DE3420267A1

DE3420267A1 - Fluidbetaetigungsorgan

Info

Publication number: DE3420267A1
Application number: DE19843420267
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Bisai Aichi Iida; Mitsuru Ichinomiya Aichi Koike; Kiyoshi Seko; Kazuhiko Nagoya Aichi Soe
Original assignee: Fuji Machinery Co Ltd
Current assignee: Fuji Machinery Co Ltd
Priority date: 1983-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1984-12-06
Also published as: US4833884A; JPH0124923B2; DE3420267C2; JPS59219501A

Description

Fluidbetätigungsorgan

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Fluidbetätigungsorgan nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Betätigungsorgan, welches unter Verwendung eines Druckfluids (Gas oder Flüssigkeit) eine Anzahl von Betätigungsvorrichtungen (Zylindern) in einer gewünschen zeitgesteuerten Weise derart betätigt, daß die den jeweiligen Betätigungsvorrichtungen zugeordneten Werkzeuge in vorbestimmte spezifische Betriebsweisen gebracht werden.

Auf dem Gebiet des Verpackens, Förderns, der technischen Bearbeitung und dergleichen ist es üblich, ein Objekt mittels eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders zu bewegen (schieben oder ziehen) oder zu neigen. Beispielsweise reicht es aus, das zu bewegende Objekt direkt oder indirekt mit der Kolbenstange des Zylinders zu verbinden.

Es ist jedoch noch nicht bekannt, zwei Zylinder mit den gleichen oder verschiedenen Betriebswirkungen mit einer gemeinsamen Druckfluid-Versorgungsvorrichtung zu verbinden und einen der Zylinder mittels einer Druckänderung im anderen Zylinder zu betätigen, so daß die den einzelnen Zylindern zugeordneten Werkzeuge mit einem Zeitintervall oder gleichzeitig betätigt werden. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch sehr gewünscht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fluidbetätigungsorgan der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem zumindest zwei Zylinder mit gleichen oder verschiedenen Betriebswirkungen mit einer gemeinsamen Druckfluid-Versorgung wie beispielsweise

einem Kompressor oder einer Luft- oder Flüssigkeitspumpe verbunden sind und einer der Zylinder durch eine Druckänderung im anderen Zylinder derart betätigt wird, daß die den entsprechenden Zylindern zugeordneten Werkzeuge mit einer bestimmten gegenseitigen Zeitverzögerung oder zur gleichen Zeit betätigt werden.

Ferner soll diese Aufgabe mit einem Organ geringer Größe und einfachen Aufbaus gelöst werden, das als Antrieb für eine große Vielzahl von industriellen Geräten verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Fluidbetätigungsorgan der eingangs beschriebenen Art gelöst, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluidbetätigungsorgans;

Fig. 2 die selbe Ansicht wie Fig. 1 mit einer Darstellung des Betriebs der Kolben der ersten und zweiten Zylinder;

Fig. 3 und 4 jeweils verschiedene v/eitere Ausführungsformen der,, Erfindung;

Fig. 5 und 6 Modifikationen einer zweiten Betätigungsvorrichtung (oder eines zweiten Zylinders);

Fig. 7 eine Ansicht eines für eine Dicht- bzw. Versiegelvorrichtung verwendeten Fluidbetätigungsorgans nach Fig. 1;

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Fig. 8 eine Seitenansicht des Betätigungsorgans von Fig. 7; und

Fig. 9 den Betrieb der im Betätigungsorgan von Fig. 7 verwendeten Werkzeuge.

Unter Bezug auf die Figuren sollen im folgenden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden. Eine dieser Ausführungsformen ist ein Fluidbetatigungsorgan von der Art, bei der ein Paar von ersten Zylindern Ml, Ml und ein zweiter Zylinder M2, die auf einer gemeinsamen Grundplatte F angeordnet sind, derart ausgebildet sind, daß sie von einer gemeinsamen Druckluftversorgung S in einer solchen Weise beaufschlagt werden, daß die Zylinder Ml, Ml und M2 mit einem bestimmten Zeitintervall betätigt werden.

In den Figuren 1 und 2 umfaßt die Druckluftversorgung S einen Regler 2 und ein Rückschlagventil 4, die miteinander über eine mit der Vorderseite eines Verdichters 1 verbundene erste Leitung in Verbindung 3 stehen und in Reihe angeordnet sind. Ein Drehschieber- oder Umsteuerventil 5 ist an einer seiner Öffnungen mit einem Ende der ersten Leitung 3 verbunden. Eine zweite Leitung 6 ist an ihrem einen Ende mit (im folgenden beschriebenen) ersten Zylindern und an ihrem anderen Ende mit einer anderen Öffnung des Umsteuerventils 5 verbunden. Das Umsteuerventil 5 ist ein elektromagnetisches 2-Stellungs/ 3-Wege-Steuerventil, das in eine Stellung, in der es komprimiertes Fluid vom Verdichter in die zweite Leitung 6 leitet, oder in eine Stellung, in der es ein Ausströmen des Fluids in der zweiten Leitung 6 erlaubt, gebracht werden kann. Der Druck der vom Verdichter 1 gelieferten Druckluft wird auf einen erforderlichen Wert (beispielsweise einen Primärdruck bzw. Primärüberdruck Pl von 0,5 bis 2,5 kg/cm'¹ ) durch den Regler 2 eingestellt, und danach kann die Druckluft durch Betätigen des Umsteuerventils 5 in die zweite Leitung 6 einströmen. Wenn es zur Druckregelung erforderlich ist, kann die

