DE3636241C2 - Vorrichtung zur Betätigung von Siegelbacken einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Betätigung von Siegelbacken einer Verpackungsmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung und Steuerung der Andrückdauer von Siegelbacken in einer Ver­ packungsmaschine, insbesondere von Siegelbacken zum Siegeln von Faltlappen, mit einem mit einer Steuerkurve versehenen Betätigungsorgan für die Siegelbacken, einem das Betätigungsorgan antreibenden Antrieb und einem Abtastorgan zur Übertragung der Bewegung des Betätigungsorgans auf die Siegelbacken, wobei die Andrückdauer unabhängig von der Taktzeit der Verpackungsmaschine, zugleich aber in Abhängigkeit vom Beginn eines Arbeitstaktes steuerbar ist.
Verpackungsmaschinen sind mit Schweiß- bzw. Siegelorganen, nämlich Siegelbacken, ausgerüstet, wenn Gegenstände in siegelfähige Folien bzw. in mit siegelfähiger Beschichtung versehenes Verpackungsmaterial eingehüllt werden. Bei der Herstellung von Zigarettenpackungen ist deren äußere Umhüllung aus thermisch schweißbarer Folie im Bereich von Stirnflächen zur Fixierung von einander überdeckenden Falt­ lappen zu siegeln. Hierfür werden (beheizte) Siegelbacken eingesetzt, die während einer begrenzten Zeit Anlage an den Flächen der Packungen bzw. an den Faltlappen erhalten.
Um einerseits eine ausreichend haltbare Siegelung der Falt­ lappen zu erzielen, andererseits aber eine Beschädigung der Folie durch überlange Beaufschlagung durch die beheizten Siegelbacken zu vermeiden, ist es erforderlich, die Andrückdauer der Siegelbacken exakt einzuhalten. Die Sicherstellung genauer, konstanter Siegelzeiten bei vorgegebenem Druck und bestimmter Temperatur der Siegelbacken ist dadurch erschwert, daß die zu beaufschlagenden Packungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit transportiert werden können. Grund hierfür sind Veränderungen in der Taktzeit bzw. -zahl der Verpackungsmaschine. Grundsätzlich sind mindestens drei unterschiedliche Leistungsbereiche der Ver­ packungsmaschine in der Praxis anzutreffen: Die Normal­ geschwindigkeit entspricht der vorgegebenen Leistung der Verpackungsmaschine, bei Zigarettenpackungen zum Beispiel 400 Takte pro Minute. Für die Durchführung von Arbeiten an der Verpackungsmaschine, insbesondere für die Beseitigung von Fehlpackungen etc., ist ein Kriechgang eingerichtet, bei dem die Verpackungsmaschine mit deutlich reduzierter Taktzahl läuft, zum Beispiel mit 200 Takten je Minute. Sodann sind Verpackungsmaschinen mit einem sogenannten Overdrive ausgerüstet, der kurzzeitig Taktzahlen oberhalb der Normalgeschwindigkeit ermöglicht.
Aus der DE 33 35 310 A1 ist eine Vorrichtung zum Konstant­ halten der Siegelzeit beim Heißsiegeln der Klarsichthüllen von Zigarettenpackungen bekannt. Unabhängig von der Takt­ geschwindigkeit oder der Taktzeit einer zugeordneten Ver­ packungsmaschine soll stets eine konstante Siegeldauer gewährleistet sein. Der Antrieb für die Siegelbacken ist zu diesem Zweck unabhängig vom Antrieb der Verpackungsmaschine. Einzig der Beginn einer jeden Bewegung der Siegelbacken muß in Abhängigkeit vom Beginn der einzelnen Arbeitstakte gesteuert werden. Hierzu sind aufwendige Logikschaltungen in Verbindung mit verschiedenen Signalgebern vorgesehen. Die Bewegung der Siegelbacken erfolgt mit Hilfe einer Steuerscheibe, die einen mit einem Näherungsinitiator zusammenwirkenden Steuernocken aufweist. Aufbau und Wirkungsweise sind äußerst kompliziert.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine konstruktiv besonders einfache Vorrichtung vorzuschlagen, die eine konstante, den jeweiligen Erforder­ nissen angepaßte Andrückdauer und damit Siegeldauer der Schweiß- bzw. Siegelbacken unabhängig von der Taktzahl der Verpackungsmaschine gewährleistet.
