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Verpackungsmaschine
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BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zum
Verpacken von Gegenständen in einer mittels einer Folie verschlossenen Packung gemäß
des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Eine derartige Verpackungsmaschine findet insbesondere als Tiefzieh-Verpackungsmaschine
Verwendung, bei der in einer Formstation aus einer Unterfolie Behälter geformt,
in einer Füllstation diese mit den zu verpackenden Gegenständen gefüllt und in einer
Versiegelungsstation die gefüllten Behälter mit einer Oberfolie verschlossen werden.
Für jeden Versiegelungsvorgang wird der Versiegelungsstation ein Abschnitt von Oberfolie
und Unterfolie zugeführt, der jeweils von einer Folienrolle abgezogen wird.
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Es ist bekannt, zum Abziehen des Folienabschnittes einen Antrieb für
die Folienrolle vorzusehen, wobei zum Längenausgleich und zur Vorspannung der Folie
zwischen der Versiegelungsstation und der Folienrolle ein Pendelarm mit einer Tänzerrolle
vorgesehen ist. Da sich jedoch der Durchmesser der Folie bei fortschreitendem Abzug
ändert, ist eine aufwendige Regelung des Rollenantriebes erforderlich, um jeweils
konstante Folienabschnitte bereitzustellen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verpackungsmaschine der
eingangs
beschriebenen Art mit einer verbesserten Folienabzugsvorrichtung zu schaffen. Insbesondere
soll ein diskontinierliches Abziehen der Folie von einer Folienrolle mit variierendem
Durchmesser in einfacher Weise bei gleichbleibender Zugspannung ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verpackungsmaschine der eingangs beschriebenen
Art gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teiles des Anspruches 1.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Figuren. Von
den Figuren zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Folienabzugsvorrichtung der erfindungsgemäßen
Verpackungsmaschine in einer ersten Stellung; Fig. 3 eine schematische Darstellung
der Folienabzugsvorrichtung der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine in einer zweiten
Stellung; und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Folienabzugsvorrichtung der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine.
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Die in Fig. 1 gezeigte Verpackungsmaschine weist einen Maschinenrahmen
1 mit einer Folienrolle 2, auf die eine Unterfolienbahn 3 aufgewickelt ist, und
eine Folienrolle 4, auf die eine Oberfolienbahn 5 aufgewickelt ist, auf. Mittels
einer Transportvorrichtung 6 wird die Unterfolienbahn 3
nacheinander
in eine Formstation 7, eine Füllstation 8 und eine Versiegelungsstation 9 geführt.
In der Formstation 7 werden durch Formen der Unterfolienbahn 3 nach einer Erwärmung
hintereinander liegende Behälter 10 geformt, die anschließend in der Füllstation
8 gefüllt und in der Versiegelungsstation 9 mittels der der Versiegelungsstation
9 durch eine Transportvorrichtung 11 ebenfalls zugeführten Oberfolienbahn 5 versiegelt
werden. Der Transport von Unterfolienbahn 3 und Oberfolienbahn 4 mittels der Transportvorrichtungen
6, 11 durch die Stationen 7, 8, 9 erfolgt diskontinuierlich. Während eines ersten
Zeitabschnittes, in dem in den einzelnen Stationen 7, 8, 9 das Formen, Füllen bzw.
Versiegeln erfolgt, werden die Folienbahnen 3, 5 nicht transportiert. In einem nachfolgenden
zweiten Zeitabschnitt werden beide Folienbahnen 3, 5 weitertransportiert, so daß
die in Folienlaufrichtung nachfolgenden Behälter 10 in den Stationen 7, 8, 9 geformt,
gefüllt bzw. versiegelt werden.
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Zwischen der Folienrolle 4 und der Versiegelungsstation 9 ist eine
Folienführungsstrecke 12 vorgesehen, die eine erste Umlenkrolle 13, eine zweite
Umlenkrolle 14 und eine dritte Umlenkrolle 15 aufweist. Die Umlenkrollen 13, 14,
15 sind mit dem Maschinenrahmen 1 fest verbunden.
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Zum Abziehen der Oberfolienbahn 5 von der Rolle 4 ist die in den Fig.
2 und 3 schematisch dargestellte Abzugsvorrichtung 16 vorgesehen. Sie weist eine
etwa in der Mitte unterhalb der Umlenkrollen 13, 14 angeordnete Rolle 17 auf, deren
Achse parallel zu der der Umlenkrollen 13, 14 verläuft.