zweite Leitung 6 auch mit einem Rückschlagventil versehen sein.

Ein Paar von ersten Zylindern Ml, Ml mit identischem Aufbau sind auf einer Grundplatte F mit einem Rahmen oder dergleichen vorgesehen und mit der Druckluftversorgung S über die zweite Leitung 6 verbunden, welche eine gegenseitige Verbindung der Vorrichtung S und der Zylinder Ml, Ml derart erlaubt, daß die Druckluft von der Vorrichtung S den Zylindern Ml, Ml zugeführt wird. An ihren Stirnseiten weisen die ersten Zylinder jeweils ein Paar von Öffnungen auf, und die zweite Leitung 6 ist mit einer der Öffnungen jedes Zylinders verbunden. Ferner ist ein Kolben 8 mit einer Kolbenstange 9 in jeden Zylinder Ml eingepaßt. Ein erstes Einwirkelement bzw. Werkzeug ml ist an den unteren Enden der Kolbenstangen 9 derart befestigt, daß es von den Kolben 8 in einer vorbestimmten Weise betätigt wird. Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird jeder Kolben 8 durch den oben genannten Primärdruck Pl betätigt. Wenn also Luft mit Primärdruck durch die Leitung 6 dem Zylinder Ml zugeführt wird, wird dessen Kolben 8 in eine vorbestimmte Stellung innerhalb des Zylinders bewegt, um das erste Werkzeug ml in seiner Betriebsstellung zu halten. Ferner ist der Kolben 8 so ausgebildet, daß er sich zusammen mit dem Werkzeug ml zurückbewegt, wenn auf das Werkzeug ml ein Außendruck einwirkt, der größer ist als der Primärdruck Pl während des Betriebes. Die Kolbenstangen 9 weisen an ihren oberen Enden ein Gewinde auf, und jede Kolbenstange 9 ist an dem Gewindebereich mit einer Einstellmutter 10 versehen, die zum Steuern des Abstandes zwischen der Mutter 10 und dem oberen Ende des Zylinderbodens eingestellt werden kann, und damit den effektiven Hub des Kolbens 8 festlegt. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine an der Außenoberfläche der Wandung jedes Zylinders Ml vorgesehene Abstrahlrippe.

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Auf der Grundplatte F ist zwischen den ersten Zylindern Ml, Ml ein zweiter Zylinder M2 vorgesehen, von dem bei dieser Ausführungsform nur einer vorhanden ist. Der zweite Zylinder M2 weist an seiner Stirnseite eine Öffnung auf und ist mit den ersten Zylindern Ml, Ml mittels eines Paars von Leitungen 12, 12 verbunden, die sich von der Öffnung des zweiten Zylinders M2 zu denjenigen Öffnungen der ersten Zylinder Ml, Ml erstrekken, die nicht jeweils mit der zweiten Leitung 6 verbunden sind, so daß Druckluft von der Druckluftversorgung S durch die ersten Zylinder in den zweiten Zylinder gefördert wird.

Der zweite Zylinder ist mit einem Kolben 14 mit einer Kolbenstange 15 versehen. Ein zweites Einwirkelement bzw. Werkzeug m2 ist mit dem unteren Ende der Kolbenstange 15 verbunden. Innerhalb des zweiten Zylinders M2 ist eine Feder 16 derart angeordnet, daß sie den Kolben 14 mit einer vorbestimmten Kraft P' zurück oder nach oben drückt und damit den Kolben in einer Ruhestellung auf der Seite des Zylinderkopfes bzw. -bodens hält. Die auf den Kolben 14 ausgeübte Kraft P¹ ist derart gewählt, daß sie den Kolben 14 auch dann in seiner Ruhelage hält, wenn auf den Kolben 14 der Primärdruck Pl von den ersten Zylindern, der den Kolben 14 nach unten drückt, einwirkt. Wenn die Kolben 8 der ersten Zylinder Ml, Ml zurück oder nach oben bewegt werden, steigt der Luftdruck innerhalb der ersten Zylinder auf einen Sekundärdruck P2 an. Der damit erzeugte Sekundärdruck P2 wird über die Leitungen 12 dem

zweiten Zylinder M2 zugeführt und bewegt den Kolben 14 gegen die Kraft P¹ der Feder 16 nach unten. Das heißt, die genannten Kräfte stehen untereinander betragsmäßig in der Beziehung Pl < P¹ < P2.
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Obwohl bei dieser Ausführungsform die Grundplatte F eine alle drei Zylinder tragende Einheit ist, kann anstelle der einen gemeinsamen Grundplatte F eine getrennte Trageinrichtung für jeden Zylinder vorgesehen sein.

