DE3334856A1

DE3334856A1 - Antrieb fuer ein heizwerkzeug einer packmaschine

Info

Publication number: DE3334856A1
Application number: DE19833334856
Authority: DE
Inventors: Dieter 2050 Hamburg Schwenke; Nils Von Dipl.-Ing. 2056 Glinde Wichert
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1984-04-19

Description

Antrieb für ein Heizwerkzeug einer Packmaschine
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Heizwerkzeug einer Packmaschine zum Versiegeln von Teilen eines thermoplastischen Einschlagmaterials von Packungen, insbesondere von Zigarettenpackungen, die taktweise aufeinanderfolgend vor dem Heizwerkzeug positioniert werden, wobei das Heizwerkzeug während der Stillstandszeiten der Packungen mittels einer vom Maschinenantrieb angetriebenen Steuerkurve auf die Packungen zubewegt wird, und der Antrieb Steuermittel aufweist, die die Siegel zeit, in der das Heizwerkzeug gegen das Einschlagmaterial gedrückt ist, unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit konstant halten.
Ein Antrieb der vorgenannten Art ist durch die DE-OS 19 65 693 bekannt. Bei dem dort gezeigten Antrieb ist ein von einer Steuerkurve betätigter Hebel über eine Stange mit einem das Heizwerkzeug tragenden Hebel verbunden. Der letztgenannte Hebel kann an der Stange gegen die Wirkung einer Druckfeder verschoben und somit verschwenkt werden, wodurch das Heizwerkzeug aus einer Arbeitsposition, in die es von der Steuerkurve geschwenkt wurde, herausgeschwenkt wird. Ein im Maschinentakt gesteuertes Zeitglied steuert ein Ventil in einer zu einem Zylinder führenden Druckluftleitung. Der Arbeitskolben des Zylinders wirkt gegen die genannte Druckfeder auf den das Heizwerkzeug tragenden Hebel, so daß die Siegelzeit von dem Zeitglied bestimmt und von der jeweiligen Maschinengeschwindigkeit bzw.
Winkelgeschwindigkeit der Steuerkurve unabhängig ist.
Gemäß Einleitung der DE-OS 19 65 693 ist es auch bekannt, Heizwerkzeuge ausschließlich mit pneumatischen Antrieben zu bewegen.
Aus der DE-OS 15 11 626 ist es bekannt, Heizwerkzeuge außer mit über Zeitglieder gesteuerten pneumatischen Antrieben auch mit Elektromagneten zu bewegen.
Das Begrenzen der Siegelzeit mit über Zeitglieder gesteuerten pneumatischen oder elektromagnetischen Antrieben zum Abheben der Heizwerkzeuge kann an modernen Hochleistungspackmaschinen nicht mehr praktiziert werden. Bei angestrebten Maschinenleistungen von bis zu 500 Takten/Min. sind die bekannten Antriebe entweder zu langsam oder zu schwach.
Außerdem sind bei den geforderten Taktzahlen die Standzeiten der bekannten Antriebe unzureichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuermittel für einen gattungsgemäßen Antrieb zu schaffen, das bei hoher Arbeitstaktzahl zuverlässig arbeitet und eine lange Standzeit erreicht.
Diese Auftabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine zweite Steuerkurve vorgesehen ist, die ebenfalls von dem Maschinenantrieb angetrieben wird, und die gemeinsam mit der ersten Steuerkurve das Heizwerkzeug bewegt, daß die Steuerkurven mittels eines Stellgliedes gegeneinander verdrehbar sind, und daß das Stellglied mit einer Steueranordnung verbunden ist, die bei einer Geschwindigkeitsänderung der Packmaschine ein Verdrehen der beiden Steuerkurven in ihrer Grundstellung zueinander bewirkt.
Der Antrieb des Heizwerkzeuges ausschließlich über Steuerkurven ermöglicht sehr hohe Taktzahlen bei absoluter Funktionssicherheit. Verwendet man Topfkurven oder bildet jede Steuerkurve als Doppel kurve aus, können Zwangsführungen für das Heizwerkzeug realisiert werden. Während bei den beschriebenen, bekannten Antrieben die Siegelzeit durch von Zeitgliedern gesteuerte Stellmittel begrenzt wurde, d.h.
die Stellmittel bei jedem Arbeitstakt bewegt wurden, wird das Stellmittel im Antrieb gemäß der Erfindung nur bei einer Geschwindigkeitsänderung der Packmaschine und dann auch nur entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeitsänderung betätigt. Damit ist das Erreichen langer Standzeiten gewährleistet.
