DE3815092A1

DE3815092A1 - Folienschweissvorrichtung

Info

Publication number: DE3815092A1
Application number: DE19883815092
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Zeva GmbH
Current assignee: Zeva GmbH
Priority date: 1988-05-04
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1989-11-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum kontinu ierlichen Verschweißen von Schrumpffolien innerhalb einer Verpackungslinie.

Die Erfindung betrifft insbesondere Verpackungslinien zum Verpacken von Sammelgebinden in Schrumpffolienbanderolen. Verpackungen dieser Art werden beispielsweise zum Verpacken von Getränkedosen in zusammenhängend handhabbare Verkaufs einheiten (Sammelgebinde) verwendet.

Für solche Verpackungsaufgaben sind automatische Verpackungs linien bekannt, die beispielsweise aus einem Einlaufförder band, einer Folieneinschlagmaschine, einem Zwischenförder band, einem Schrumpftunnel und einem Auslaufförderband be stehen. Das über das Einlaufförderband zugeführte Verpackungs gut wird in der Folieneinschlagmaschine zumindest teilweise mit Schrumpffolie, in der Regel Polyethylen umhüllt und über das Zwischenförderband an den Schrumpftunnel weitergeleitet. Innerhalb des Schrumpftunnels wird die Folie kurzzeitig erwärmt, wodurch die bei der Folienherstellung eingefrorene Vorspannung wieder freigesetzt wird. Dabei legt sich die Folie dann als straffe Haut eng um das Packgut. Das fertig verpackte Gut wird dann über das Auslaufförderband weiterge geben.

Um eine Schrumpfung der Folie unter Einschluß des Verpackungs guts zu ermöglichen, ist bei dem in Rede stehenden Bandero lierverfahren mindestens eine Folienschweißung erforderlich.

Bei einem bekannten Verfahren (Maschinenmarkt, Würzburg 93 (1987) 26, Seite 40) werden zwei Folien gleichzeitig von oben und unten dem horizontal laufenden Packgut zugeführt, so daß dieses an der Oberseite, der Unterseite sowie der vorderen und hinteren Stirnseite von Folie umgeben ist. Um diese, das Packgut einschließenden Folien miteinander zu verbinden, erfolgt jeweils zwischen zwei durchlaufenden Packgütern eine Querschweißung, mit der die Folien gleich zeitig von der nachgeführten Folienbahn getrennt werden. Auf diese Weise sind die das Packgut umhüllenden Folien jeweils an der vorderen und hinteren Stirnseite des Packguts mitein ander verschweißt.

Diese Schweißnähte an den Stirnseiten des Packguts sind optisch störend, insbesondere dann, wenn bedruckte Folien verwendet werden. Neben diesen optischen Mängeln treten bei dem Schweißverfahren vermehrt technische Probleme auf, insbesondere dann, wenn die Verpackungsgeschwindigkeit er höht werden soll. Der durch das Verschweißen der oberen und unteren Folie bedingte diskontinuierliche Betrieb der Anlage kann zwar durch technisch aufwendige Nachführsteue rungen der Schweißstäbe vermieden werden, stößt jedoch auf grund der Massenträgheit der Schweißstäbe und der zugehöri gen Halterungen und Führungen bei Erhöhung der Durchsatzge schwindigkeit verhältnismäßig schnell an physikalische Grenzen.

Aus diesem Grunde geht man mehr und mehr dazu über, ein Verfahren einzusetzen, bei dem innerhalb der Einschlagma schine eine Folie rundherum um das Packgut derart gelegt wird, daß sie an der Bodenseite überlappt. Diese bodensei tige Überlappung wird dann innerhalb der Schrumpfhaube durch Heißluftzufuhr vor bzw. während des Schrumpfvorgangs ver schweißt.

