DE3433802A1

DE3433802A1 - Vorrichtung zum formen, verschweissen und foerdern von verpackungen

Info

Publication number: DE3433802A1
Application number: DE19843433802
Authority: DE
Inventors: Ingemar Malmö Ohlsson
Original assignee: Tetra Pak Developpement SA
Current assignee: Tetra Pak Developpement SA
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3433802C2; SE462332B; US4663916A; SE8504214L; JPS61116524A; SE8504214D0; JPH0517848B2

Description

Vorrichtung zum Formen, Verschweißen und Fördern von Verpackungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen, Verschweißen und Fördern von Verpackungen, insbesondere mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoffbeuteln, bei welcher die Formschalen aus jeweils zwei Halbschalen gebildet sind, die an zwei parallel und gegenüberliegend angeordneten Endlosförderern umlaufend vorgesehen sind, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Halbschalen an dem einen Endlosförderer beheizbare Schweißbacken und an dem gegenüberliegenden Endlosförderer Gegendruckbacken angeordnet sind.

Bei der Herstellung von Verpackungen sind die verschiedensten und unterschiedlichsten Herstellungsmaschinen bekannt. Bei der Herstellung von mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoff beuteln ist es bereits bekannt, einen mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoffschlauch vertikal oder schräg mit mindestens einer vertikalen Komponente in eine Schweißstation einzuführen, in welcher heizbare Schweißbacken auf gegenüberliegend angeordnete Gegendruckbacken durch den qefüllten Kunststoffbeutel hindurch aufeinanderzu bewegt werden, so daß Quersiegelnähte in dem gefüllten Verpackungsschlauch entstehen. Wenn man diese Quersiegelnähte breit genug ausführt, ist ein Durchtrennen im Bereich der Quersiegelnaht in deren Längsrichtung derart möglich, daß die einzelnen, mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoffbeutel durch diesen Schnitt separierbar sind und dennoch flüssigkeitsdicht verbleiben.

Bei den bekannten Schweißstationen mußten aber stets aufwendige Konstruktionen vorgenommen werden, um die Bewegung der Schweißbacken auf die Bewegung des gefüllten Verpackungs-Schlauches abzustellen. Bewegt sich letzterer kontinuierlich, dann müssen die Schweißbacken während des Schweißvorganges ebenfalls mit derselben Geschwindigkeit bewegbar sein, vor und nach dem Schweißvorgang müssen die Schweißbacken zusatz-

lieh aber mit senkrecht zur Bahnförderrichtunc verlaufenden Bewegungsmöglichkeiten versehen werden. Entsprechende Konstruktionen sind bisweilen so aufwendig, daß sie nicht nur bei der Herstellung unwirtschaftlich sondern auch im Betrieb störanfällig sind.

Verwendet man an sich bekannte Endlosförderer zur Bildung von Formschalen, in welchen die Kunststoffbeutel einlegbar sind und verschweißt werden können, dann scheitert der Einsatz genau geformter Schalen daran, daß bei exakter Formstabilität zur Schaffung von Räumen, die beispielsweise die Dosierung vergeben können, die Formschalen nicht ohne großen Aufwand über den Umfang eines Endlosförderers bewegt werden können. Verzichtet man aber andererseits auf die exakte Formgebung der Formschalen, dann ist jedenfalls eine Dosierung von mit Flüssigkeit oder anderen Fließmitteln gefüllten Packungen nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Formen, Verschweißen und Fördern von Verpackungen der eingangs bezeichneten Art so zu verbessern, daß Formschalen genau bestimmten Volumens zwischen gegenüberliegend laufenden Endlosförderern ohne großen Bauaufwand und betriebssicher mit minimaler Störanfälligkeit geschaffen werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jede Halbschale durch ein Muldenblech gebildet ist, welches verformbar zwischen zwei benachbarten Schweißbacken verschieblieh gehaltert ist. Auf diese Weise hängt die genaue Form jeder Halbschale und damit der letztlich das Volumen dosierend bestimmenden Gesamt-Formschale von der Form der beiden Muldenbleche und diese wiederum vom Abstand zweier benachbarter Schweißbacken ab. Eine besonders gute Anpassung der Bewegung der Schweißbacken an die kontinuierliche Bewegung des gefüllten Schlauches ist dann möglich, wenn man die Schweißbacken in der eingangs beschriebenen" Weise an gegenüberliegend umlaufenden Endlosförderern anordnet. Diese

