit der Spulenhalter, welche mehrere Bandspulen zur Auflage des Bandes auf den bewegten Gurt drehen, bestimmt werden. Die aus den zuvor angegebenen Patentschriften bekannten Verfahren beruhen auf der Verwendung von Schrumpfmaterial, Klebstoffen, einer Schweißverbindung oder einer Haftfolie zum Festhalten der Außenlage des Wickels in einer befestigten Stellung.

Die bei dem Beispiel der vorliegenden Anmeldung verwendete Drehscheiben-Klemmvorrichtung ist in der US-PS 4 077 179 beschrieben. Es gibt verschiedene Patentschriften, welche die Verwendung von Vorrichtungen zum Verpacken beschreiben. In der US-PS 3 003 297 ist eine komplizierte Schneide- und Haltevorrichtung angegeben, die zum Anbringen eines Bandes auf einen Kasten und zum Schneiden des Bandes verwendet wird, wobei dieses Verfahren an jedem Kasten bzw. jeder Kiste wiederholt wird.

Die US-PS 2 088 133 beschreibt eine umgekehrte Pack draht-B indemaschine. Dabei hält eine Greifvorrichtung ein Band an dem zu verpackenden Gut in Stellung, und ein umlaufender Ringantrieb wickelt das Band solange

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um das Verpackungsgut, bis das Band mehr als eine Umdrehung um das Verpackungsgut gemacht hat und über die Greifvorrichtung gespannt ist. Der vordere Rand des Bandes wird von dem darunterliegenden Band getrennt, und eine zweite Greifervorrichtung erfaßt das. getrennte Band. Eine Schweißvorrichtung siegelt die gewickelte Bandschicht an das darunterliegende Band, und eine Schneidvorrichtung trennt die Vorderkante des von der zweiten Greifvorrichtung gehaltenen Bandes ab, das danach zur hinteren Kante des nachfolgenden Wickels wird. Wenn das Band abgetrennt wird, wird der Ringantrieb in umgekehrter Richtung für den folgenden Verpackungsvorgang gedreht, wobei die verschiedenen Greif- und Schnittvorrichtungen in der gleichen Weise arbeiten.

Weitere Drehantriebe für Verpackungszwecke sind in den US-PS'n 3 820 451; 3 331 312; 3 324 789; 3 309 839; 3 207 060; 2 743 562; 2 630 751} 3 330 629; 2 054 und 2 124 770 beschrieben.

Andere Verpackungen sind in den US-PS'n 3 514 920 und 3 793 798 beschrieben, gemäß denen eine Schrumpffolienbahn um eine mehrere Kartons tragende Palette herumgewickelt wird. Eine ähnliche Vollbahnvorrichtung, bei der eine unter Spannung stehende Haftfolie verwendet wird, ist in der US-PS 3 986 611 beschrieben, während eine weitere Vorrichtung unter Verwendung einer PVC-Haftfolie in der US-PS 3 795 086 beschrieben wird.

Bei der Erfindung wird vorzugsweise eine Kunststoff-Streckfolie verwendet, da das mechanische Strecken der Folie zu einer besseren Ausnutzung der Folienstabilität als die Schrumpffolienverpackung führt und billiger als Netzfolie ist, die ebenfalls auf Luftaustausch bedingenden Produkten verwendet werden kann, jedoch der Wärmezufuhr bedarf. Die Elastizität einer im

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Kantenbereich gerafften Bahn hält das Verpackungsgut unter stärkerer Spannung als eine Schrumpfpackung oder Packpapier, und zwar insbesondere bei Produkten, welche im verpackten Zustand schrumpfen oder sich ausdehnen.

Die Erfindung f£hrt die zuvor abgehandelten Probleme einer gemeinsamen Lösung zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Verpackungseinheit aus mehreren gestapelten Teilen zur Verfügung zu stellen, das ein billiges und einfach zu verarbeitendes Verpackungsmaterial verwendet, einen zuverlässigen und festen Zusammenschluß der Teile in der Verpackungseinheit gewährleistet und trotzdem einen uneingeschränkten Luftausschluß ("atmen") durch die Verpackung ermöglicht.