Dieses Verfahren ist aufgrund des nicht mehr erforderlichen gesonderten Schweißvorgangs erheblich leistungsfähiger als das vorgenannte. Insbesondere ist die bodenseitige Schweiß naht optisch unauffälliger als die stirnseitige.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß innerhalb der Schrumpfhaube zwei unterschiedliche Verfahren (das Schweißen der Überlappungsstelle und das Schrumpfen der gesamten Fo lie) durchzuführen sind, deren Verfahrensparameter bei Opti mierung auseinanderstreben. Dies führt dazu, daß bei Einstel lung der Verfahrensparameter regelmäßig ein Kompromiß zwi schen den für das Schweißen und den für das Schrumpfen gün stigen Parametern zu wählen ist. Dies führt insbesondere bei speziellen Folien, beispielsweise druckvorbehandelten Folien, Niederdruckpolyethylenfolien oder sehr dünnwandigen Folien zu Schwierigkeiten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Folienschweißvorrichtung für den oben beschriebenen Einsatz zu schaffen, die eine gute Verschweißung der sich an der Unterseite des Packguts überlappenden Folienenden auch bei sehr hoher Durchsatzgeschwindigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Anspruch 1 bzw. alternativ in Anspruch 2 angegebenen Merkmalen er füllt.

Die Folienschweißvorrichtung nach Anspruch 1 weist eine Horizontalfördereinrichtung, beispielsweise einen Stabketten förderer auf, in die ein beheizbarer Umlaufkörper zum Zwecke der Folienschweißung eingegliedert ist. Dieser Umlaufkörper ist dabei so angeordnet, daß er die Förderebene mindestens tangiert, so daß der Kontakt mit dem darüber laufenden Pack gut, insbesondere den sich überlappenden Folienenden sicher gestellt ist.

Alternativ kann diese Folienschweißvorrichtung anstelle des beheizbaren Umlaufkörpers zur Kontaktschweißung eine kontakt frei arbeitende Einrichtung aufweisen, wie es in Anspruch 2 beschrieben ist. Auch bei dieser Bauart erfolgt der Schweiß vorgang während des kontinuierlichen Weitertransports des Packguts, so daß sehr hohe Durchsatzgeschwindigkeiten er reichbar sind. Der Heißgasstrom ist dabei von unten auf die sich unter dem Fördergut überlappenden Folienenden ge richtet, so daß eine gute Verschweißung erreicht wird, ohne den Schrumpfvorgang bereits einzuleiten. Dies erfolgt erst nach Verfestigung der Schweißnaht in der sich daran anschlie ßenden Schrumpfhaube.

Die Folienschweißvorrichtungen gemäß Anspruch 1 oder 2 kön nen modulartig aufgebaut sein und in bestehende Verpackungs linien integriert werden. Eine solche Folienschweißvorrich tung kann beispielsweise ein Zwischenförderband ersetzen. Sie kann jedoch auch in einer Folieneinschlagmaschine oder einen Schrumpftunnel integriert sein.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung gemäß Anspruch 3, bei der mindestens eine Folienandruckrolle im Schweißbe reich der Vorrichtung, also über dem Umlaufkörper bzw. über der Stelle der Horizontalfördereinrichtung, an der der Heiß gasstrom austritt, angeordnet ist. (In der Regel sind zwei Andruckrollen vorgesehen, welche die seitlich überstehen den Folienenden halten.) Eine solche Anordnung ist ins besondere beim Banderoleneinschlag von Vorteil, da auf diese Weise sichergestellt werden kann, daß die seitlich überstehenden Folienenden im Schweißbereich an der Förder ebene anliegen und auch in diesem Seitenbereich an den über lappenden Enden miteinander verschweißt werden. Eine solche Schweißung ist für den nachfolgenden Schrumpfprozeß erstre benswert, da dann die Banderole völlig gleichmäßig um das Packgut schrumpft, wodurch eine optisch ansprechende und zugleich stabile Verpackung erzielt wird. Je nach Anzahl der gleichzeitig nebeneinander durch die Schweißvorrichtung durchgeführten Sammelgebinde können ggf. auch mehrere Folien andruckrollen nebeneinander vorgesehen sein, um die jeweils seitlich überstehenden Folienenden zu halten.

Wenn diese Andruckrollen im Verhältnis zur Packungsgröße einen relativ geringen Durchmesser aufweisen, kann es unter Umständen vorkommen, daß die seitlichen Folienenden an der Andruckrolle hängenbleiben, wodurch die Schweißung beein trächtigt werden könnte. Um dies zu vermeiden ist es zweck mäßig, den Durchmesser der Folienandruckrolle etwa entspre chend der Packguthöhe oder größer auszulegen, wie es in Anspruch 4 aufgeführt ist. Bei einer solchen Dimensionierung besteht keinerlei Gefahr, daß Teile der Folie an der Andruck rolle hängenbleiben.