Zur Lösung der Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan eine hin- und herschwenkbare Kurvenschwinge ist, die als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist und die vom Antrieb in Abhkängigkeit vom Beginn eines Arbeitstaktes über eine Kurbel angetrieben wird, wobei die Kurvenschwinge während einer vollen Um­ drehung der Kurbel eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausführt und dabei mit einer an einem Ende der Schwinge angeordneten Kurvenbahn auf das die Siegelbacken beauf­ schlagende Tastorgan zur Bestimmung der Stellung der Siegel­ backen wirkt.
An sich ist es bereits aus der DE 25 28 631 A1 bekannt, die Siegelbacken mit Hilfe eines Tastorgans zu bewegen, welches einen hin- und herschwenkbaren Kurvenbahnabschnitt abtastet, der seinerseits durch eine Kurbel bzw. einen Exzenter angetrieben wird und während einer vollen Umdrehung dieser Kurbel bzw. dieses Exzenters genau eine hin und her Schwenkbewegung ausführt. Bei dieser bekannten Anordnung stehen jedoch Siegeldauer und Taktzeit in einem konstanten Verhältnis, weshalb die Siegeldauer nicht unabhängig von der Taktzahl variiert werden kann.
Anmeldungsgemäß wird das Betätigungsorgan für die Siegelbacken bzw. ein Antrieb hierfür so betätigt, daß die Andrückdauer der Siegelbacken stets, also auch bei sich ändernder Maschinendrehzahl, konstant ist, gleichwohl aber der Beginn einer Andrückphase der Siegelbacken durch die Verpackungsmaschine (mittelbar) eingeleitet wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Getriebe für die Betätigung von Siegel­ backen in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2 das Getriebe gemäß Fig. 1 in veränderter Position (Siegelstellung).
Die gezeigte Vorrichtung kommt zum Einsatz in Verbindung mit einer Verpackungsmaschine für quaderförmige Packungen, insbesondere Zigarettenpackungen 10. Es geht hier um die Siegelung von Faltlappen einer äußeren Umhüllung der Zigarettenpackungen 10 aus siegelbarer Folie. Die Falt­ lappen (im einzelnen nicht dargestellt) befinden sich im Bereich von Stirnseiten 11 der Zigarettenpackungen 10. Diese werden im vorliegenden Falle auf einer zur Ver­ packungsmaschine gehörenden (horizontal verlaufenden) Förderbahn taktweise transportiert, und zwar in zwei Lagen, also mit jeweils zwei Zigarettenpackungen 10 übereinander. Die Stirnflächen 11 mit den zu siegelnden Faltlappen sind zur Seite gerichtet. Während einer Still­ standsphase der Zigarettenpackungen 10 werden die Falt­ lappen der äußeren Umhüllung durch Aufbringen von Wärme und Druck gesiegelt. Aufbau und Funktion der Förderbahn für die Zigarettenpackungen 10 sind in Verbindung mit Verpackungsmaschinen für Zigaretten allgemein bekannt.
Zur Siegelung von Faltlappen jeweils zweier übereinander­ liegender Zigarettenpackungen 10 sind hier entsprechend dimensionierte, beheizte Siegelbacken 12 vorgesehen, die durch Schwenkbewegung aus einer zurückgezogenen Stellung (Fig. 1) in die Siegelstellung (Fig. 2) unter Anlage an den Stirnseiten 11 der Zigarettenpackungen 10 bewegt werden.