Bei der Lösung dieser Aufgabe macht die Erfindung vom Umwickeln der Verpackungseinheit mit einer Streckfolienbahn Gebrauch. Die von einer Vorratsrolle abgezogene Folienbahn wird durch eine mechanische Vorrichtung im Kantenbereich derart gerafft bzw. gefaltet, daß die Folienbahn zwei geraffte bzw. gefaltete Materialstränge an den oberen und unteren Rändern erhält. Zwischen diesen gerafften oberen und unteren Strängen spannt sich eine membranartige Materialbahn, welche die beiden Stränge verbindet. In dieser gerafften Form wird die Bahn, deren Breite gegenüber der ursprünglichen Bahnbreite beträchtlich verringert worden ist, auf das Verpackungsgut an besonderen Stellen aufgebracht, wobei die Stränge, d. h. die gerafften Materialränder der Bahn, eine auf das Verpackungsgut genau bezogene Lage haben müssen, da sie aufgrund der Materialkonzentration sich in die Außenseite der Produktverpackungen eingraben. Die geraffte Bahn wird an der Berührungsstelle der beiden übereinander angeordneten Produktlagen angebracht, wobei der eine Strang· an der

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oberen Produktlage und der andere Strang an der unteren Produktlage angreifen, um jede Produktlage zusammenzuhalten. Dabei verbindet die sich zwischen den beiden Strängen spannende Materialbahnmembran die beiden übereinander liegenden Lagen miteinander und verhindert eine Verschiebung des Verpackungsguts aufgrund von horizontalen Scherkräften und vertikalen Kräften durch Kippen, Rütteln usw.

Das auf einer Seite des Verpackungsgebindes gebildete Bahnmuster hat von Lage zu Lage einen Z-förmigen Verlauf. Die Bahnstränge tragen zu der Grundstabilität des Gebindes bei und konzentrieren eine Haltekraft vor allem auf diejenigen Zonen, in denen sie in erster Linie gebraucht wird. Die beabstandeten Windungen ermöglichen die Übertragung von Wärme, Feuchtigkeit, Luft und Gasen zur Umgebung und halten die Lagen selektiv dadurch zusammen, daß eine Haltekraft vor allem in den kritischen Stapelzonen des Gebindes wirksam gemacht wird. Der Doppelstrang in Form von Kantenraffungen drückt sich in jede Lage des Verpackungsguts ein, und die Wickelmaschine gewährleistet eine genaue Bahnführung bei gleichen Kräften an allen Seiten des Gebindes, was zu einer beträchtlichen Senkung der Kosten durch Minimierung des benötigten Bahnmaterials im Vergleich zu herkömmlichen Verpackungsverfahren führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht eine Siegelung oder Schweißstelle überflüssig, so daß prinzipiell jede Art von streckbarem Material verwendet werden kann. Die Erfindung läßt sich mit Streckfolienbahnen beispielsweise aus dem unter dem Warenzeichen Nylon bekannten Material, Polypropylen, PVC und Polyäthylen

realisieren, wobei die Bahnen auf geringere Breiten mit geringeren Kräften gereckt werden können', als dies bisher zum Recken eines Strecknetzes erforderlich war.

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Darüberhinaus sind die Kosten derartiger Folienbahnen niedriger als die Kosten von Strecknetzfolien.

Die Erfindung führt auch zu beträchtlichen wirtschaftlichen Einsparungen, da der Energiebedarf wesentlich geringer als derjenige bei Schrumpffoliensystemen ist, da ferner kein Schrumpftunnel erforderlich ist und größere Produktionsgeschwindigkeiten wegen der geringen Überlappung der spiralförmigen Windungen des Gebindes möglich sind. Außerdem kann eine große Zahl von Produkten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verpackt werden, da dieses Verfahren einen uneingeschränkten Luftaustausch ("Atmung") ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt eine einfach aufgebaute Vorrichtung zu dessen Durchführung voraus, die dementsprechend stabil sein kann und geringe Wartungszeiten und dementsprechend kurze Unterbrechungszeiten erforderlich macht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer typischen, isoliert dargestellten Spiralverpackungsmaschine, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Spiralverpackungsmaschine mit einer Folienbahn-Raffvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht

der Folienbahn-Raffvorrichtung, wie sie bei der Verpackungsmaschine gemäß Fig. 2 Verwendung findet;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Zahnstangentriebs für die Spiralverpackungsmaschine mit einer Vorrichtung zum Abtasten der Zahnradbewegung;

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Fig. 5 eine Seitenansicht der an jedem Rand gerafften Folienbahn vor deren Aufwickeln auf das Verpackungsgut; und

Fig. 6 eine Seitenansicht auf das Gebinde bei

bzw. nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verpackungsverfahrens.