weisen in der Regel ein gerades Trum auf der einen Seite und ein ebenfalls gerades Trum auf der gegenüberliegenden anderen Seite auf, während gekrümmte Bereiche zum Übergang vom einen Trum zum anderen die Verbindung schaffen. Die tatsächliche Schweißarbeit wird man vorzugsweise im Bereich der geraden Trums durchführen, und auf den geboaenen Bereichen zwischen zwei geraden Trums muß sich dann zwangsläufig der Abstand benachbarter Schweißbacken zueinander ändern.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht man sowohl die zweckmäßige Anpassung der Schweißbacken an die kontinuierliche Geschwindigkeit des Verpackungsschlauches als auch die Formpaßgenauigkeit trotz des Spreizeffektes des Endlosförderers an seinen runden Übergangsbereichen, wie vorstehend beschrieben.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn erfindungsgemäß das Muldenblech die Form eines einseitig mindestens halboffenen Zylindermantels hat und seine Krümmung bei Änderung des Abstandes benachbarter Halterungen veränderbar ist. Aus dem vorzugsweise mit Fließmittel gefüllten Kunststoffschlauch sollen Verpackungen geformt, diese gegeneinander dichtend verschweißt und abgefördert werden. Verwendet man zum Verschweißen einen Endlosförderer in der beschriebenen Weise und haben die Muldenbleche längliche Form, z.B. eines einseitig mindestens halboffenen Zylindermantels, dann kann man auf diese Weise zylinderförmige Verpackungen formen, verschweißen und fördern. Da die Halterungen für die Muldenbleche an den Schweißbacken vorgesehen sind, im Bereich des Übergangs von einem geraden Trum zum anderen am Endlosförderer der Abstand benachbarter Halterungen aber größer als im jeweiligen geraden Trum ist, bestand die Schwierigkeit, die Verformung des Muldenbleches zu erlauben und dennoch Formschalen mit diesem zu bilden. Durch die Verformbarkeit der Muldenbleche selbst und die verschiebliche Halterung derselben an den Schweißbacken sind diese Schwierigkeiten überraschend einfach und zweckmäßig überwunden.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Muldenblech an seinen gegenüberliegenden Enden über eine Kette oder einen Riemen mittels jeweils mindestens zweier benachbarter, an den Schweißbacken oder den Backenträgern angeordneter Zapfen gehaltert. Die Zapfen können an den Schweißbacken oder Backenträgern fest angebracht oder beweglich gehaltert sein. In jedem Falle erreicht man damit eine nachgiebige Halterung der Muldenbleche. Die Nachgiebigkeit der Halterung der Muldenbleche allein kann bei speziel-

2Q len Ausführungsformen bereits ausreichen, um die Abstandsänderung benachbarter Schweißbacken bzw. Gegendruckbacken voneinander auszugleichen. Bei den meisten Ausführungsformen und in der Regel bei der Ausgestaltung der Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art genügt aber die bewegliche Anord-5 nung der Haltezapfen nicht, sondern vielmehr ist die Verformung der Muldenbleche selbst notwendig, die hier erfindungsgemäß bewußt zugelassen und dennoch einwandfrei funktionstüchtig ist. Das Aufspreizen des Endlosförderers, beispielsweise der an der Kette oder dem Riemen befestigten Schweißbacken bzw. Gegendruckbacken kann vollständig und zufriedenstellend aufgefangen und ausgeglichen werden durch die Verformung der Muldenbleche selbst in Verbindung mit der verschieblichen Halterung der Zapfen an den Schweißbacken.

Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn die Halterungen für das Muldenblech in dessen Endbereichen angebrachte Langlöcher und an den Schweißbacken oder Backenträgern befestigte, in die Langlöcher ragende·Haltezapfpaare aufweisen. Die Anordnung der Haltezapfen an den Schweißbacken oder Backenträgern in beweglicher Weise kann konstruktive Schwierigkeiten erbringen, und es ist für den Fachmann sicherlich einfacher, wenn die Haltezapfen an den Backen fest angebracht werden können. Auch diese Bedingung ist durch die vorstehende Maßnahme gemäß der Erfindung dadurch erfüllt, daß die an den Backen festen Zapfen die Muldenbleche über Langlöcher haltern und in diesen Langlöchern hin- und hergleiten können. Eine besonders zuverlässige Halterung ergibt sich bei paarweisem Einsatz der Haltezapfen an den Endbereichen der MuI-

denbleche.

Die Verformbarkeit der Muldenbleche kann man besonders günstig und zuverlässig dann beherrschen, wenn das Muldenblech erfindungsgemäß aus FederStahlblech besteht.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 schematisch eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Formschweißkette, mit deren Hilfe mit Flüssigkeit gefüllte Kunststoffbeutel herstellbar sind, Figur 2 eine teilweise abgebrochene Ansicht eines der beiden gegenüberliegenden, in Figur 1 gezeigten Endlosförderers mit einigen Einzelheiten, im allgemeinen entlang der Linie II-II in Figur 4,

Figur 3 eine Einzelheit aus Figur 4, wie dort mit III markiert ist, wobei ein Haltezapfen in einem Langloch gezeigt ist,

Figur 4 eine teilweise abgebrochene Seitenansicht des Endlosförderers der Figur 2, wenn man diesen vertikal mittig schneidet,

Figur 5 den anderen, dem Endlosförderer der Figur 2 gegenüberliegenden Endlosförderer in ähnlicher Darstellung wie bei Fig. 2 und

Figur 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, hier jedoch unter Darstellung des Endlosförderers mit den Gegendruckbacken.

Zum besseren Verständnis der Gesamtvorrichtung ist in Figur 1 die Verbindung mit einer speziellen Verpackungsherstellungsmaschine gezeigt. Man erkennt im mittleren Bereich den rechten, allgemein mit 1 bezeichneten Endlosförderer mit den heizbaren Schweißbacken 2, die in Figur 1 nur als Verbindungsstrich dargestellt sind, und den gegenüberliegenden, allgemein mit 3 bezeichneten Endlosförderer mit den Gegen-

-δι druckbacken 4, die ebenso schematisch wie die heizbaren Schweißbacken 2 nur als Verbindungsstriche dargestellt sind. Die beiden Endlosförderer 1 und 3 stehen einander so gegenüber, daß sich zwei gerade Trums in der mittleren Ebene berühren und die äußeren geraden TrunB einander abgewandt sind. Auch die Wellen 5 der Endlosförderer 1 und 3 sind in Figur 1 angedeutet, während andere Einzelheiten bis auf die schematisch angedeuteten, durch Muldenbleche 6 gebildeten Halbschalen deutlicher aus den Figuren 2 bis 6 hervorgehen.

Die Muldenbleche 6 sind bei beiden Endlosförderern 1 und 3 gleich ausgebildet und haben gleiche Gestalt und Halterung. Anhand Figur 1 läßt sich die Verformbarkeit der Muldenbleche

6 erläutern, wie nachfolgend beschrieben wird. 15

Über den Endlosförderern 1 und 3 ist ein am Maschinenrahmen

7 in nicht gezeigter Weise gehaltertes Füllrohr 8 dargestellt, welches sich vertikal in Flucht über der Verbindungsebene zwischen den beiden geraden Trums der Endlosförderer 1 und 3 erstreckt. Oben erkennt man über eine Welle 9 angetriebene Walzenpaare 10 zur Förderung eines KunststoffSchlauches 11, der über einen Stützring 12, welcher das Füllrohr 8 im Abstand konzentrisch umgibt, herübergezogen ist und mittels zweier Stützriemen 13 ohne Berührung des unteren Düsenendes des Füllrohres 8 zu einer flachen Gestalt zusammengeführt wird.

Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform trägt der Kunststoffschlauch 11 auf diametral gegenüberliegenden Seiten in Bereichen 14 angeschweißte kreisrunde Böden 15, die bei der Bewegung des Schlauches 11 nach unten in Richtung des Pfeiles 16 so in die oberste noch offene Formschale 17 zu liegen kommen, daß sie einander gegenüberliegen und später etwa quer zu der sich ergebenden Längsachse 18 der Flüssigkeitspackung angeordnet sind. Da die Ebene der Böden 15 etwas zur Papierebene der Figur 1 geneigt ist, erscheinen die kreisrunden Böden 15 teilweise in Ellipsenform.

Nachdem sich die Formschale 17, welche durch die beiden Muldenbleche 6 unter Bildung von zwei Halbschalen gestaltet wird, aus der obersten ersten Lage I herunterbewegt hat in die zweite Lage II und sich dabei geschlossen hat, ist das exakte Volumen einer vollständigen Formschale erreicht, und die Schweißbacken 2 und 4 bzw. die beheizbaren Schweißbacken 2 und die nicht beheizbaren Gegendruckbacken 4 liegen sich in dem geraden Trum in der Berührungsebene unter der Achse des Füllrohres 8 genau gegenüber. Da sich die Trums der Endlosförderer 1 und 3 entlang der gebogenen Pfeile 18 und 19 mit gleicher Geschwindigkeit nach unten bewegen wie die Folienbahn 11 gemäß Pfeil 16, kann das Querverschweißen des längs bereits dicht verschweißten und mit den Böden 15 versehenen Schlauches vervollständigt werden. In der untersten Position III öffnet sich die Formschale 17 wieder, wodurch die Wandung des KunststoffSchlauches 11 von dem jeweiligen Muldenblech 6, beginnend im oberen Bereich, abgehoben wird, weshalb man unterschiedliche Linien für die Muldenbleche 6 und den Folienschlauch 11 mindestens in der oberen Hälfte der Station III in Figur 1 erkennt. Nach unten hin sieht man ferner unter den sich Öffnenden Backen 2 und 4 die Querschweißnaht 20, welche nun zwei vollständig dichtend versiegelte Kunststoffbeutel 21 voneinander trennt.

Im unteren Bereich der Figur 1 sieht man die Kette von Kunststoffbeuteln 21, die nun in eine weitere Förderkette 22 mit offenen ovalen Mulden 23, welche sich in Richtung des Pfeiles 24 bewegen, eingelegt und abgefördert wird. Die folgende Vereinzelung versteht sich für den Fachmann, ist hier aber nicht gezeigt. Das Flüssigkeitsniveau ist bei 25 im unteren Bereich des Füllrohres 8 gezeigt.

Wenn sich die Endlosförderer 1 und 3 in Richtung der Pfeile 18 und 19 bewegen, erkennt man, daß sich die Abstände a zweier benachbarter Backenpaare 2, 4 ändern, wenn sich die Bakken öffnen. Beispielsweise ist der Abstand a kleiner als der nachfolgende Abstand zwischen der oberen Backe 2, 4 in der Position III und deren unterer Backe 2, 4. In dem unteren