Die Siegelbacken 12 sind zu diesem Zweck hier an einem zweiarmigen Andrückhebel 13 angebracht. Der aufrechte Andrückhebel 13 ist mit einem Schwenklager 14 ortsfest gelagert.
Die Siegelbacken 12 bzw. deren Andrückhebel 13 sind ständig durch ein elastisches Andrückorgan in die Siegel­ stellung (Fig. 2) belastet. Zu diesem Zweck ist am unteren, freien Ende des Andrückhebels 13 im vorliegen­ den Falle eine Zugfeder 15 angebracht, die den Andrück­ hebel 13 im Gegenuhrzeigersinn, also in Richtung auf die Siegelstellung gemäß Fig. 2, belastet.
Die Siegelbacken 12 werden durch ein Betätigungsorgan be­ aufschlagt, welches bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel als zweiarmige Kurvenschwinge 16 ausgebildet ist. Diese ist ebenfalls ortsfest gelagert und um ein Dreh­ lager 17 in vertikaler Ebene hin- und herschwenkbar. Die Kurvenschwinge 16 wirkt auf den Andrückhebel 13 und zwar auf den unteren Teil desselben. Eine an dem Andrückhebel 13 drehbar angebrachte Tastrolle 18 läuft auf einer am äußeren, freien Ende der Kurvenschwinge 16 gebildeten Kurvenbahn 19 ab, wenn die Kurvenschwinge 16 auf und ab schwenkend bewegt wird.
Die Kurvenbahn 19 ist in besonderer Weise ausgebildet. Ein unterer Bereich ist als Vertiefung 20 und ein oberer Teil als Erhöhung bzw. als radialer Vorsprung 21 ge­ staltet. Zwischen beiden Bereichen der Kurvenbahn 19 be­ findet sich ein geschwungener Übergang 22. Vertiefung 20 und Vorsprung 21 sind so gestaltet bzw. haben einen solchen Abstand vom Drehlager 17, daß die Siegelbacken 12 sich in Siegelstellung befinden, wenn die Tastrolle 18 im Bereich der Vertiefung 20 an der Kurvenbahn 19 anliegt. Befindet sich die Tastrolle 18 im Bereich des Vorsprungs 21, ist die Siegelbacke 12 zurückgeschwenkt, befindet sich also außer Siegelstellung.
Die Kurvenschwinge 16 wird durch einen präzise arbeiten­ den Antrieb bewegt, welcher die Dauer einer Hin- und Herbewegung exakt festlegt. Dabei wird durch die Länge (Umfangsabmessung) der Vertiefung 20 die Andrück­ zeit der Siegelbacken 12 an den Zigarettenpackungen 10 bestimmt. Wenn die Tastrolle 18 durch entsprechende Be­ wegung der Kurvenschwinge 16 den Bereich der Ver­ tiefung 20 verläßt, ist die Siegelphase beendet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Kurven­ schwinge 16 durch einen Schrittmotor 23 über ein Zwischen­ getriebe bewegt, nämlich über eine Kurbel 24. Auf einer ortsfesten Kurbelwelle 25 ist ein mit der Kurbelwelle umlaufender Kurbelzapfen 26 angebracht, der einen ge­ lenkig mit dem freien Ende der Kurvenschwinge 16 ver­ bundenen Kurbelarm 27 antreibt. Die Kurbelwelle 25 wird durch den Schrittmotor 23 angetrieben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kurbel 24 so ausgelegt, daß während einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle 25 und damit des Kurbelzapfens 26 die Kurven­ schwinge 16 eine volle Auf- und Abbewegung durchführt. Diese Bewegung spielt sich innerhalb eines Arbeitstaktes der Verpackungsmaschine ab. Die Be­ wegung der Kurvenschwinge 16 kann unmittelbar mit Be­ ginn eines Arbeitstaktes der Verpackungsmaschine in Gang gesetzt und im Extremfalle, z.B. bei Overdrive-Ge­ schwindigkeit, mit diesem abschließen. Die Tätigkeit der Kurvenschwinge 16 und damit die Bewegung der Siegel­ backen 12 können aber innerhalb eines Arbeitstaktes der Verpackungsmaschine zeitversetzt erfolgen. Die vorzugs­ weise einstellbare Bewegungs- bzw. Antriebsdauer des Schrittmotors 23 ist konstant. Bei dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel wird während einer halben Umdrehung des Kurbelarms 27 die Siegelbacke 12 in Siegelstellung (Fig. 2) gehalten (Bewegungsphase gemäß Pfeil 28).