Die Spiralverpackungsmaschine 10 ist in den Figuren bis 4 gezeigt, während das zu einer Einheit verpackte Verpackungsgut, d. h. das Gebinde,in Fig. 6 zu sehen ist.

Die Spiralverpackungsmaschine 10 weist einen vertikalen Rahmen 12 auf, der mit einem Bodengestell 13 verbunden ist. Derartige Verpackungsmaschinen sind bekannt und werden unter den Typenbezeichnungen SVS-80, SVSM-80, STVS-80, STVSM-80 und SASH-80 von der Firma Lantech Inc. hergestellt.

In der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist eine Preßbackenanordnung 14 vorgesehen, die vertikal verschieblich am Rahmen 12 gelagert ist. Die Preßbackenanordnung weist ein Trägergestell 16, das am Rahmen verschiebbar gelagert ist, und eine am Trägergestell beweglich gehalterte Preßplatte 18 auf. Die Preßplatte 18 hat an der Unterseite eine nachgiebige Auflage 19, die auf die Oberseite eines aus mehreren Teilen 102 zusammengesetzten und auf einer Palette aufgesetzten Verpackungsgutstapels 100 angreift. Die Unterseite der Preßplatte wird auf die Oberseite des Verpackungsgutstapels 100 abgesenkt, nachdem der Stapel von einem Motorförderer 106 auf eine Motordrehscheibe 108 gefördert worden ist.

Wenn die Drehscheibe 108 von dem Motor gedreht wird, so dreht sich die Preßplatte im Lager 11 der Preßplattenanordnung, wodurch die Einzelteile des Verpackungsgutstapels in Stellung gehalten werden, wenn der Stapel

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mit dem Verpackungsmaterial 120 umwickelt wird. Die Preßplatte drückt dabei auf die Einzeleinheiten 102 des Verpackungsguts und verhindert, daß diese Einheiten bzw. Teile aus dem Gesamtverbund verschoben oder herausgerissen werden, wenn das gestreckte Folienmaterial um den Verpackungsgutstapel herumgewickelt wird.

Ein Vorratsrollenhalter oder -schlitten ist an dem Rahmen 12 verschieblich gelagert. Der Vorratsrollenschlitten weist eine Bahnrand-Raff- oder Faltvorrichtung 28, die in Fig. 1 nicht gezeigt ist, und einen Vorratsrollenkern oder ein vertikales Haltebauteil 21 auf, das eine Folienbahnrolle 24 aus Nylon*, Propylen, PVC oder einem geeigneten anderen Material einer Breite von 15,24 cm bis 50,8 cm hält. Der Vorratsrollenschlitten kann in Führungen oder Schienen im Rahmen gelagert sein und ist vorzugsweise mit einem Zahnstangentrieb entsprechend der Darstellung in Fig. versehen. Jedoch können auch andere Antriebe, wie Ketten-, Schnecken- oder andere bekannte Antriebe für die Zwecke der Erfindung verwendet werden. An der Vorratsrolle greift eine Magnetbremse 26 in der in Fig, 1 gezeigten Weise an und bringt eine Bremskraft an dem Bahnmaterial zur Wirkung, durch die die Folieribahn bei deren Aufwickeln auf das Verpackungsgut gestreckt wird. Die Preßkraft wird vorzugsweise über eine Rollenanordnung 29 zur Wirkung gebracht, die an der Außenseite des Vorratsrollenwickels angreift und mit einer konstanten Kraft auf die Vorratsrolle wirkt, so daß die Folienbahn mit einer konstanten gleichmäßigen Streckung die Vorratsrolle verläßt. Für die Verwendung in der beschriebenen Verpackungsmaschine geeignete Streckfolien sind EVA-Kopolymer-Folien mit einem hohen EVA-Gehalt, z. B. die von Consolidated Thermoplastics hergestelltenund unter den Typenbezeichnungen "RS-50", Bemis "Super-Tough" und PPD "Stay-Tight¹¹ angebotenenFolien. PVC-Folien,