-ΙΟΙ (und selbstverständlich auch im oberen) Übergangsbereich von einem geraden Trum zum anderen erweitert sich der Abstand zweier benachbarter Backen 2 bzw. 4, der in Figur 1 rechts unten mit "A" bezeichnet ist nicht unerheblich größer gegenüber dem Abstand a im Bereich des geraden Trums ist. Bei der Formschweißketteneinrichtung der hier gezeigten Ausführungsform, ist das sich Erweitern der Muldenbleche 6 durch das Vergrößern des Abstandes A im unteren Bereich und in Drehrichtung das sich Verengen bzw. Verkleinern des Abstandes benachbarter Backen 2, 4 im oberen Bereich erwünscht. Auf diese Weise kann in der Stellung I in Figur 1 oben der Kunststoffschlauch 11 in eine noch erweiterte offene Formschale 17 mit sanften Bewegungen eingelegt werden, und die Formschale 17 schließt sich dann erst beim Übergang von der Position I in die in Figur 1 darunter angeordnete Position II, wie dargestellt ist.

Es versteht sich, daß im Bereich der geraden, einander gegenüberliegenden Trums der Endlosförderer 1, 3 die Formschalen 17 die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels vorgeben. In diesem Zustand sind die Muldenbleche 6 einseitig halb offen und haben ersichtlich eine größere Krümmung beim Abstand a als nach dem Öffnen gemäß der Darstellung in Fig.

1 unten rechts mit dem Abstand A.
25

Um dieses Spreizen der Muldenbleche 6 aus dem Bereich des geraden Trums des Endlosförderers 1 bzw. 3 in den gebogenen Übergangsbereich (Abstand A) und umgekehrt zu ermöglichen, sind die Muldenbleche aus Federstahlblech hergestellt und verformbar, wobei insbesondere die Krümmung der Fläche des Zylinderhalbmantels veränderbar in der Richtung vorgesehen ist, daß sich der Zylinderhalbmantel im Verlaufe des Herumwanderns um den Endlosförderer 1, 3 abwechselnd weiter öffnet und sich wieder verengt. Wenn der Endlosförderer 1,3 wie bei der Darstellung der Figuren 4 und 6 so aufgebaut ist, daß über jedes Riemenzahnrad 26, welche pro Welle 5 im Abstand zueinander angeordnet sind, Kunststoffzahnriemen

2 7 im Abstand B angeordnet herumgeführt sind, dann erkennt

-πι man, daß die Mittelachsen 18 der querversiegelten Packungen parallel zu den Wellen 5 verlaufen und eine Verformung oder Krummungsanderung der Muldenschalen 6 in Richtung der Achsen 18nicht vorgesehen ist.

Jedes Muldenblech 6 ist an seinen gegenüberliegenden Enden 2 8 an den beiden im Abstand B voneinander angeordneten Kunststoff zahnriemen 2 7 mittels Paaren von Haltezapfen 2 9 befestigt, die an den Schweißbacken 2 (ebenso auch an den Gegendruckbacken 4) oder alternativ auch an den Backenträgern 30 befestigt sind. Zwar könnten die Zapfen 2 9 auch in Richtung ihrer Längsachse kippbar an den Schweißbacken 2, 4 angebracht sein, einfacher ist der Aufbau aber, wenn zu den Halterungen an den Schweißbacken 2, 4 fest angebrachte Zapfen 2 9 einerseits und Langlöcher 31 andererseits in den Endbereichen der Muldenbleche 6 gehören. Die Haltezapfen 29 ragen dann in der in Figur 3 deutlicher herausgezeichneten Weise in die Langlöcher 31 und können sich in diesen verschieben, bzw. das Muldenblech kann sich über die Zapfen 2 9 verschieben, z.B. in Richtung des Doppelpfeiles 32. In Figur 3 ist derjenige Zustand gezeigt, in welchem sich das Muldenblech 6 in dem am weitesten gekrümmten Zustand befindet. Beim Vergrößern des Abstandes zweier benachbarter Schweißbacken 2, kann das Muldenblech 6 so gemäß Figur 3 nach unten gleiten, daß der Haltezapfen 2 9 bei der am weitesten gespreizten Position oben erscheinen würde.