Ein besonders robustes und funktionssicheres Stellglied besteht in einem zwischen einer Steuerkurve und dem Maschinenantrieb angeordneten Getriebe, wobei ein Zahnrad des Getriebes um eine Drehachse eines mit ihm kämmenden Zahnrades schwenkbar gelagert ist, und ein Lagerelement des schwenkbaren Zahnrades mit einem Stellantrieb verbunden ist. Benutzt man den Bereich mit dem größeren Radius der Steuerkurven zum Abheben des Heizwerkzeuges von den Packungen, und erstreckt sich dieser Bereich etwa um den halben Umfang der Steuerkurven, so kann auch bei sehr langsamer Drehbewegung der Steuerkurven bzw. bei sehr niedriger Arbeitsgeschwindigkeit bzw. Taktzahl der Packmaschine sogar eine relativ kurze Siegelzeit eingehalten werden, wenn nach einem daher besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung das Getriebe die Steuerkurven gegenläufig antreibend ausgebildet ist. Ein besonders kleinbauendes Getriebe ergibt sich, wenn es um fluchtende Achsen drehende, einander zugewandte Kegelräder aufweist, die jeweils verdrehfest mit einer Steuerkurve bzw. dem Maschinenantrieb verbunden sind, beide Kegelräder mit einem dritten Kegelrad kämmen, ein Lagerelement für das dritte Kegelrad um die fluchtenden Achsen der anderen Kegelräder schwenkbar angeordnet ist, und das Lagerelement mit einem Stellantrieb verbunden ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können aber auch beide Steuerkurven von dem Maschinenantrieb mit gleicher Drehzahl und gleicher Drehrichtung angetrieben werden, wobei zwischen einer Steuerkurve und dem Maschinenantrieb das die Steuerkurve relativ zum Maschinenantrieb verdrehende Stellglied angeordnet ist. Hierzu wird vorgeschlagen, als Stellglied ein eine Steuerkurve und den Maschinenantrieb kinematisch verbindenden Stellmotor zu verwenden. Der Stellmotor wird also hier als Getriebeelement eingesetzt, d. h. sein Gehäuse rotiert um die Drehachse seiner Antriebswelle, wobei zum Abstützen des zu übertragenden Drehmomentes dieser Stellmotor mit einem selbsthemmenden Getriebe versehen oder als Bremsmotor ausgebildet sein muß. Zweckmäßigerweise wird die zweite Steuerkurve über die erste Steuerkurve und das zwischen den Steuerkurven angeordnete Stellglied vom Maschinenantrieb angetrieben. Der konstruktive Aufwand für den Antrieb des Heizwerkzeuges über zwei Steuerkurven läßt sich gering halten, wenn beide Steuerkurven um fluchtende Achsen umlaufen und über eine Steuerrolle bzw. eine doppelte Steuerrolle auf einen mit dem Heizwerkzeug in Wirkverbindung stehenden Hebel wirken. Eine kompakte Bauart ergibt sich, wenn eine Steuerkurve an einer Welle befestigt ist, auf der die zweite Steuerkurve drehbar gelagert wird.
Gesteuert wird das Stellglied zweckmäßigerweise über einen dem Antrieb zugeordneten Signalgeber, der ein der jeweiligen Maschinengeschwindigkeit entsprechendes Signal abgibt, welches als Sollwert einer Regelanordnung für das Stellglied zugeführt ist.
Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine Siegeleinrichtung für eine Packmaschine in einer Ansicht gemäß Schnittlinie 1-1 in Figur 2, Figur 2 einen Antrieb mit Steueranordnung für die Siegeleinrichtung in einem Schnitt gemäß Linie II-II in Figur 1, Figur 3 eine Variante des Antriebes und der Steueranordnung für eine Siegeleinrichtung gemäß Schnittlinie ItI-III in Figur 4, Figur 4 eine Siegeleinrichtung in einer Ansicht gemäß Schnittlinie IV-IV in Figur 3.
In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines schrittweise über ein nicht dargestelltes Schrittgetriebe von einem in Figur 2 gezeigten Maschinenantrieb in Form eines Motors 1 antreibbaren Revolvers 2 mit Aufnahmen 3 für Packungen 4, z. B.