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ζ. B. Borden Resonite PS-26 können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammen mit Premium-Folien, z. B. Mobil-X, Presto Premium und St. Regis verwendet werden, wobei die zuletzt genannten Folien einen neuen Niederdruckpolymerisationskunstharz enthalten, der von Union Carbide und Dow/Corning Chemical Company hergestellt wird. Dieser Kunstharz, der als lineares Polyäthylen niedriger Dichte bezeichnet wird, hat andere Reckeigenschaften als herkömmliche Streckfolien. Diese Eigenschaften ermöglichen es, daß die Folien hohen Zugspannungen bei extremer Dehnung ohne Reißgefahr beim Umwickeln des Verpackungsguts standhalten können. Wenn die Folie die Vorratsrolle 24 verläßt, ist sie von der die Drehbewegung der Rollenanordnung 29 begrenzenden Bremse 26 gestreckt und durchläuft eine Bahnrand-Raffvorrichtung 28. Die Bahnrand-Raffvorrichtung, die in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, weist eine Stützplatte 30, die am Schlitten befestigt und am Rahmen 12 verschiebbar gelagert ist oder vom Schlitten getragen wird, und eine schwenkbare Trägerstange 32 auf, die mit einem Ende an der Stützplatte 30 schwenkbar gelagert ist und mit dem entgegengesetzten Ende mit einem Trägerblock 34 verbunden ist. Der Trägerblock 34 hat einen mit ihm fest verbundenen Schenkel 36 und einen oberhalb des festen Schenkels 36 schwenkbar gelagerten Schenkel 38. Ein druckmittelbetätigter Zylinder 40 ist auf dem festen Schenkel 36 abgestützt und sein Kolbenstangenende 41 ist am schwenkbaren Schenkel 38 angelenkt. Eine gerade Stange 44 ist mit dem festen Schenkel 36 und eine ebenfalls gerade Stange 46 an dem schwenkbaren Schenkel 38 befestigt.

Ein Druckmittelzylinder 48 ist an der Stützplatte 30 befestigt und mit einer am Ende seines Kolbens angebrachten Gabel 49 an der Trägerstange 32 angelenkt. Bei Druckbeaufschlagung des Zylinders 48 mit Hilfe eines herkömmlichen Druckmittelantriebs kann der Block 34 und

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die ihm zugeordneten Stangen 44 und 46 in eine Vielzahl von Positionen au£- und abgeschwenkt werden, um die Stangen an den Rändern der Folienbahn zur Anlage zu bringen. Der Zylinder 40 kann so betätigt werden, daß er den schwenkbaren Schenkel 38 und die letzterem zugeordnete Stange 46 in einem Schwenk von angenähert 90 aus der Bahn der Folie herausschwenkt, wenn die Rand-Raff- bzw. Faltvorrichtung von der Folienbahn abgerückt werden soll. Bahnrand-Raffvorrichtung 28 dient zum Raffen bzw.· Falten der Folienbahn quer zu deren Bewegungsrichtung und wirkt derart, daß die Bahnränder in zwei.geraffte obere bzw. untere Stränge 122 und 124 verformt werden. Zwischen diesen beiden Strängen 122 und 124 verläuft eine ungeraffte Membran 123, welche die Stränge miteinander verbindet. In dieser Vorrichtung wird die Folienbahn, die ursprünglich beispielsweise eine Breite von 25,4 cm hatte, auf eine Breite von 5,08 bis 12,7 cm gefaltet bzw. gerafft und an bestimmten Stellen des Verpackungsguts auflaufen gelassen. Die Stränge 122 und 124 graben sich aufgrund ihrer erhöhten Materialkonzentration in die äußere Oberfläche der Verpackung 102 des Verpackungsguts ein. Durch diesen teilweise formschlüssigen Eingriff ergibt sich ein besonderer Halt für das Gebinde, wodurch das Verpackungsgut fest eingeschnürt wird. Der Ort, wo die beiden Stränge und die Membran der gerafften Bahn im Bereich der Teilungsebene von zwei Stapellagen dem Gebinde zulaufen,ist für die Verpackung des Verpackungsguts von besonderer Bedeutung. Diese Stelle befindet sich an der Stapellinie 202 von zwei Produktlagen, an der eine Verpackung oder ein Karton 102 auf die Oberseite der oder des anderen aufgestapelt ist. -