Zum Betrieb des Fluidbetätigungsorgans wird Druckluft von der Versorgung S in die Zylinder Ml, Ml und daraufhin in den Zylinder M2 geleitet, so daß die Kolben 8 der Zylinder Ml, Ml zuerst in ihre Betriebsstellung bewegt werden und damit auch das erste Werkzeug ml in seine Betriebsstellung bewegen. Wenn auf das Werkzeug ml ein Druck, der größer ist als der Primärdruck Pl, in entgegengesetzter Richtung einwirkt, werden die Kolben 8 entgegen dem Primärdruck Pl um ein bestimmtes Maß rückwärts bewegt, so daß das Volumen in jedem Zylinder Ml verringert wird, und damit der Luftdruck im Zylinder Ml auf den Sekundärdruck P2 ansteigt. Die damit weiter komprimierte Luft wird in den zweiten Zylinder M2 geleitet, so daß der Kolben 14, auf den der Sekundärdruck P2 einwirkt, entgegen der Kraft P¹ der Feder 16 abgesenkt wird (da P' < P2) und damit das zweite Werkzeug m2 in seine Betriebsstellung bewegt. Das Werkzeug m2 wird danach in dieser Stellung gehalten, um einen erforderlichen Arbeitsgang auszuführen.

Wenn nach Beendigung des erforderlichen Arbeitsganges oder aus einem anderen Grunde der auf das Werkzeug ml einwirkende äußere Druck entfernt wird, wird der Kolben 8 jedes Zylinders Ml sowie das Werkzeug ml wiederum auf die jeweilige Betriebsstellung gesenkt und damit das Volumen des Zylinders Ml erhöht. Durch diese Volumenvergrößerung wird der Luftdruck im Zylinder Ml wieder auf den Primärdruck Pl reduziert.

Wenn der Luftdruck in jedem Zylinder Ml auf den Primärdruck Pl abgesenkt ist, strömt die komprimierte Luft im zweiten Zylinder M2 durch die Leitungen 12 in die ersten Zylinder Ml, Ml, so daß der Druck im Zylinder M2 ebenfalls wieder auf den Primärdruck Pl absinkt. Diese Druckabsenkung läßt den Kolben 14 unter Einwirkung der Feder 16 mit der Kraft P¹, die größer ist als der Primärdruck Pl, in seine Ruhestellung zurückwandern. Die Betriebsweisen der Kolben 8 und 14 mit einem Zeit-Intervall werden in dieser Weise wiederholt, um die Werkzeuge

ml und m2 entsprechend zu betätigen. Die in den Zylindern Ml und M2 vorliegende Luft kann gewünschtenfalls durch Betätigen des Steuerventils 5 ausströmen.

Das oben beschriebene Fluidbetatigungsorgan kann gewünschtenfalls in verschiedenster Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann jeweils ein erster Zylinder Ml sowie ein zweiter Zylinder M2 vorgesehen sein. Ferner ist es, wie in Fig. 3 gezeigt ist, auch möglich, jeweils zwei erste und zweite Zylinder Ml und M2 vorzusehen und jedes Zylinderpaar miteinander über eine Leitung sowie die ersten Zylinder Ml, Ml über eine Leitung mit der zweiten Leitung 6 und die zweiten Zylinder M2, M2 mit den ersten Zylindern über die Leitungen 12 zu verbinden. Genauer gesagt ist es möglich, zwei Kanäle, die von einem Ende der zweiten Leitung 6 zu jeweils einer von zwei Öffnungen am Kopf der jeweiligen ersten Zylinder Ml abzweigen, anzuschließen und die andere Öffnung jedes Zylinders Ml mit einer am Kopf des jeweiligen zweiten Zylinders M2 über die Leitungen 12, 12 zu verbinden. Ferner kann, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, die erste Ausführungsform derart modifiziert werden, daß sowohl der zweite Zylinder M2 als auch die ersten Zylinder Ml, Ml mit der zweiten Leitung 6 über eine Leitung verbunden sind. Genauer gesagt ist es möglich, zwei der drei Kanäle, die von einem Ende der zweiten Leitung 6 abzweigen, mit jeweils einer der beiden Öffnungen der entsprechenden ersten Zylinder Ml, den übrigen Kanal mit der Öffnung des zweiten Zylinders M2 und diesen zum zweiten Zylinder führenden Kanal mittels der Leitungen 12, 12 zu verbinden. Für diese Modifikation nach Fig. 4 kann einer der beiden Kanäle (der mittlere Kanal) direkt mit der Wandung des zweiten Zylinders M2 anstelle mit dessen Öffnung verbunden sein.

Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden die Zylinder Ml und M2 bei kontinuierlichem Betrieb des Betätigungsorgans durch die verdichtete Luft auf eine hohe

Temperatur erwärmt. Es ist daher empfehlenswert, jeden Zylinder mit einer Vorrichtung zum Abstrahlen von Wärme zu versehen, wie beispielsweise eine um die Zylinderwandung gewikkelte Rohrschlange für Kühlmedium oder in der Zylinderwandung zum Hindurchleiten eines' Kühlmediums (beispielsweise Wasser) in den Zylinder vorgesehene Öffnungen.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß es auch möglich ist, anstelle der Feder 16 ein Steuergerät 19 vorzusehen, das sowohl mit der Druckluftversorgung S als auch dem zweiten Zylinder M2 verbunden ist, um mit einem Druck entsprechend der Kraft P¹ der Feder 16 auf den Kolben 14 zum Halten des Kolbens 14 in seiner Ruhestellung einzuwirken. In diesem Fall wird die Verbindung des Steuergeräts 19 mit dem Zylinder M2 derart durchgeführt, daß der genannte Druck auf die Unterseite des Kolbens 14 einwirkt.

Die Kolbenstange 15 ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist, vorzugsweise mit einem Paar von Einstellelementen 17, 18 versehen, die einen derartigen Abstand voneinander aufweisen, daß sie den Hub des Kolbens 14 steuern oder begrenzen. In diesem Fall ist jede Leitung 12 nicht mit dem Kopf des Zylinders M2, sondern mit dessen Wandung verbunden.

Obwohl bisher der Betrieb des Betätigungsorgans mit Druckluft beschrieben wurde, kann dieses selbstverständlich auch durch ein anderes Gas oder eine komprimierte Flüssigkeit betrieben werden. Wenn eine Flüssigkeit verwendet wird, kann der Betrieb eines zweiten Zylinders M2 nahezu gleichzeitig mit dem des Zylinders Ml erfolgen, da eine Flüssigkeit aufgrund ihrer inkompressiblen Natur eine sofortige Reaktion des Kolbens verursacht. Daher kann die Art des Betätigungsmediums (Gas oder Flüssigkeit) danach ausgewählt werden, ob die Zylinder Ml und M2 mit einem Zeitintervall oder im wesentlichen gleichzeitig betätigt werden sollen. Wenn eine Flüssigkeit

als Betätigungsmedium verwendet wird, findet als Fluidversorgungsvorrichtung eine Pumpe Anwendung.

Das oben beschriebene Fluidbetätigungsorgan kann für die verschiedensten Zwecke angewendet, werden, beispielsweise

(1) Herstellung von Kartons, Umschlagen, Papiertüten, etc.

(2) Verpackung von Waren, Material, etc.

(3) Füllen von Flaschen oder anderen Behältern mit Material

(4) Anbringen von Etiketten, Schildern, etc.

(5) Verarbeiten oder Schneiden von blattförmigen Materialien

(6) Formen oder Losklopfen bzw. Losschlagen von synthe- · tischen Kunststoffen

(7) Schneiden, Bohren oder Biegen von verschiedensten Materialien

(8) Festklemmen oder Bewegen von Werkstücken

(9) Positionieren oder Erfassen von Werkstücken (10) Markieren von Werkstücken

Das Fluidbetätigungsorgan ist geeignet zur Verwendung als eine Vorrichtung zum Betätigen der Geräte, die die oben genannten Funktionen durchführen.

Unter Bezug auf die Werkzeuge ml und m2, die mit den Zylindern Ml und M2 zu verbinden sind, können Elemente gewählt werden, die zum Durchführen einer gewünschten Funktion, wie beispielsweise den nachfolgend aufgelisteten, geformt sind:

(1) Einschieben bzw. Einstoßen, Klammern oder Befestigen

(2) Versiegeln, Schneiden im Schmelzzustand (Schmelzen und Schneiden), oder Verbinden

(3) Schneiden, Bohren, Lochen oder Abscheren

(4) Stempeln

(5) Anbringen von Augen, Verstemmen oder Verbinden

Unter Bezug auf die Figuren 7 und 8 soll ein Beispiel einer Anwendung des Fluidbetätigungsorgans als Antrieb einer üblichen Form-Füll-Siegel-Maschine (der bekannten horizontalen Kissen-Verpackungsmaschine) beschrieben werden. Wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist das folgende Fluidbetätigungsorgan Luft-betrieben. Bei diesem Beispiel sind die mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel identischen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Anwendung von Fluidbetätigungsorganen in Versiegeleinrichtungen ist ein unteres Siegelelement 23 auf einem Tragrahmen 22, der zwischen einem Paar von Kurbelarmen 21, 21 angeordnet und mit diesen verbunden ist,und ein oberes Siegelelement 26 und ein Messer 30 auf der Seite eines Tragrahmens 25, der zwischen einem Paar von oberen Kurbelarmen 24, 24 angeordnet und mit diesen verbunden ist, vorgesehen.