In den Figuren 2 und 4 ist der Endlosförderer 1 mit den beheizbaren Schweißbacken 2 gezeigt. Die Heizung erfolgt in bekannter Weise über die Zuführung von elektrischem Strom durch Leitungen 33 mit den in Figur 4 gezeigten Anschlüssen bzw. über die Kupferschienen 34. Auf diese Weise werden die heizbaren Schweißbacken 2 im Bereich der Stützeinrichtung 35, wo sie über die Rollenkette 36 geführt und abgestützt weiden, beheizt. Die Lagerhalterung für die Wellen 5 sind in Figur 4 allgemein mit 37 bezeichnet.

In ähnlicher Weise und gleichem Aufbau werden auch bei dem

Endlosförderer 3 nach den Figuren 5 und 6 die Viellen 5 über Halterungen 37' gehaltert. Man erkennt wieder die Riemenzahnräder 26, die längs zu den Wellen 5 im Abstand voneinander angeordnet sind und über welche der Kunststoffzahnriemen 27 gelegt ist. Dieser trägt die Backenträger 30 und die Gegendruckbacken 4, in deren Endbereichen auch die Enden 28 der in Figur 6 nicht gezeigten Muldenbleche 6 angeordnet sind. Auch hier sieht man die Haltezapfen 2 9 und in Figur die unterschiedliche Krümmung der Muldenbleche in den ge- IQ raden Trums einerseits und den runden Übergangsbereichen dazwischen andererseits. Auch der Endlosförderer 3 hat gemäß Darstellung in Figur 5 eine Stützeinrichtung 35', in welcher eine Rollenkette 36' für die Abstützung der Gegendruckbacken 4 mit den Gummieinlagen 38 sorgt.

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Claims

Dr. Dieler Weber Klaus Seif fen Paientanivälte Däpl.-Cbem. Dr. Dieiej- Weber . Dipl.-Pbj ·,. Klaue Seiffert PostXech θ)45 · 6200 Wiesbaden D-6200 Wiesbaden 1 Gustav~Freyifi£--StJraUe 25 Telefon 08121/372720 TelegrammadreBPe : Willpaieni Telex: 4-1SB247 PoBtscbecl: FrenWurr/Main 67 β3-βΟ2 Bank: Dreeidiier Bank AG, Wiesbaden. Konto-Nr. 276B07O0 (BLZ BIO 600 60) 13. Sep. 19&4 S/Et Tetra Pak Developpement S.A., 70, Avenue General-Guisan, CH-I009 Pullv-Lausanne Vorrichtung zum Formen, Verschweißen und Fördern von Verpackungen P a entansprüche

1. Vorrichtung zum Formen, Verschweißen und Fördern von Verpakkungen, insbesondere mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoff-

15 beuteln (21), bei welcher die Formschalen (17) aus jeweils zwei Halbschalen gebildet sind, die an zwei parallel und gegenüberliegend angeordneten Endlosförderern (1, 3) umlaufend vorgesehen sind, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Halbschalen an dem einen Endlosförderer (1) beheizbare Schweiß-

20 backen (2) und an dem gegenüberliegenden Endlosförderer (3) Gegendruckbacken (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß jede Halbschale durch ein

- A —

Muldenblech (6) gebildet, ist, weiches verforiabar zwischen zwei benachbarten Schweißbacken (2, 4) verschieblich gehaltert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muldenblech (6) die Form eines einseitig mindestens halb offenen Zylindermantels hat und seine Krümmung bei Änderung des Abstandes (a, A) benachbarter Halterungen (29, 31) veränderbar ist.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Muldenblech (6) an seinen gegenüberliegenden Enden (28) über eine Kette oder einen Riemen (27) mittels jeweils mindestens zweier benachbarter, an den Schweißbacken (2, 4) oder den Backenträgern (30) angeordneter Zapfen (29) gehaltert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen für das Muldenblech (6) in dessen Endbereichen (28) angebrachte Langlöcher (31) und an den Schweißbacken (2, 4) oder Backenträgern (30) befestigte, in die Langlöcher (31) ragende Haltezapfpaare (29) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Muldenblech (6) aus Federstahlblech besteht.