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Bahnrand-Raffvorrichtung ist ein drehbarer, geteilter Trichter vorgesehen, der an den Rändern der Materialbahn an-

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greift und die Breite der Folienbahn graduell verringert, wobei die Bahnränder beim Durchlauf der Bahn durch den Trichter zunehmend stark gerafft werden. Zu erkennen ist, daß die Bahnrand-Raffvorrichtung in die Transportbahn der Folienbahn hineinbewegt und aus dieser ausgerückt werden kann, so daß ein Verpackungszyklus dadurch eingeleitet werden kann, daß ein Teil des Gebindes mit einer ungerafften Streckfolienbahn umwickelt werden kann.

Die Auflaufstelle und Anordnung der kantengerafften Bahn auf dem Verpackungsgut wird von einer Steuervorrichtung 70 gesteuert, die in Fig. 4 gezeigt ist. Die Steuervorrichtung 70 verwendet einen Zahnstangentrieb 72 zur Bahnhöheneinstellung, der den Wagen beim Umwickeln des Verpackungsguts anhebt und absenkt. Ein Zahnrad 74, das mit der Zahnstange 76 kämmt, bildet einen wirksamen und zuverlässigen Steuerantrieb zur Einstellung der Bahnhöhe und erfordert minimale Wartung bei angemessener Höhensteuerung. Ein mit unterbrochenen Linien gezeigtes Zahnrad 78 ist auf der Welle 75 des Zahnrads 74 angeordnet und läuft an einer am Zahnradgehäuse 82 befestigten Abtastvorrichtung 80 vorbei. Die Abtastvorrichtung 80, die als herkömmliche Metalldetektorvorrichtung ausgebildet sein kann, ist bekannt. Sie tastet die Zähne 79 des Zahnrads bei deren Vorbeilauf ab und zählt sie, wobei eine übliche Zählerschaltung zur Bestimmung des Weges des Schlittens entlang der Zahnstange Verwendung findet. Wenn auch ein magnetischer Fühler 80 zur Abtastung der Eisenzähne des Zahnrads und zur Abgabe von elektrischen Impulsen bevorzugt Verwendung findet, können doch optische Abtastvorrichtungen, z. B. Fotozellen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.

Da der Wickelzyklus an der Unter- oder Oberseite der Verpackungseinheit beginnt, wird vorher der Abstand der Trennebenen zwischen den Kartonlagen bestimmt, damit der

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Abstand im Zählzyklus der Abtastvorrichtung 80 berücksichtigt werden kann. Eine oder mehrere Windungen der gerafften Bahn können um einen Übergang bzw. eine Trenn ebene 202 zwischen den Verpackungsgutlagen 102 herumgewickelt werden, bevor der Schlitten in die nächste Ebene im Bereich der Trennebene der nächsthöheren beiden Stapellagen angehoben und dort angehalten wird, worauf diese Berührungs- oder Trennebene benachbarter Kartonlagen umwickelt wird. Während des Wickeins wird die Drehscheibe 108 kontinuierlich gedreht. Es ergibt sich aus Fig. 6, daß die WicKLung einen etwa Z-förmigen Verlauf hat, d. h. in Höhe der Trennebene zwischen zwei benachbarten Lagen horizontal geführt ist und nach oben oder unten bei Drehung der Verpackungsein— heit und unter Horizontalbewegung des Schlittens zwischen benachbarten Stapelebenen schräg verläuft.

Im Betrieb der Maschine 10 wird das Verpackungsgut von dem Motorförderer 106 auf die Drehscheibe 108 geschoben. Die Drehscheibe wird danach durch einen geeigneten Antrieb gedreht und eine Bremskraft auf die geraffte, aus dehnbarem Material bestehende Folienbahn zur Wirkung gebracht, wodurch letztere um mehr als 10 % gestreckt wird. In der anfänglichen Betriebsphase wird das Ende der gestreckten Folienbahn zwischen die Drehscheibenklemmen 109 geschoben oder von Hand durch die Bahnrand-Raffvorrichtung 28 gezogen und in die Drehscheibenklemmen gesteckt.