Üblicherweise werden auf den eingangs genannten Verpackungs linien zahlreiche unterschiedliche Gutgrößen in unterschied lichen Losgrößen nachfolgend verpackt. Um hier eine entspre chende Anpassung an Breite und Anzahl der nebeneinander zu verpackenden Gebinde zu ermöglichen, ist gemäß Anspruch 5 vorgesehen, daß die Andruckrolle quer zur Förderrichtung verstellbar und in der jeweiligen Stellung arretierbar ist. Eine solche Verstellmöglichkeit kann auf einfache Weise durch einen über der Förderebene angeordneten Querträger erreicht werden, an dem die Andruckrolle gelagert ist (Anspruch 6). Die Rollen können dann entsprechend der Pack gutbreite am Querträger verschoben und in der jeweiligen Stellung arretiert werden.

Eine besonders kompakte und konstruktiv einfache Bauart einer solchen Folienschweißvorrichtung beschreibt Anspruch 7. Hier ist als Horizontalfördereinrichtung ein Stabketten förderer vorgesehen, in den eine beheizbare Zahnwalze ein greift, die die darüberlaufenden Folienenden miteinander verschweißt. Die Zahnwalze ist innerhalb des Stabkettenför derers unter der Förderebene angeordnet, derart, daß der jeweils nach oben weisende Zahn der Walze zwischen zwei Stäben des Stabkettenförderers in die Förderebene ragt. Zur Verschweißung der Folienenden mittels dieser Zahnwalze ist der Kontakt zwischen dem umfangseitigen Zahnende und der Packgutunterseite erforderlich, so daß das jeweils mit dem Förderer im Eingriff stehende Zahnende mindestens bis zur Förderebene reicht oder diese um einen geringen Betrag über ragt. Die Zahnwalze kann in praktisch jedem Bereich des Stabkettenförderers angeordnet sein und zugleich die An triebs- oder Umlenkwalze bilden.

Um auch bei geringem Eigengewicht des Verpackungsguts eine einwandfreie Verschweißung der Folienenden zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die Zahnenden quer zur Förderrichtung zu profilieren (Anspruch 8), so daß die Gesamtauflagefläche des umfangseitigen Zahnendes am Packgut verringert und damit der Anpreßdruck erhöht wird. Eine solche Profilierung ist insbesondere bei schwer schweißbaren Folien zweckmäßig. Die erhabenen Profilenden können dabei zur Unterstützung des Schweißvorgangs die Transportebene nach oben hin durch dringen.

Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 9 wird eine gute punk tuelle Verschweißung der Folienenden erreicht, wobei je nach Einstellung der Zahnwalzentemperatur die Folie zum Teil oder vollständig durch die Spitzenerhebungen durchdrungen wird. Hierdurch wird eine intensive Verschweißung erreicht, die insbesondere bei beschichteten oder schwer schweißbaren Folien zu bevorzugen ist. Ein weiterer Vorteil der damit hergestellten Schweißnaht ist die hohe Zugfestigkeit auf grund der Spannungsverteilung um die Durchdringungen (Per forationseffekt).

Anspruch 10 beschreibt eine weitere Bauvariante, bei der mehrere Umlaufkörper in Form von Walzen vorgesehen sind, die zusammen eine Horizontalfördereinrichtung bilden und von denen mindestens eine Walze beheizbar ist. Je nach Schweiß gut und Durchlaufgeschwindigkeit können auch mehrere beheiz bare Walzen vorgesehen sein, die an ihrer Oberfläche entspre chend den Merkmalen der Ansprüche 8 und 9 profiliert sein können, um die vorgenannten günstigen Schweißeigenschaften zu erreichen. Die Walzen der Horizontalfördereinrichtung sind entweder mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit antreibbar oder lediglich drehbar gelagert, wobei dann ggf. ein gerin ges Gefälle oder ein antreibbarer Transportarm vorgesehen ist, der das Packgut vom einen zum anderen Ende der Schweiß vorrichtung verschiebt.