Sowohl die oberen als auch die unteren Kurbelarme 21, 21 und 24, 24 sind mit dem Grundkörper der (nicht gezeigten) Versiegelungseinrichtung verbunden. Die Bezugszeichen 27 und 28 bezeichnen eine Nut zur Aufnahme des Messers 30 bzw. einen Raum zum Hindurchführen des Messers, und der Buchstabe H bezeichnet ein Paar von in jedem Siegelelement vorgesehenen Mitteln zum Erwärmen einer Siegelfläche des Siegelelementes. Auf dem Tragrahmen 25 ist ein Paar von ersten Zylindern Ml, Ml, die mit einer Druckluftversorgung S verbunden sind, sowie ein mit den ersten Zylindern verbundener zweiter Zylinder M2 vorgesehen. Das obere Siegelelement 26 ist mit den unteren Enden der Kolbenstangen 9, 9 der ersten Zylinder Ml, Ml lösbar verbunden. Wenn Luft (mit dem Primärdruck Pl) von der Versorgung S in die ersten Zylinder gefördert wird, werden die Kolben 8 auf ihren unteren Totpunkt abgesenkt, so daß sie das obere Siegelelement 26 in seine Betriebsstellung bringen. Das

Messer 30 ist mit dem unteren Ende einer Kolbenstange 15 des zweiten Zylinders M2 über ein Tragelement 31 lösbar verbunden und erstreckt sich verschiebbar durch einen Führungsrahmen 29 in den Raum 28. Zwischen dem Tragrahmen 25 und der Tragstange 31 ist ein Paar von Federn 32 vorgesehen (Fig. 8), die einen Kolben 14 des Zylinders M2 mit einer Kraft P', die größer ist als der Primärdruck Pl, nach oben drücken und damit das Messer 30 sowie den Kolben 14 in ihrer Ruheposition selbst dann halten, wenn Luft mit dem Druck Pl in den Zylinder M2 geleitet wird.

Die Siegelelemente 23 und 26 führen mit der Kurbelbewegung eine kreisförmige Bewegung durch, bei der die Siegelflächen 23a und 26a jeweils vorbestimmten Bahnen Rl und R2 folgen, wie in Fig. 9 gezeigt ist, während ein zylindrisches Verpakkungsmaterial f kontinuierlich der Siegeleinrichtung zugeführt wird. Das Maß oder die Geschwindigkeit der Bewegungen der Siegelelemente 23 und 26 wird auf nahezu den gleichen Wert wie denjenigen der kontinuierlichen Zufuhr des Materials f gesetzt. Jedesmal, wenn jedes Siegelelement simultan eine Kreisbewegung durchführt, wird das Material f wärmeversiegelt, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Während der Kreisbewegungen wird jedoch das obere Siegelelement derart bewegt, daß seine Siegelfläche 26a der Bahn Rl der Siegelfläche 23a des anderen Siegelelements 23 folgt, während die beiden Siegelelemente um eine für das Versiegeln des Materials erforderliche Strecke L weiterbewegt werden, die dem Winkelbereich zwischen den Schnittpunkten A und C mit den Bahnen Rl und R2 entspricht. Das heißt, daß die Siegelflächen 26a und 23a entlang der gleichen Bahn Rl über die Strecke L wandern können, so daß beide Siegelflächen über die Strecke L miteinander in Kontakt sind (wobei Teile des Materials f zwischen ihnen versiegelt werden), und damit das Material innerhalb der Strecke L versiegelt, wird.

Bei diesem Beispiel wird das Fluidbetätigungsorgan wie folgt betrieben:

Beim Zuführen des Materials f in der in Fig. 9 dargestellten Richtung wird das obere Siegelelement 26, das in seiner Betriebsstellung durch den von der Versorgung S in die Zylinder Ml, Ml (und in den Zylinder M2) geleiteten Primärluftdruck Pl gehalten wird, zusammen mit dem unteren Siegelelement 23 durch die Kurbel in einer kreisförmigen Bahn bewegt. Wenn es den Punkt A erreicht, werden die Siegelflächen 26a und 23a in gegenseitigen Eingriff (mit dazwischenliegenden Teilen des Materials f) gebracht. Danach beginnt das untere Siegelelement 23, das obere Siegelelement 26 nach oben zu pressen, so daß sich die obere Siegelfläche 26a sowie die untere Siegelfläche 23a entlang der Bahn Rl der unteren Siegelfläche 23a bewegen. Das heißt, daß der Kolben 8 des ersten Zylinders Ml durch den Druck des unteren Siegelelements 23 nach oben gedruckt wird, wodurch das Zylindervolumen reduziert und damit der Luftdruck (im Zylinder) über den Primärdruck Pl ansteigt. Wenn die Siegelelemente 26 und 23 eine Zwischenstellung B (der Versiegelstrecke L) erreichen, gelangt der Kolben 8 in seinen oberen Totpunkt, so daß auf das obere Siegelelement 26 der größte nach unten wirkende Druck einwirkt und dieses die zu versiegelnden Teile des Materials f zusammen mit dem unteren Siegelelement 23 mit der größten Kraft hält. Die in ihrem Druck erhöhte Luft in den Zylindern Ml, Ml (die einen Sekundärdruck P2 erreicht) wird dem zweiten Zylinder M2 durch die Leitungen 12, 12 zugeführt.