Wenn die Bahnkanten-Raffvorrichtung an der Folienbahn 224 zur Anlage gebracht wird, wird die Bahnbreite unter Bildung von strangförmigen Rändern 124 und 126 und einer verbindenden Membran 123 verringert. Die Bedienungsperson hat zuvor die Höhe der Einzelkartons bestimmt und den Schlittenantrieb so voreingestellt, daß der Schlitten um eine geeignete Strecke bewegt wird,

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damit jeder Kantenstrang an einer der beiden aufeinandergestapelten Kartoneinheiten bzw. -lagen angreift und die Membran zwischen den Randsträngen der Folienbahn die Trennebene 202 zwischen den gestapelten Kartoneinheiten überspannt. Jedesmal wenn der Fühler 80 und die zugehörige Fühlervorrichtung 70 feststellen, daß das Zahnrad 74 auf der Zahnstange um eine vorgegebene Strecke vorgerückt ist, wird der Schlittenantrieb angehalten, und das sich drehende Verpackungsgut zieht eine oder mehrere Lagen der kantengerafften Folienbahn entlang der Teilungsebene der nächsthöheren Kartonlage und der darunterliegenden Kartonlage. Auf diese Weise wird das Verpackungsgut von zwei Kantensträngen mit hoher Flächenpressung zusammengehalten. Ein Kantenstrang ymschlingt eine Lage des Verpackungsguts, und der andere Strang umschlingt die andere Lage des Verpackungsguts, wobei die gemeinsame Membran die beiden Stränge miteinander verbindet. Die Stränge dienen zum Zusammenhalten jeder Lage des Verpackungsguts, während die Membran der Folienbahn die beiden übereinander gestapelten Lagen zusammenhalt und ein Verrutschen des Stapels unter horizontalen Schwerkräften und vertikalen Kräften aufgrund von Rüttel-, Kipp- und sonstigen Verformungskräften verhindert. Die Kraftkonzentration der Filmbahn auf das Verpackungsgut gerade in dem Bereich, wo die Kräfte erforderlich sind, verhindert das Auftreten von ungleichgewichtigen Kräften, welche zu Verschiebungen des Stapels und zu dessen Auseinanderfallen führen können. Durch Umwickeln aller vier Seiten des Verpackungsstapels mit gleichen Kräften hat auch der Übergang der Folienbahn von einer zur anderen Lage keinen ungünstigen Einfluß auf die Stabilität des Verpackungstapels bzw. des Gebindes. Nachdem eine ausreichende Länge an Folienmaterial um das Gebinde gewickelt worden ist, wird der Verfahrenszyklus abgeschlossen und das Folienbahnende entweder mechanisch

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oder von Hand auf dem Gebinde durch Handschweißen, mechanisches Befestigen oder einfach durch Verwendung eines Haftstreifens festgemacht.

Bei einer alternativen Verfahrensweise kann die Schlittensteuerung so programmiert werden, daß d^r Schlitten an alternativen Trennebenen der Kartonlagen beim Umwickeln in einer Richtung angehalten werden kann, während er bei der Rücklaufbewegung in die entgegengesetzte Richtung diejenigen Trennebenen versorgt, welche beim Umwickeln in der ersten Richtung übersprungen worden sind.

Zu beachten ist, daß.die einzelnen Schritte des Verpackens vertauscht werden können. So kann die Folienbahn nur in einer Richtung nach oben oder nach unten um das Verpackungsgut gewickelt werden, oder sie kann mit aufsteigender und fallender Wickelrichtung gewickelt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 43OO ESSEN 1 · AM RU^RSTEIN 1";JEi;.;,(O2O.1) 4123