Eine weitere Ausführungsform einer Horizontalfördereinrich tung mit einem eingegliederten beheizbaren Umlaufkörper ist durch die Merkmale des Anspruchs 11 beschrieben. Auch hier ist ein Stabkettenförderer als Horizontalfördereinrich tung vorgesehen, zur Schweißung dient jedoch eine darin eingegliederte beheizbare Stabkette. Die Stäbe dieser beheiz baren Stabkette liegen jeweils zwischen den Stäben des Stab kettenförderers. Auch bei dieser Ausführungsvariante können die beheizbaren Stäbe entsprechend den Merkmalen der Ansprü che 8 und 9 profiliert sein, um die oben genannten Schweiß vorteile zu erzielen. Die Eingliederung einer beheizbaren Stabkette in den Stabkettenförderer ermöglicht einen verhält nismäßig lang andauernden Kontakt zwischen einem innerhalb des Stabkettenförderers befindlichen umlaufenden beheizten Stab und der Packgutfolie. Diese Kontaktstrecke kann durch Verlängern der Vorrichtung nahezu beliebig vergrößert wer den, so daß auch bei sehr hohen Durchsatzgeschwindigkeiten die erforderliche Verweilzeit der Folienenden auf dem Schweißstab gewährleistet ist.

Bei den Ausführungsformen, bei denen ein Umlaufkörper die Folienenden unter direktem Kontakt durch Wärmeübertragung miteinander verschweißt, ist es zweckmäßig, den Umlaufkör per, beispielsweise die Zahnwalze nach Anspruch 7, die Wal zen nach Anspruch 10 oder die beheizbare Stabkette nach Anspruch 11 in einem der Förderebene abgewandten Bereich über eine externe Heizquelle aufzuheizen. Unter dem der Förderebene abgewandten Bereich ist der Teil des Umlaufkör pers zu verstehen, der nicht mit der Förderebene in Kontakt steht. Eine solche externe Beheizung kann beispielsweise bei einem metallenen Umlaufkörper in einfachster Form durch eine Flammenfront eines Gasbrenners oder aber, was in der Praxis einfacher zu handhaben ist, durch eine elektrische Heiz quelle direkt oder indirekt beaufschlagbar sein.

Eine konstruktiv aufwendigere, jedoch in einigen Einsatzbe reichen vorteilhaftere Beheizung des Umlaufkörpers ist durch Anspruch 13 beschrieben. Hier ist innerhalb des Umlaufkör pers eine elektrische Heizpatrone vorgesehen. Beim Einsatz einer beheizbaren Zahnwalze kann diese Heizpatrone (ggf. auch mehrere Heizpatronen) über einen Schleifringkontakt an der Stirnseite der Walze elektrisch versorgt sein. Zur genauen Temperaturführung können im Umlaufkörper Temperatur fühler vorgesehen sein, die mit einer elektronischen Rege lung verbunden sind. Hierdurch ist eine sehr genaue und schnell reagierende Temperatursteuerung des Umlaufkörpers möglich, was insbesondere bei sehr dünnen Folien von Vorteil ist, bei denen der Schweißprozeß besonders exakt gesteuert sein muß, um einerseits eine gute Schweißverbindung der Folienenden zu ermöglichen und andererseits ein Durch schweißen zu vermeiden.

Um ein Anhaften des Umlaufkörpers an der Folie zu vermeiden ist es vorteilhaft, diesen mit einem antiadhäsiven Material, beispielsweise Polytetrafluorethylen zu beschichten. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es auch zweckmäßig sein, den Umlaufkörper ganz oder teilweise aus antiadhäsivem Mate rial herzustellen, beispielsweise aus Graphit (Anspruch 14).

Anstelle der direkten Kontaktschweißung durch den Umlaufkör per können die Folienenden auch durch einen gerichteten Heißgasstrom gemäß Anspruch 2 miteinander verschweißt wer den. Vorteilhaft ist bei einer nach diesem Prinzip arbeiten den Folienschweißvorrichtung als Horizontalfördereinrichtung ein Stabkettenförderer vorgesehen, in den eine hohle, mit einem Heißgasstrom beaufschlagbare Zahnwalze eingegliedert ist. Diese Zahnwalze weist umfangseitig an den Zahnenden jeweils mindestens eine den Heißgasstrom auf die Förderebene bzw. die Folie richtende Düse auf. Diese Düsen sind mit dem Wal zeninneren leitungsverbunden, das über ein seitlich ange schlossenes Heißgasgebläse beaufschlagt wird (Anspruch 15). Jeder Zahn kann beispielsweise eine sich über die gesamte Walzenbreite erstreckende Schlitzdüse oder aber mehrere Einzeldüsen aufweisen. Durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Düsen kann ein ähnlicher Schweißeffekt wie anhand der Ansprüche 8 und 9 beschrieben erzielt werden.