Zigarettenpackungen, dargestellt. Die Packungen 4 sind in bekannter Weise in ein thermoplastisches Einschlagmaterial 6, z. B. aus Polypropylen, eingewickelt, dessen überlappende Teile 6a, 6b von einem Heizwerkzeug 7 (elektrlsch beheizte Siegelbacke) verschweißt werden sollen. Das Heizwerkzeug 7 ist an einem um eine Achse 8 schwenkbar gelagerten Hebel 9 befestigt, an dessen anderem Ende auf gemeinsamer Achse 11 zwei Steuerrollen 12, 13 drehbar gelagert sind. Die Steuerrollen 12, 13 sind mittels einer an den Hebel 9 angreifenden Druckfeder 14 gegen Steuerkurven 16 bzw. 17 gedrückt, die um eine gemeinsame Achse 18 in Richtung von Pfeil 19 bzw. 21 gegenläufig antreibbar sind (siehe hierzu und für die weitere Beschreibung Figur 2).
Die Steuerkurve 17 ist fest auf einer in Teilen eines Maschinenrahmens F drehbar gelagerten Welle 22 angeordnet, die über eine Zahnriemenscheibe 23, einen strichpunktiert angedeuteten Zahnriemen 24 und eine Zahnriemenscheibe 26 von dem Motor 1 in Richtung von Pfeil 21 angetrieben wird.
Die Steuerkurven 17 und 16 sind über ein als Stellglied 27 wirkendes Getriebe 28 verbunden, welches ein auf der Welle 22 fest angeordnetes Kegelrad (Zahnrad) 29, ein diesem zugewandtes, auf der Welle 22 drehbar gelagertes Kegelrad (Zahnrad) 31, an dem die Steuerkurve 16 fest angeordnet ist, und ein mit beiden Kegelrädern 29 und 31 kämmendes Kegelrad (Zahnrad) 32 aufweist. Die Kegelräder 29 und 31 sind gleich groß, so daß sie und die mit ihnen verdrehfest verbundenen Steuerkurven 17 bzw. 16 mit gleicher Geschwindigkeit, jedoch gegenläufig angetrieben werden. Ein Lagerelement 33 mit Lagerzapfen 34 für das Kegelrad 32 ist zwischen den Kegelrädern 29 und 31 auf der Welle 22 schwenkbar gelagert und weist ein Zahnsegment 36 auf, welches mit einem Ritzel 37 eines Stellantriebes in Form eines Getriebemotors 38 kämmt. Eine Welle 39 ist mit einem Istwertgeber für das Stellglied 27 in Form eines Drehpotentiometers 41 verbunden, welches Bestandteil einer unterlagerten Regelanordnung 42 in einer Steueranordnung 43 ist. Sollwertgeber ist ein mit dem Motor 1 verbundener Tachogenerator 44, der über ein Potentiometer 46 mit einem Vergleichsglied 47 der Regelanordnung 42 verbunden ist.
Das Vergleichsglied 47 ist mit einem Steuerverstärker 48 für den Getriebemotor 38 verbunden.
Wirkungsweise des Antriebes für die Siegeleinrichtung gemäß Figuren 1 und 2: Bei der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Packmaschine mit niedriger Drehzahl läuft. In Figur 1 ist die Grundstellung der beiden Steuerkurven 16 und 17 dargestellt, in der sie für langsame Geschwindigkeit der Packmaschine derart zueinander verdreht sind, daß, ausgehend von der gezeigten Position, der erhabene Kurvenabschnitt 16a der Steuerkurve 16 die Rolle 12 erreicht, wenn der erhabene Kurvenabschnitt 17a der Steuerkurve 17 die Rolle 13 verläßt. Ein Verschwenken des Hebels 9 und somit ein Andrücken des Heizwerkzeuges 7 an die Packung 4 erfolgt also erst, wenn der Kurvenabschnitt 16a der Steuerkurve 16 von der Rolle 12 abläuft. Nun kann die Druckfeder 14 den Hebel 9 verschwenken, d. h. das Heizwerkzeug 7 verschweiß die Hüllmaterialabschnitte 6a und 6b miteinander.