Im zweiten Zylinder M2 wird, da der damit zugeführte Luftdruck P2 die Kraft P¹ der Federn 32 übersteigt, der Kolben abgesenkt und bringt damit das Messer 30 in seine Betriebsstellung, so daß das Messer 30 zwischen den versiegelten Bereichen des Materials f schneidet, während die Bereiche von den Siegelelementen 26 und 23 festgehalten werden. Es ist hier von Bedeutung, daß auf das Messer 30 im Punkt B der höchste

Druck nach unten einwirkt, da sich das obere Siegelelement 26 an diesem Punkt in seiner höchsten Stellung befindet und damit den Sekundärdruck P2 auf sein Maximum erhöht. Das bedeutet, daß das Messer 30 um ein bestimmtes Zeitintervall nach dem Beginn des Versiegeins durch die Siegelelemente 26 und betätigt wird und das Material f mit einer großen Kraft schneidet, nachdem die vorbestimmten Bereiche des Materials f vollständig versiegelt sind. Nach dem Schneiden wird die obere Siegelfläche 26a sowie die untere Siegelfläche 23a entlang eines fallenden Bereichs der Bahn Rl zwischen den Punkten B und C bewegt, so daß der Druck des unteren Siegelelementes 23 von unten gegen das obere Siegelelement 26 allmählich verringert wird und der Kolben 8 jedes ersten Zylinders Ml vom Luftdruck (dem Sekundärdruck P2) wieder abgesenkt wird.

Bei dieser Absenkung des Kolbens 8 wird das Volumen des Zylinders Ml vergrößert und damit der Luftdruck wiederum verringert. Wenn der Kolben 8 wieder vollständig auf seine Betriebsstellung abgesenkt ist, ist der Luftdruck im Zylinder Ml wieder auf den Primärwert Pl abgesenkt. Ebenfalls wird im zweiten Zylinder M2 der Druck wieder auf den Primärdruck Pl abgesenkt, wenn die Luft unter dem Sekundärdruck P2 in die ersten Zylinder strömt, so daß der Kolben 14 wieder unter Einwirkung der Federn 32 -in die obere Ausgangsposition wandert. Aufgrund dieser Bewegung wird das Messer 30 ebenfalls in seine Ruheposition bewegt. Nebenbei erfolgt in der zweiten Hälfte der Versiegelungsstrecke L die Aufwärtsbewegung des Messers 30 gleichzeitig mit der Abwärtsbewegung des oberen Siegelelementes 26, und das Siegelelement 26 und das Messer 30 befinden sich im Punkt C jeweils wieder in der Ruheposition bzw. in der Betriebsposition.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Fluidbetätigungsorgan die zeitlichen Erfordernisse für zwei aufeinanderfolgende Arbeitsgänge, nämlich das Wärmeversiegeln und das Schneiden eines Verpackungsmaterials, sicher erfüllt. Es kann daher als bevorzugte Vorrich-

tung zum Betätigen einer Versiegelungsvorrichtung verwendet werden.

Es gibt eine Vielzahl von in der Verpackungsindustrie verwendeten Maschinen, wie beispielsweise Verarbeitungsmaschinen für das Verpackungsmaterial, Innenverpackungsmaschinen und Außenverpackungsmaschinen. Für die bei diesen Maschinen verwendeten Werkzeuge gibt es eine Vielzahl von Betriebsarten, wie beispielsweise eine Kreisbewegung (wie vorstehend beschrieben), eine Schwenkbewegung, ein Kreislauf (kastenförmige Bewegung), eine gegeneinander gerichtete Bewegung und eine mit dem Vorschub des Werkzeugs gleichzeitig mitwandernde Bewegung. Ferner gibt es eine Vielzahl verschiedener Kombinationen der ersten und zweiten Werkzeuge, wie beispielsweise einen zum Pressen, Einschieben und Fixieren geeigneten Halter als erstem Werkzeug und einem Messer als zweitem Werkzeug, einem Halter und einem Seitenschweißer, einem Halter und einem Versiegler, einem Halter und einem Stempel. Das hier beschriebene Fluidbetätigungsorgan kann für jede der oben beschriebenen V-erpackungsmaschinen, Betriebsarten und Kombinationen davon verwendet werden.