In der einfachsten Form kann der Umlaufkörper bei Eingliede rung in einen Stabkettenförderer von diesem mitgenommen werden, so daß kein eigener Antrieb für den Umlaufkörper vorzusehen ist. Insbesondere bei hohen Durchlaufgeschwindig keiten ist es jedoch zu bevorzugen, den Umlaufkörper mit einem eigenen Antrieb auszustatten oder eine interne syn chrone Antriebsverbindung zwischen Stabkettenförderer und Umlaufkörper vorzusehen, um einen mechanischen Verschleiß zwischen der Stabkette und dem Umlaufkörper zu vermeiden (Anspruch 16). Ein solcher synchroner Antrieb des Umlaufkör pers kann beispielsweise über einen Zahnriemen zwischen der Antriebswelle des Stabkettenförderers und der des Umlauf körpers, ggf. unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Übersetzung erfolgen.

Auch bei der Zahnstange nach Anspruch 15 ist ein synchroner Antrieb der Walze zum Förderer zweckmäßig, damit der Heiß gasstrom nicht durch den Stabkettenförderer behindert oder abgelenkt wird. Der Antrieb kann in gleicher Weise wie bei dem unter direktem Kontakt arbeitenden Umlaufkörper erfolgen.

Da die Düsenform konstruktiv nur mit sehr hohem Aufwand veränderbar ausgelegt werden kann, ist es zweckmäßig, gemäß Anspruch 17 den Abstand zwischen Zahnwalze und Förderebene einstellbar zu gestalten, d. h. die Zahnwalze in Bezug auf die Förderebene höhenverstellbar anzuordnen. Auf diese Weise können die Schweißparameter durch Wahl des Düsenabstands zur Förderebene und Wahl der Heißgastemperatur sowie des Volu mendurchsatzes ausreichend genau eingestellt werden. Durch einen innerhalb der Walze umlaufenden, lediglich oben offe nen Dichtkörper kann zudem erreicht werden, daß der Heißgas strom nur aus dem jeweils mit dem Stabkettenförderer im Eingriff stehenden Zahn austritt, wodurch die Förderleistung des Gebläses verhältnismäßig niedrig ausgelegt sein kann.

Auch bei den unter direktem Kontakt arbeitenden Umlaufkör pern ist keine Höhenverstellbarkeit des Umlaufkörpers in bezug auf die Förderebene angebracht, um den Schweißvorgang zu optimieren.

Bei bestehenden Verpackungslinien kann die erfindungsgemäße Folienschweißvorrichtung als selbständige Maschine zwischen Einschlagmaschine und Schrumpftunnel eingebaut werden. Bei der Neukonstruktion einer solchen Verpackungslinie ist es jedoch aus räumlichen und konstruktiven Gründen von Vorteil, die Schweißvorrichtung gemäß Anspruch 18 im Einlaufbereich einer Schrumpfhaube zu integrieren oder aber gemäß Anspruch 19 im Auslaufbereich einer Einschlagmaschine anzuordnen. Ein schlagmaschinen und Schrumpfhauben solcher Verpackungslinien weisen regelmäßig einen Stabkettenförderer auf, so daß diese Horizontalfördereinrichtung gemeinsam zum Schweißen und Schrumpfen bzw. zum Einschlagen und Schweißen genutzt werden kann. Hierdurch können die Herstellungskosten erheblich verringert werden.

Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, zum modulartigen Aufbau einer solchen Verpackungslinie die Folienschweißvorrichtung als selbständige Maschine auszubilden.