Wenn der Kurvenabschnitt 17a der Steuerkurve 17 wieder auf die Rolle 13 aufläuft, wird der Hebel 9 mit dem Heizwerkzeug 7 von der Packung 4 wieder weggeschwenkt. Der Arbeitsgeschwindigkeit der Packmaschine entspricht ein Signal des Tachogenerators 44, das mittels dem Potentiometer 46 derart abgeglichen wird, daß der Getriebemotor 38 über das Ritzel 37 auf seiner Welle 39 und das Zahnseg- ment 36 das Halteelement 33 mit dem Kegelrad 32 in einer Position hält, die die betreffende Einstellung der Steuerkurven 16 und 17 zueinander zum Erzielen der gewünschten Siegelzeit ergibt. In dem gezeigten Beispiel weisen die erhabenen Kurvenabschnitte 16a und 17a der Steuerkurven 16 bzw. 17 bezüglich ihres Abrollens an den Steuerrollen 12 bzw. 13 eine minimale Oberlappung auf, d. h. die das Heizwerkzeug 7 von der Packung 4 entfernt haltenden Kurvenabschnitte 16a und 17a addieren sich in voller Länge, was die kürzeste Siegelzeit für eine gegebene Drehzahl ergibt.
Da der Regelanordnung 42 für die Stellung des Halteelementes 33 und somit für die Grundeinstellung der beiden Steuerkurven 16 und 17 zueinander ein maschinendrehzahlgeführter Sollwert zugeführt wird, wird bei einer Erhöhung der Drehzahl des Motors 1 durch Abgabe eines der jeweiligen Regelabweichung entsprechenden Signales vom Vergleichsglied 47 an den Steuerverstärker 48 über den Getriebemotor 38 eine entsprechende Verschwenkung der Steuerkurven 16 und 17 zueinander erfolgen. Dies geschieht dadurch, daß der Getriebemotor 38 über das auf seiner Welle 39 angeordnete Ritzel 37 und das Zahnsegment 36 am Tragelement 33 letzteres mit dem an seinem Lagerzapfen 34 gelagerten Kegelrad 32 entsprechend verschwenkt. Hierdurch rollt das Kegelrad 32 am Kegelrad 29 ab, d. h. das Kegelrad 32 führt zusätzlich zu der ihm vom umlaufenden Kegelrad 29 aufgezwungenen Drehbewegung eine zusätzliche Drehbewegung aus, die von dem Kegelrad 32 auf das Kegelrad 31, an dem die Steuerkurve 16 befestigt ist, übertragen wird, so daß die Steuerkurve eine zusätzliche Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 19 ausführt. Hierdurch wird die Grundeinstellung der Steuerkurven 16 und 17 derart verändert, daß der erhabene Kurvenabschnitt 16a der Steuerkurve 16 früher von der Rolle 12 abrollt als bei der in Figur 1 dargestellten Einstellung. Obgleich also die Steuerkurven 16 und 17 schneller umlaufen, bleibt die Siegelzeit gleich, weil bezüglich des Umlaufes der Steuerkurven 16 und 17 der erhabene Kurvenabschnitt 16a der Steuerkurve 16 früher von der Rolle 12 abläuft und somit die Siegelbacke 7 früher an die Packung 4 heranbewegt wird.
Ober das Potentiometer 46 kann die Einstellung (Grundeinstellung) der Steuerkurven 16 und 17 zueinander beeinflußt und damit die Siegelzeit in einem gewissen Bereich (für alle Maschinengeschwindigkeiten) verändert werden.
Die Siegelzeit kann darüberhinaus weiter verkürzt oder verlängert werden, indem die erhabenen Kurvenabschnitte 16a und 17a der Steuerkurven 16 bzw. 17 länger bzw. kürzer gewählt werden und der Winkel dS entsprechend vergrößert bzw. verkleinert wird.
Bei der Variante gemäß Figuren 3 und 4 sind Teile, die mit denen der Figuren 1 und 2 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen, vermehrt um 100, bezeichnet und nicht erneut erläutert.
Stellglied 151 ist bei dieser Ausführung ein Stellmotor in Form des Getriebemotors 152 selbst, dessen Welle 153 mit der Welle 122 verdrehfest verbunden ist. Der Getriebemotor 152 ist in einem als Rotationskörper ausgebildeten Gehäuse 154 befestigt, welches um die Welle 122 drehbar gelagert ist. Ein Zapfen 156 am Gehäuse 154 fluchtet mit der Welle 122 und ist im Maschinenrahmen F drehbar gelagert.
Die Steuerkurve 116 ist mit dem Gehäuse 154 verdrehfest verbunden. Der Getriebemotor 152 weist ein selbsthemmendes Getriebe auf oder ist als sogenannter Bremsmotor ausgebildet, so daß er Drehmomente übertragen kann, ohne selber solche aufzubringen. Im Unterschied zur Ausführung gemäß Figuren 1 und 2 werden hier beide Steuerkurven 116 und 117 gleichsinnig in Richtung von Pfeil 121 angetrieben.