Der Schrittmotor 23 als Antrieb für die Kurven­ schwinge 16 wird durch die Verpackungsmaschine in Gang gesetzt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck auf einer Maschinenwelle 29, die zweck­ mäßigerweise genau im Takt mit der Verpackungsmaschine umläuft, ein Schaltorgan angebracht in Form einer mit­ umlaufenden Schaltscheibe 30. An dieser ist ein in Radialrichtung vorstehender Schaltzapfen 31 angebracht, der auf ein Schaltorgan, nämlich einen Initiator 32 wirkt. Dieser wiederum ist schalttechnisch mit dem Schrittmotor 23 verbunden, so daß bei Erregung des Initiators 32 durch den Schaltzapfen 31 der Schritt­ motor 23 eingeschaltet wird.
Die zurückgeschwenkte Stellung der Siegelbacken 12 ist durch den Drehbereich der Kurbel 24 außerhalb des Pfeiles 28 bestimmt und durch die Dauer des Arbeitstaktes der Verpackungs­ maschine bis zum nächsten Schaltimpuls.
Bezugszeichenliste
10 Zigarettenpackung
11 Stirnseiten
12 Siegelbacke
13 Andrückhebel
14 Schwenklager
15 Zugfeder
16 Kurvenschwinge
17 Drehlager
18 Tastrolle
19 Kurvenbahn
20 Vertiefung
21 Vorsprung
22 Übergang
23 Schrittmotor
24 Kurbel
25 Kurbelwelle
26 Kurbelzapfen
27 Kurbelarm
28 Pfeil
29 Maschinenwelle
30 Schaltscheibe
31 Schaltzapfen
32 Initiator

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Betätigung und Steuerung der Andrückdauer von Siegelbacken in einer Verpackungsmaschine, insbesondere von Siegelbacken zum Siegeln von Faltlappen, mit einem mit einer Steuerkurve versehenen Betätigungsorgan für die Siegelbacken, einem das Betätigungsorgan antreibenden Antrieb und einem Abtastorgan zur Übertragung der Bewegung des Betätigungsorgans auf die Siegelbacken, wobei die Andrückdauer unabhängig von der Taktzeit der Verpackungs­ maschine, zugleich aber in Abhängigkeit vom Beginn eines Arbeitstaktes steuerbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Betätigungsorgan eine hin- und herschwenkbare Kurvenschwinge (16) ist, die als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist und die vom Antrieb (23) in Abhängigkeit vom Beginn eines Arbeitstaktes über eine Kurbel (24) angetrieben wird, wobei die Kurvenschwinge (16) während einer vollen Umdrehung der Kurbel (24) eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausführt und dabei mit einer an einem Ende der Schwinge angeordneten Kurvenbahn (19) auf das die Siegelbacken (12) beaufschlagende Tastorgan zur Bestimmung der Stellung der Siegelbacken wirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (23) für die Kurvenschwinge (16) durch einen Initiator (32) einschaltbar ist, der durch ein auf der Maschinenwelle (29) angeordnetes Steuerorgan, insbesondere eine Schaltscheibe mit radial abstehendem Schaltzapfen (31), beaufschlagbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Siegelbacken (12) durch eine Feder (15) in die Siegelstellung und durch die Kurvenschwinge (16) aus der Siegelstellung bewegbar sind.
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