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Die Rolle 17 ist an einem Ende eines Pendelarmes 18 angeordnet, der
um eine Achse 19 schwenkbar ist, die im wesentlichen parallel zur Achse der Umlenkrollen
13, 14 und der Rolle 17 verläuft. Durch Verschwenken des Pendelarmes 18
um
die Achse 19 ist die Rolle 17 aus der in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung zur Verbindungslinie
der ersten und zweiten Umlenkrolle 13, 14 hin in die in Fig. 3 gezeigte zweite Stellung
schwenkbar. Da die Oberfolienbahn 5 nach Verlassen der Folienrolle 4 nacheinander
um die erste Umlenkrolle 13, um die Rolle 17 und dann um die zweite Umlenkrolle
14 geführt ist, bewirkt die Veränderung der Länge des Abschnittes der Oberfolienbahn
5 zwischen der ersten Umlenkrolle 13 und der zweiten Umlenkrolle 14 ein Verschwenken
des Pendelarmes 18 und umgekehrt.
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Zum Verschwenken des Pendelarmes 18 ist ein Antrieb 20 vorgesehen,
der einen am Maschinenrahmen 1 schwenkbar gelagerten Zylinder 21 und einen im Zylinder
verschiebbar geführten Kolben 22 aufweist. Eine mit dem Kolben 22 verbundene Kolbenstange
23 ist an ihrem freien Ende an einer mit dem Pendel arm 18 verbundenen Kurvenscheibe
24 exzentrisch zur Schwenkachse 19 angelenkt. Damit wird eine Verschiebung des Kolbens
22 im Zylinder 21 nach Art eines Kurbeltriebes in eine Drehbewegung der Kurvenscheibe
24 und damit eine Schwenkbewegung des mit der Kurvenscheibe 24 fest verbundenen
Pendel armes 18 umgesetzt.
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Zur Steuerung des Antriebes 20 ist eine Steuerung 25 vorgesehen. Die
Steuerung 25 weist ein Drei-Wege-Zwei-Stellungsventil (3/2-Ventil) 26 auf, das in
eine Verbindungsleitung 27 zwischen einer Druckquelle 28 und dem Zylinder 21 geschaltet
ist und einen in die Umgebung führenden Ausgang 29 aufweist. Die Druckquelle 28
ist als Druckluftleitung und der Zylinder 21 als einfach wirkender Druckluftzylinder
ausgebildet. In einer ersten Stellung verbindet das Ventil die Druckquelle 28 mit
dem Zylinder 21, in einer zweiten Stellung den Zylinder 21 mit dem Ausgang 29. Die
Betätigung
des als Rollenhebelventil ausgebildeten Ventiles 26 erfolgt
mittels eines Rollenhebels 30, der mit der Umfangsfläche einer mit dem Pendel arm
18 verbunden um die Achse 19 drehbaren ersten Kurvenscheibe 31 in Eingriff ist.
Die Form der Kurvenscheibe 31 ist so gewählt, daß in der in Fig. 2 gezeigten ersten
Stellung des Pendel armes 18 sich das Ventil 26 in seiner zweiten Stellung und in
der in Fig. 3 gezeigten zweiten Stellung des Pendelarmes 18 sich das Ventil 26 in
seiner ersten Stellung befindet und daß die Umschaltung von der zweiten in die erste
Stellung in Abhängigkeit der Schwenkbewegung des Pendelarmes 18 nahe an dessen erster
Stellung erfolgt.
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In die Verbindungsleitung 27 ist zwischen Druckquelle 28 und Ventil
26 eine einstellbare Drossel 32 eingebaut, durch deren Einstellung in der ersten
Stellung des Ventiles 26 das Einströmen von Fluid in den Zylinder 21 und damit die
Geschwindigkeit einstellbar ist, mit der der Druck im Zylinder 21 ansteigt und der
Kolben 22 verschoben wird.
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Zum Abbremsen einer Drehbewegung der Folienrolle 4 ist eine Bremsvorrichtung
33 vorgesehen. Diese weist einen Bremshebel 34 auf, der an seinem einen Ende 35
um ein festes Widerlager 37 schwenkbar gelagert ist und an dessen anderem Ende 36
eine Rolle 38 befestigt ist, die durch eine Druckfeder 39 gegen die Umfangsfläche
der zweiten Kurvenscheibe 24 gedrückt wird. Zwischen dem einen Ende 35 und dem anderen
Ende 36 ist am Bremshebel 34 eine Bremsbacke 40 befestigt, die durch Verschwenken
des Bremshebels 34 mit einem die Folienrolle 4 aufnehmenden und sich bei Abzug der
Oberfolienbahn 5 zusammen mit dieser drehenden Dorn 41 in Eingriff bringbar ist.