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Joseph R. Lancaster

Patentansprüche

ax

l.\ Verfahren zum Herstellen einer Verpackungseinheit aus TTtehreren gestapelten Teilen durch Umwickeln mit einer Streckfolienbahn, die von einer Vorratsrolle abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet , daß das vordere Ende der Folienbahn an die zu einer Einheit zu verbindenden Verpackungsgutteile gehalten wird, daß die Folienbahn bei deren Zulauf zur Verpackungseinheit gereckt und im Bereich ihrer Kanten zu Randsträngen mit einer verbindenden Membran derart gerafft wird, daß die Bahnbreite gegenüber der ursprünglichen Bahnbreite auf der Vorratsrolle verringert ist, daß die Vorratsrolle parallel zur Wickelachse der Verpackungseinheit bewegt und zeitweilig in vorgegebenen Höhenlagen angehalten wird, um die Verpackungseinheit mit mehreren in gegenseitigem Abstand angeordneten und miteinander verbundenen Windungen der kantengerafften Folienbahn zu umwickeln, und daß die kantengeraffte, gestreckte Folienbahn schließlich von dem Material auf der Vorratsrolle abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahn durch Raffen im Kantenbereich auf die Hälfte bis ein. Fünftel der Bahnbreite auf der Vorratsrolle gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsrolle in verschiedenen Höhenlagen angehalten wird, um mehrere horizontal verlaufende

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Z/bu.

Folienbahnwindungen um die Oberfläche der Verpackungseinheit zu legen, wobei die Materialbahnwindungen in gegenseitigem Abstand gelegt und durch einen diagonal verlaufenden Folienbahnabschnitt auf wenigstens einer Seite der Verpackungseinheit zur Bildung eines Z-förmigen Verlaufs paarweise miteinander verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsrolle zunächst in der einen Vertikalrichtung und danach in der anderen, entgegengesetzten Vertikalrichtung beim Umwickeln der Ver-. Packungseinheit bewegt wird und daß im Bereich einer Stapelebene zwischen benachbarten Lagen der Verpackungsteile zusätzliche Folienbahnwindungen um die Verpackungseinheit gelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschnittene Ende der Folienbahn zum Abschluß des Gebindes an einer außen gelegenen Materialbahnwindung befestigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsgut beim Umwickeln mit der Folienbahn gedreht wird, wobei die Drehbewegung zum Abziehen der Folienbahn von der Vorratsrolle ausgenutzt wird, daß die Vorratsrolle schrittweise parallel zur Drehachse des Verpackungsguts bewegt und jeweils in einer der Stapelebene zwischen zwei Verpackungsgutlagen entsprechenden Höhe angehalten wird, daß in dieser Höhe wenigstens eine Windung der kantengerafften Folienbahn derart um das Verpackungsgut herumgelegt wird, daß ein Kantenstrang der Folienbahn die untere Verpackungsgutlage und der andere Kantenstrang die andere Verpackungsgutlage nahe der Stapel- bzw. Trennebene zwischen den beiden benachbarten Verpackungsgutlagen umspannt, wobei die verbindende Membran die StapeTebene zwischen den beiden benachbarten Verpackungsgutlagen überspannt,

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daß danach die Vorratsrolle in eine entsprechende Stellung einer anderen Stapel- bzw. Trennebene zwischen zwei Stapellagen bewegt und dort angehalten wird und daß auch in dieser Vertikalebene wenigstens eine Folienbahnwindung um die Verpackungseinheit gelegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung der Vorratsrolle parallel zur Drehachse des Verpackungsguts umgekehrt wird und während nachfolgender Anhaltphasen dieser Bewegung wenigstens eine Windung der kantengerafften Folienbahn um die zuvor umwickelten Zonen des Verpackungsguts gelegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungshub der Vorratsrolle abgetastet wird und die Haltestellen derart bestimmt werden, daß die Stapel- bzw. Trennebenen zwischen zwei Verpackungsgutlagen jeweils von einer kantengerafften Materialbahnwindung umspannt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtasten des Bewegungshubs die Zähne eines Antriebszahnrades bei deren Vorbeilauf an einer Stelle gezählt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umwickeln des Verpackungsguts mit wenigstens einer Materialbahnwindung jeweils eine Stapelebene zwischen zwei benachbarten Verpackungsgutlagen übersprungen wird und die Folienbahn zwischen zwei nacheinander hergestellten Wicklungen diagonal über eine Seite des Gebindes geführt wird, so daß ein etwa Z-förmiger Verlauf der Folienbahn auf einer Seite des Gebindes entsteht.

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