Bei der Anordnung der Schweißvorrichtung ist zu beachten, daß zwischen dem Schweißbereich und der Schrumpfhaube ein genügender Abstand liegt, damit die Schweißnähte bei Ein tritt in die Schrumpfhaube erkaltet und verfestigt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in stark vereinfachter Darstellung eine teil weise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Bereichs zwischen Einschlagmaschine und Schrumpftunnel einer Verpackungslinie;

Fig. 2 eine Einschlagmaschine mit sich daran an schließender Folienschweißvorrichtung sowie nachfolgendem Schrumpftunnel in Darstellung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform in Darstellung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform gemäß der Dar stellung nach Fig. 2;

Fig. 5 einen Schrumpftunnel mit vorgeschalteter inte grierter Folienschweißvorrichtung in Dar stellung nach Fig. 1;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform gemäß der Dar stellung nach Fig. 5;

Fig. 7 in stark vereinfachter Darstellung einen Quer schnitt durch eine Folienschweißvorrichtung;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 in vergrößerter Schnittdarstellung eine Zahn walze mit externer Beheizung;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Beheizung in in Darstellung nach Fig. 9;

Fig. 11 eine hohle Zahnwalze zur Aufnahme einer in ternen Heizquelle in Seiten- und Stirnansicht;

Fig. 12 eine interne Heizquelle in Seiten- und Stirn ansicht;

Fig. 13 drei Zahnprofile einer Zahnwalze (Einzelheit XIII in Fig. 11);

Fig. 14 eine mit Heißgas beaufschlagbare und mit Düsen versehene Zahnwalze im Längsschnitt;

Fig. 15 einen Schnitt längs der Schnittlinie XV-XV in Fig. 14;

Fig. 16 in vergrößerter Darstellung eine Seiten- und Stirnansicht der Zahnwalze nach Fig. 14;

Fig. 17 die Einzelheit XVII in Fig. 16 in Schnittdar stellung und

Fig. 18 eine weitere Ausführungsform der Düsen in Dar stellung nach Fig. 17.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Verpackungslinie dargestellt, und zwar der Auslaufbereich einer Einschlagmaschine 1 sowie der sich daran anschließende Einlaufbereich eines Schrumpf tunnels 2. Die Förderrichtung des Packguts 3 ist mit 4 ge kennzeichnet.

Innerhalb der Einschlagmaschine 1 wird das Packgut 3 mit einem Banderoleneinschlag aus Polyethylenfolie versehen und dabei gleichzeitig über einen Stabkettenförderer 5 in Richtung des Pfeils 4 bewegt. In der in Fig. 1 dargestell ten Stellung ist das Packgut 3 bereits mit einer (hier nicht dargestellten) Schrumpffolie derart banderoliert, daß die sich überlappenden Folienenden an der Unterseite des Pack guts 3 mit ihren Schnittkanten quer zur Förderrichtung 4 liegen. Die Folienbreite ist so gewählt, daß die seitlichen Folienenden über das Packgut 3 seitlich überstehen. In die ser Form wird das eingeschlagene Packgut 3 durch den Stab kettenförderer 5 am Ende der Maschine 1 auf einen Stabketten förderer 6 des Schrumpftunnels 2 übergeben. Dem Schrumpftun nel 2 ist im Bereich vor der Schrumpfhaube 7 eine als Schweiß vorrichtung 8 ausgebildete Einlaufzone vorgeschaltet, die mit demselben Stabkettenförderer 6 arbeitet, mit dem das Packgut 3 anschließend durch die Schrumpfhaube 7 gefahren wird.

Die im Einlaufbereich des Schrumpftunnels 2 angeordnete Schweißvorrichtung 8 besteht aus dem Stabkettenförderer 6 und einer weiter unten im einzelnen beschriebenen beheiz ten Zahnwalze 9, deren Zähne in den Stabkettenförderer 6 eingreifen. Die Zahnwalze 9 ist synchron zum Stabkettenför derer 6 angetrieben und so angeordnet, daß ihre im oberen Walzenbereich liegenden Zähne jeweils zwischen benachbarte Stäbe des Stabkettenförderers 6 eingreifen. Die Zähne er strecken sich über nahezu die gesamte Förderbreite der Ma schine. Die Zahnwalze 9 ist höhenverstellbar gelagert, so daß das Zahnende des oberen Walzenzahns je nach Einstellung in der Förderebene 10 liegt oder ein wenig darübersteht.

Das vom Stabkettenförderer 5 an den Stabkettenförderer 6 übergebene Packgut 3 kontaktiert die Zahnenden der Walze 9 in streifenförmigen Abschnitten beim Überfahren. Durch die beheizte Zahnwalze 9 werden die sich an der Unterseite des Packguts 3 überlappenden Folienenden in einer oder mehreren Linien quer zur Transportrichtung 4 miteinander verschweißt, wodurch eine schlauchförmige seitlich offene Folienbanderole gebildet wird.