Die Außenfläche der zweiten Kurvenscheibe 24 ist so gewählt, daß die Bremse bei
der Aufwärtsbewegung des Pendelarmes 18 gelöst und bei der Abwärtsbewegung des Pen-
delarmes
18 etwa beim Umschalten des Ventiles 26 in die zweite Schaltstellung betätigt wird.
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Im Betrieb wird die Oberfolienbahn 5 von der Transportvorrichtung
in einem Zeittakt derart bewegt, daß in einem ersten Zeitabschnitt die Folie nicht
transportiert wird und in einem zweiten Zeitabschnitt ein Folienabschnitt der Versiegelungsstation
zugeführt wird. Die Abzugsvorrichtung 16 befindet sich am Ende des ersten Zeitabschnittes
vor dem Weitertransport eines Folienabschnittes durch die Trans portvorrichtung
11 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung, in der die Bremsvorrichtung 33 betätigt
und das Ventil 26 in die zweite Schaltstellung geschaltet ist, in der der Innenraum
des Zylinders 21 mit der Umgebung verbunden ist. Dadurch ist der Pendelarm 18 um
die Achse 19 frei beweglich und wird beim Zuführen eines Folienabschnittes zur Versiegelungsstation
durch die Transportvorrichtung 11 im folgenden zweiten Zeitabschnitt des Zeittaktes
in die in Fig. 3 gezeigte zweite Stellung angehoben.
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Der durch die Länge und den Schwenkwinkel des Pendelarmes 18 bestimmte
Schwenkweg der Rolle 17 ist so gewählt, daß die Länge der um die Rolle 17 laufenden
Folienbahn zwischen der ersten Umlenkrolle 13 und der zweiten Umlenkrolle 14 in
der ersten Stellung des Pendel armes 18 mindestens um den Längenbetrag des im zweiten
Zeitabschnitt weitertransportierten Folienabschnittes größer ist als in der zweiten
Stellung des Pendelarmes 18.
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Während der Aufwärtsbewegung des Pendelarmes 18 wird durch das Mitdrehen
der zweiten Kurvenscheibe 24 die Bremsvorrichtung 33 gelöst und durch Mitdrehen
der ersten Kurvenscheibe 31 das Ventil 26 in die erste Schaltstellung geschaltet.
Vorzugsweise erfolgt das Lösen der Bremsvorrich-
tung 33 und das
Umschalten des Ventiles 26 bereits am Anfang der Aufwärtsbewegung des Pendelarmes
18. Es ist jedoch nur erforderlich, daß auf jeden Fall in der in Fig. 3 gezeigten
zweiten Stellung des Pendelarmes 18 die Bremsvorrichtung 33 gelöst und das Ventil
26 in die erste Schaltstellung geschaltet ist.
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Durch das Umschalten des Ventiles 26 in die erste Schaltstellung wird
der Innenraum des Zylinders 21 mit Druck beaufschlagt. Bedingt durch die Drossel
32 erfolgt der Druckaufbau im Zylinder 21 jedoch verzögert. Vorzugsweise wird die
Drossel 32 so eingestellt, daß der volle Druck erstnachEnde des zweiten Zeitabschnittes
erreicht ist.
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Dieser volle Druck ist so gewählt, daß der Kolben 22 eine Verschwenkung
des Pendelarmes 18 von der Folienführungsstrecke 12 bzw. von den Umlenkrollen 13,
14 weg in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewirkt und dabei einen dem Schwenkweg
entsprechenden Folienabschnitt von der Folienrolle 4 abzieht. Kurz vor dem Ende
der Schwenkbewegung wird der Antrieb 20 durch Umschalten des Ventiles 26 mittels
der ersten Kurvenscheibe 31 ausgeschaltet und die Bremsvorrichtung 33 betätigt.
Bedingt durch das Trägheitsmoment der Folienrolle 4 dreht sich diese noch etwas
weiter und der dabei abgegebene Folienabschnitt wird durch Abwärtsschwenken des
Pendelarmes 18 aufgrund der Schwerkraftwirkung aufgenommen. Die Kurvenscheiben 24,
31 sind so ausgebildet, daß der Antrieb 20 spätestens dann ausgeschaltet wird, wenn
die Bremsvorrichtung 33 betätigt wird, so daß auf jeden Fall die Gefahr einer übermäßigen
Beanspruchung der Folie vermieden wird. Vorzugsweise wird der Antrieb 20 vor der
Betätigung der Bremsvorrichtung 33 ausgeschaltet.