Der Getriebemotor 152 ist mit Schleifringen 157 am Umfang des Gehäuses 154 verbunden und steht über Schleifer 158 mit einer Steueranordnung gemäß Figur 2 in Verbindung.
Die Wirkungsweise dieser Ausführung entspricht im wesentlichen der der Figuren 1 und 2, wobei hier allerdings die Steuerkurven 116 und 117 gemeinsam in Richtung von Pfeil 121 umlaufen, und die Verstellung der Steuerkurve 116 zur Steuerkurve 117 durch den Getriebemotor 152 direkt erfolgt.

Claims

Patentansprüche Antrieb für ein Heizwerkzeug einer Packmaschine zum siegeln von Teilen eines thermoplastischen Einschlagmaterials von Packungen, insbesondere von Zigarettenpackungen, die taktweise aufeinanderfolgend vor dem Heizwerkzeug positioniert werden, wobei das Heizwerkzeug während der Stillstandszeiten der Packungen mittels einer vom Maschinenantrieb angetriebenen Steuerkurve auf die Packungen zubewegt wird, und der Antrieb Steuermittel aufweist, die die Siegelzeit, in der das Heizwerkzeug gegen das Einschlagmaterial gedrückt ist, unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit konstant halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Steuerkurve (16, 116) vorgesehen ist, die ebenfalls von dem Maschinenantrieb (1, 101) angetrieben wird, und die gemeinsam mit der ersten Steuerkurve (17, 117) das Heizwerkzeug (7, 107) bewegt, daß die Steuerkurven mittels eines Stellgliedes (27, 151) gegeneinander verdrehbar sind, und daß das Stellglied mit einer Steueranordnung (43) verbunden ist, die bei einer Geschwindigkeitsänderung der Packmaschine ein Verdrehen der beiden Steuerkurven in ihrer Grundeinstellung zueinander bewirkt.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (27) ein zwischen einer Steuerkurve (16) und dem Maschinenantrieb (1) angeordnetes Getriebe (28) ist, daß ein Zahnrad (32) des Getriebes (28) um eine Drehachse (18) eines mit ihm kämmenden Zahnrades (29) schwenkbar gelagert ist, und daß ein Lagerelement (33) des schwenkbaren Zahnrades (32) mit einem Stellantrieb (38) verbunden ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (28) die Steuerkurven (16, 17) gegenläufig antreibend ausgebildet ist.
4. Antrieb nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (28) um fluchtende Achsen (18) drehende, einander zugewandte Kegelräder (29, 31) aufweist, die jeweils verdrehfest mit einer Steuerkurve (16) bzw. dem Maschinenantrieb (1) verbunden sind, daß beide Kegelräder (29, 31) mit einem dritten Kegelrad (32) kämmen, daß ein Lagerelement (33) für das dritte Kegelrad (32) um die fluchtenden Achsen (18) der anderen Kegelräder (29, 31) schwenkbar angeordnet ist, und daß das Lagerelement (33) mit einem Stellantrieb (38) verbunden ist.
5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerkurven (116, 117) von dem Maschinenantrieb mit gleicher Drehzahl und gleicher Drehrichtung antreibbar sind, wobei zwischen einer Steuerkurve (116) und dem Maschinenantrieb (101) das die Steuerkurve (116) relativ zum Maschinenantrieb (101) verdrehende Stellglied (151) angeordnet ist.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (151) ein eine Steuerkurve (116) und den Maschinenantrieb (101) kinematisch verbindender Stellmotor (152) ist.
7. Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerkurve (16, 116) über die erste Steuerkurve (17, 117) und das zwischen den Steuerkurven angeordnete Stellglied (27, 151) vom Maschinenantrieb (1, t01) angetrieben wird.
8. Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerkurven (16, 17; 116, 117) um fluchtende Achsen (18, 118) umlaufen und über eine Steuerrolle bzw. eine doppelte Steuerrolle (12, 13; 112, 113) auf einen mit dem Heizwerkzeug (7, 107) in Wirkverbindung stehenden Hebel (9, 109) wirken.
9. Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerkurve (17, 117) an einer Welle (22, 122) befestigt ist, auf der die zweite Steuerkurve (16, 116) drehbar gelagert ist.
10. Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb (1,101) ein Signalgeber (44, 144) zugeordnet ist, der ein der jeweiligen Maschinengeschwindigkeit entsprechendes Signal abgibt, welches als Sollwert einer Regelanordnung (42) für das Stellglied (27, 151) zugeführt ist.