Erfindungsgemäß sind die ersten Zylinder mit der Versorgung für Druckfluid (unter Verwendung eines Verdichters, einer Pumpe oder dergleichen) über die Zufuhrleitung, und der zweite Zylinder ist mit den ersten Zylindern über Leitungen verbunden. Das heißt, daß sowohl die ersten als auch die zweiten Zylinder von einer gemeinsamen Quelle mit Betätigungsfluid versorgt werden. Damit ermöglicht die Erfindung eine geringe Größe und einfache Ausführung der gesamten Betätigungsvorrichtung. Insbesondere können, da die Kolben der ersten und zweiten Zylinder mit einem vorbestimmten Zeitintervall dazwischen exakt betätigt werden können, gewünschte verschiedene Zeitsteuerungen des Betriebs der Werkzeuge ml und m2 erhalten werden. Ferner kann sowohl Flüssigkeit als auch Gas als

Betätigungsmedium verwendet werden. Da schließlich die ersten und zweiter) Zylinder auf einem gemeinsamen Träger (Grundplatte) oder auf getrennten Trägern angeordnet werden können, ist es möglich, das gesamte Betätigungsorgan in verschiedenen Formen aufzubauen. Damit kann ,das erfindungsgemäße Betätigungsorgan in einer großen Vielzahl für Industrien und für die verschiedensten Zwecke verwendet werden.

Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-8OOO MÜNCHEN 9O YN 1-3072 P/K/so Fuji Machinery Co., Ltd., Nagoya/Japan Fluidbetätigungsorgan PATENTANSPRÜCHE

1. !Fluidbetätigungsorgan mit mindestens einem ersten Zylinder, \jy den ein Kolben verschiebbar eingepaßt ist und der mit einer Druckfluid-Versorgungsvorrichtung über eine zweite Leitung verbunden ist, und mit zumindest einem zweiten Zylinder, in den ein Kolben verschiebbar eingepaßt ist und der mit dem ersten Zylinder über eine Leitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Kolbenstange (9) mit dem Kolben (8) des ersten Zylinders (Ml) verbunden ist und von dem ersten Zylinder (Ml) an dessen beiden Seiten hervorsteht, und daß ein erstes Werkzeug (ml) mit einem Ende der Kolbenstange (9) des ersten Zylinders (Ml) zur Betätigung durch diese verbunden ist;

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN) OO . WILLROIDERSTR. 8 · TEL. (Οθβ) β4Οβ4Ο

b) eine Kolbenstange (15) mit dem Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) verbunden ist und von dem zweiten Zylinder (M2) an einem Ende hervorsteht, und daß ein zweites Werkzeug (m2) mit dem hervorstehenden Ende der Kolbenstange (15) des zweiten Zylinders (M2) zur Betätigung durch diese verbunden ist;

c) die Versorgungsvorrichtung (S) derart ausgebildet ist, daß sie Fluid mit einem Primärdruck (Pl) durch die zweite Leitung (6) dem ersten Zylinder (Ml) zuführt;

d) der Kolben (8) des. ersten Zylinders (Ml) in eine vorbe-

stimmte Betriebsstellung bewegt ist, wenn dem ersten Zylinder (Ml) der Primärdruck (Pl) zugeführt wird, um das erste Werkzeug (ml) in eine vorbestimmte Betriebsstellung zu bringen;

e) der Kolben (8) des ersten Zylinders (Ml) jedoch zusammen mit dem ersten Werkzeug (ml) zurückbewegt ist , wenn auf das erste Werkzeug (ml) ein äußerer Druck einwirkt, der größer ist als der Primärdruck (Pl), so daß der Fluiddruck im ersten Zylinder (Ml) auf einen Sekundärdruck (P2) angehoben ist und der Sekundärdruck (P2) dem zweiten Zylinder (M2) durch die Leitung (12) zugeführt wird;

f) der Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) derart ausgebildet ist, daß er durch eine Kraft, die größer als der Primärdruck (Pl) und kleiner als der Sekundärdruck (P2) ist, in einer Ruhestellung gehalten wird und damit das zweite Werkzeug (m2) in einer Ruhestellung hält; und

g) der Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) aber entgegen dieser Kraft in eine vorbestimmte Betriebsstellung bewegt ist, wenn dem zweiten Zylinder (M2) der Sekundärdruck (P2) zugeführt ist, um das zweite Werkzeug (m2) in eine vorbestimmte Betriebsstellung zu bringen.

2. Fluidbetätigungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidversorgungsvorrichtung (S) einen mit einer ersten Leitung (3) verbundenen Regler (2) zum Einstellen des Drucks des Fluids vom Kompressor (1) auf den Primärdruck (Pl) und ein mit der ersten Leitung (3) verbundenes Rückschlagventil

(4) zum Verhindern des Rückflusses des Fluids aufweist und daß ein Richtungssteuerventil (5) mit einer Anzahl von Öffnungen an einer Öffnung mit einem Ende der ersten Leitung (3) und an einer anderen Öffnung mit einem Ende der zweiten Leitung (6) verbunden ist, und daß die erste Leitung (3) mit der Förderseite des Verdichters (1) verbunden ist.

3. Fluidbetätigungsorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (2) näher am Verdichter (1) als das Rückschlagventil (4) liegt und der Regler (2) und das Rückschlagventil (4) in Reihe geschaltet sind.

4. Fluidbetätigungsorgan nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtungssteuerventil (5) ein 2-Stellungs/3-Wege-Steuerventil ist, das so ausgebildet ist, daß es in eine Stellung, in der es das Zuströmen des vom Verdichter (1) gelieferten Fluids durch die erste Leitung (3) in die zweite Leitung (6) erlaubt, oder in eine Stellung, in der es das Fluid in der zweiten Leitung (6) ausströmen läßt, gesetzt werden kann.

5. Fluidbetätigungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zylinder (Ml) an seiner Kopfseite mit einem Paar von Öffnungen versehen ist und daß ein Ende der zweiten Leitung (6) mit einer Öffnung des ersten Zylinders (Ml) verbunden ist.

6. Fluidbetätigungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (9) des ersten Zylinders (Ml) an dem Ende, das nicht das erste Werkzeug (ml) trägt, mit einem Gewinde versehen ist und daß eine Mutter (10) mit dem mit dem Gewinde versehenen Bereich verbunden ist und so betätigt werden kann, daß sie den Abstand zwischen der Mutter (10) und der Außenoberfläche des Kopfes des ersten Zylinders (Ml) einstellt und damit eine Einstellung des

effektiven Hubes des Kolbens (8) des ersten Zylinders (Ml) erlaubt.

7. Fluidbetätigungsorgan nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder (M2) an seiner Kopfseite mit einer Öffnung versehen ist' und daß diese Öffnung des zweiten Zylinders (M2) über die Leitung (12) mit derjenigen Öffnung des ersten Zylinders(Ml) verbunden ist, die nicht an die zweite Leitung (6) angeschlossen ist, so daß nicht nur das von der VersorgungsvQrrichtung (S) dem ersten Zylinder (Ml) zugeführte Fluid mit Primärdruck (Pl) dem zweiten Zylinder (M2) zugeführt wird, sondern ebenfalls Fluid mit Sekundärdruck (P2) dem zweiten Zylinder (M2) zugeführt wird, wenn der Druck des Fluides in dem ersten Zylinder (Ml) auf den Sekundärdruck (P2) angestiegen ist.

8. Fluidbetätigungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kolben (14) des zweiten Zylinders(M2) eine Feder(16) mit einer vorbestimmten Kraft (P¹) vorgesehen ist, um den Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) in seiner Ruhestellung zu halten.

9. Fluidbetätigungsorgan nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung der Kraft (P¹) der Feder (16), des Primärdruckes (Pl) und des Sekundärdruckes (P2) des Fluids so gewählt ist, daß Pl < P¹ < P2, so daß der Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) durch die Kraft (P¹) der Feder (16) weiter in seiner Ruhestellung gehalten wird, wenn im zweiten Zylinder (M2) der Primärdruck (Pl) vorliegt, jedoch gegen die Wirkung der Kraft (P¹) in die vorbestimmte Betriebsstellung bewegt wird, wenn dem zweiten Zylinder (M2) der Sekundärdruck (P2) zugeführt wird, und damit das zweite Werkzeug (m2) in eine Betriebsstellung bringt.

10. Fluidbetätigungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) mit einem vorbestimmten Hub versehen wird und daß der zweite Zylinder (M2) an der Seite der Kolbenstange über eine Leitung mit einem Fluidsteuergerät (19) verbunden ist, das derart ausgebildet ist, daß es einen Druck (P¹) zur Kolbenstangenseite des zweiten Zylinders (M2) liefert, um den Kolben (14) des zweiten Zylinders (M2) in seiner Ruhestellung zu halten.
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11. Fluidbetätigungsorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder (M2) an seiner Kopfseite eine Öffnung aufweist, daß die zweite Leitung (6) zumindest zwei Abzweigleitungen aufweist, die von einem Ende der zweiten Leitung (6) abzweigen, und daß eine der Abzweigleitungen mit einer Öffnung des ersten Zylinders (Ml) und die andere Abzweigleitung mit der Öffnung des zweiten Zylinder (M2) verbunden ist, und daß die andere Öffnung des ersten Zylinders (Ml) über die Leitung (12) mit der anderen Abzweigleitung verbunden ist.