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Die Einstellung der Drossel 32 und die Ausbildung des An-
triebes
20 ist so gewählt, daß eine Bewegung des Pendelarmes 18 aus der in Fig. 3 gezeigten
zweiten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte erste Stellung innerhalb des ersten Zeitabschnittes
des Taktes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Transportvorgängen der Oberfolienbahn
5 zur Versiegelungsstation 9 auch dann möglich ist, wenn eine neue Folienrolle 4
mit entsprechend großem Trägheitsmoment vorliegt. In diesem Fall beginnt der Abzug
der Oberfolienbahn 5 von der Rolle 4 erst, nachdem der Pendelarm 18 die zweite Stellung
erreicht hat. Bei abnehmendem Folienrollendurchmesser verringert sich jedoch die
zum Abzug der Oberfolienbahn 5 erforderliche Kraft, so daß der Antrieb 20 die Abwärtsbewegung
des Pendelarmes 18 bereits bewirkt, bevor der Weitertransport der Folienbahn zur
Versiegelungsstation 9 beendet ist. Dadurch verringert sich mit abnehmender Folienrollengröße
die zum Abzug eines Folienabschnittes erforderliche Zeit, und der Antrieb 20 muß
nur nach der maximalen Folienrollengröße ausgelegt werden.
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Im vorangehenden wurde die Druckquelle 28 als Druckluftversorgung
und der Zylinder 21 als Druckluftzylinder beschrieben. Es ist jedoch auch möglich,
den Zylinder 21 als Hydraulikzylinder auszubilden, der mit Hydraulik-Fluid beaufschlagt
wird. Ebenso ist es möglich, anstelle der mechanisch betätigten Bremsvorrichtung
33 eine pneumatische, hydraulische oder elektrische Bremsvorrichtung vorzusehen,
die von der zweiten Kurvenscheibe 24 über ein Ventil bzw.
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einen Schalter betätigt wird.
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Gemäß der in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsform der Erfindung
wird das Ventil 26 mittels einer Steuereinheit 42 dann in die zweite Stellung geschaltet,
wenn von einem Detektor 43 die erste Stellung des Pendelarmes 18 festge-
stellt
wird. Stellt ein weiterer Detektor 44 fest, daß der Pendelarm 18 entweder seine
zweite Schwenkstellung erreicht hat oder sich nicht mehr bewegt, dann wird durch
die Steuereinheit 43 das Ventil 26 in seine erste Stellung umgeschaltet und damit
der Antrieb 20 eingeschaltet. Alternativ kann die Steuereinheit 42 auch so ausgebildet
sein, daß vom Detektor 43 der Zeitpunkt festgestellt wird, zu dem der Pendelarm
18 seine untere erste Stellung verläßt und daß das Ventil 26 um eine Zeitverzögerung
gegenüber diesem Zeitpunkt verzögert in die erste Stellung umgeschaltet wird, wobei
die Zeitverzögerung der Dauer des zweiten Zeitabschnittes entspricht.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Rolle 17 am freien
Ende des Pendel arms 18 befestigt und wird daher auf einer Kreisbahn zu der Folienführungsstrecke
12 zwischen den Umlenkrollen 13 und 14 hin- und von dieser wegbewegt. Gemäß einer
anderen Ausführungsform wird die Rolle entlang einer Geraden beispielsweise dadurch
geführt, daß sie direkt am freien Ende der Kolbenstange 23 befestigt ist und die
Kolben-Zylinder-Vorrichtung 20 fest unter einem Winkel zur Folienführungsstrecke
12 bzw. der Verbindungslinie der Umlenkrollen 13, 14 angeordnet ist. Es kommt nur
darauf an, daß die Rolle 17 durch den Antrieb 20 entlang einer Bahn bewegbar ist,
die mit der Folienführungsstrecke 12 bzw. der Verbindungslinie der Umlenkrollen
13, 14 einen Winkel einschließt, so daß durch Bewegen der Rolle 17 von der Folienführungsstrecke
12 weg eine Verlängerung des Folienabschnittes zwischen der ersten Umlenkrolle 13
und der zweiten Umlenkrolle 14 erfolgt.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird erreicht, daß die Folie
5 von der Folienrolle 4 bei nahezu konstanter Zugspannung abgezogen wird, ohne daß
ein separater Antrieb für die Folienrolle 4 erforderlich ist. Das Abziehen erfolgt
im we-
sentlichen während des ersten Zeitabschnittes, dessen Länge
durch den Maschinentakt vorgegeben etwa das Drei- bis Vierfache des zweiten Zeitabschnittes
beträgt. Dadurch steht für das Abziehen eine relativ lange Zeit zur Verfügung und
der Abzugsvorgang kann mit geringstmöglicher Kraft schonend durchgeführt werden.
Im folgenden zweiten Zeitabschnitt wird die Spannung der Folie durch das Eigengewicht
von Rolle 17 und Pendelarm 18 nahezu konstant gehalten.