Im Bereich der seitlich überstehenden Ränder sorgen (in den Fig. 1 bis 6 nicht dargestellte) Andruckrollen für die Kontaktierung zwischen Folie und Zahnwalze, was weiter unten im einzelnen beschrieben ist.

Das beim weiteren Transport durch den Stabkettenförderer 6 in die Schrumpfhaube 7 gelangende banderolierte Packgut 3 wird dort mit Heißluft beaufschlagt, wodurch sich die Folie gleichmäßig um das Packgut 3 legt und seitlich jeweils eine im Idealfall runde Ausnehmung entsteht, deren Größe durch den Überstand der Folie bestimmt wird.

Die nachfolgend beschriebenen Anordnungen arbeiten grundsätz lich nach dem gleichen vorbeschriebenen Prinzip: Zunächst wird das Packgut mit Schrumpffolie eingeschlagen. Dann wird die Schrumpffolie an der Unterseite des Packguts mittels einer Schweißvorrichtung verbunden und schließlich innerhalb des Schrumpftunnels eingeschrumpft. Die beschriebenen Ver packungslinien arbeiten kontinuierlich bei vergleichsweise hoher Durchsatzgeschwindigkeit.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Schweißvorrichtung 8 als selbständige Maschine ausgebildet und zwischen der Einschlagmaschine 1 und dem Schrumpftunnel 2 angeordnet. Das Packgut 3 wird hier über den Stabkettenför derer 5 der Einschlagmaschine 1 an den Stabkettenförderer 6 der Schweißvorrichtung 8 übergeben. Im Bereich der beheizten Zahnwalze 9 erfolgt dann die Schweißung der sich überlappen den Folienenden an der Unterseite des Packguts 3, wonach eine Übergabe an einen Stabkettenförderer 11 des Schrumpf tunnels 2 erfolgt. Im Bereich der Schrumpfhaube 7 wird schließlich die Banderole mittels Heißluft um das Packgut 3 geschrumpft.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2, bei der die Schweißvor richtung zugleich ein Zwischentransportmittel bildet, wird vorzugsweise in bereits existierende Verpackungslinien zwi schen Einschlagmaschine 1 und Schrumpftunnel 2 eingegliedert, um einen kontinuierlichen Betrieb bei erhöhter Vorschubge schwindigkeit zu ermöglichen.

Bei der Bauart nach Fig. 3 ist die Schweißvorrichtung 8 im Auslaufbereich der Einschlagmaschine 1 angeordnet. Der Stabkettenförderer 6 der Schweißvorrichtung 8 ist zugleich auch Stabkettenförderer der Einschlagmaschine 1. Die mit dem Stabkettenförderer 6 im Eingriff stehende beheizbare Stab walze 9 ist im hinteren Bereich der Einschlagmaschine 1 (in Förderrichtung 4 gesehen) angeordnet, wo das Packgut bereits mit Schrumpffolie eingeschlagen ist, so daß die sich überlappenden bodenseitigen Enden miteinander verschweißt werden können. Vom Stabkettenförderer 6 wird das Packgut dann auf den Stabkettenförderer 11 des Schrumpftunnels 2 übergeben, der es durch den Schrumpftunnel 7 bewegt.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 stellt eine Alternative zu der nach Fig. 1 dar und weist die gleichen baulichen und konstruktiven Vorteile gegenüber der getrennten Bauweise der Schweißvorrichtung nach Fig. 2 auf.

Die Darstellung nach Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungs form einer Schweißvorrichtung 12, die ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Bauart durch eine gesonderte zwischen Ein schlagmaschine 1 und Schrumpftunnel 2 angeordnete Maschine gebildet ist. Bei der Schweißvorrichtung 12 sind zahlreiche Walzen 13 quer zur Förderrichtung 4 hintereinander angeord net. Diese Walzen setzen die horizontale Förderebene 10 zwischen dem Stabkettenförderer 5 und dem Stabkettenförderer 11 fort. In der Darstellung nach Fig. 4 sind zwölf der insgesamt vierzehn Walzen 13 durch eine Heizeinrichtung 14 von der Unterseite her beheizbar. Mit Hilfe dieser beheiz ten Walzen 13 wird die um das Packgut 3 geschlagene Schrumpf folie beim Überfahren der Walzen 13 verschweißt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Walzen 13 synchron zur Geschwindigkeit der Stabkettenförderer 5 und 11 angetrie ben. Die Walzen 13 können ggf. nur drehbar gelagert sein und durch das darüberlaufende Packgut 3 gedreht werden. In die sem Fall ist entweder ein Gefälle in der Förderebene 10 erforderlich oder aber ein seitlich oder von oben eingrei fender Mitnehmer, der das Packgut 3 in Förderrichtung 4 verschiebt.

Die Beheizung der Walzen erfolgt bei der dargestellten Aus führungsform durch Infrarotstrahler, sie kann jedoch durch geeignete andere Heizeinrichtungen ersetzt werden.

Die Darstellungen nach den Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen von Schweißvorrichtungen 8′ und 8′′. Sie sind hier beispielhaft im Einlaufbereich des Schrumpftunnels 2 dargestellt; sie können jedoch in gleicher Weise wie an hand der Fig. 2 und 3 dargestellt als gesonderte Maschine oder im Auslaufbereich der Einschlagmaschine angeordnet sein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind in Förderrichtung 4 gesehen zwei beheizbare Zahnwalzen 9 hintereinander ange ordnet, sie stehen mit dem gemeinsamen Stabkettenförderer 6 der Schweißvorrichtung 8′ und des Schrumpftunnels 2 im Eingriff. Durch die Anordnung von zwei hintereinanderliegen den beheizbaren Zahnwalzen 9 kann die Durchsatzgeschwindig keit weiter erhöht werden. Zur Erzielung besonderer Schweiß effekte können die beiden Walzen 9 mit unterschiedlicher Temperatur gefahren werden.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Schweißvorrichtung 8′′ ist anstelle der Zahnwalze eine umlaufende Stabkette 15 vorge sehen, deren Stäbe in die Zwischenräume des Stabkettenför derers 6 eingreifen. Die Stabkette 15 ist synchron zum Stab kettenförderer 6 angetrieben. Die Stäbe des oberen Trums, die mit dem Stabkettenförderer 6 im Eingriff stehen, tangie ren die Förderebene 10 von unten und können bei Bedarf der art höhenverstellt werden, daß sie in die Förderebene 10 hineinragen. Durch die beheizbare Stabkette 15 kann die Verweilzeit des Packguts am Schweißstab erhöht werden, wo durch auch bei hohen Durchsatzgeschwindigkeiten die erforder liche Wärmeübertragung zwischen Stabkette und Folie sicher gestellt wird.

Die Beheizung der Stabkette 15 erfolgt durch eine hier nicht dargestellte Heizeinrichtung, die den unteren Trum auf die gewünschte Temperatur aufheizt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Folienandruckvorrichtung, die bei allen hier beschriebenen Schweißvorrichtungen 8, 8′, 8′′, 12 vorgesehen (jedoch nicht dargestellt) ist. Diese Folienandruckvorrichtung sorgt dafür, daß die seitlich am Packgut 3 überstehenden Folienenden 16 auf die Förderebene 10 gedrückt werden, so daß auch in diesem seitlichen Bereich eine gute Verschweißung der Folienenden erfolgt, was beim nachfolgenden Schrumpfprozeß von großem Vorteil ist.

Hierzu sind frei drehbar gelagerte Andruckrollen 17 vorgese hen, die über Arme 18 an einem Querträger 19 eines Tragrah mens 20 gelagert sind. Der Tragrahmen 20 überspannt die Schweißvorrichtung 8 im Bereich der Zahnwalze 9 bzw. im Bereich der beheizbaren Walzen 13 (Fig. 4) oder im Bereich der Stabkette 15 (Fig. 6). Ggf. können an einem Tragrahmen 20 mehrere hintereinander angeordnete Querträger 19 mit daran gelagerten Rollen 17 vorgesehen sein (beispielsweise bei denen anhand der Fig. 4 bis 6 dargestellten Schweiß vorrichtungen). Die Andruckrollen 17 weisen einen Durchmes ser auf, der der maximalen Packguthöhe entspricht, so daß sich die seitlichen Folienenden 16 nicht beim Vorbeilaufen an den Andruckrollen 17 verfangen können. Die Arme 18, an denen die Andruckrollen 17 gelagert sind, können am Querträ ger 19 quer zur Förderrichtung 4 verschoben und in der je weiligen Stellung arretiert werden, um die Vorrichtung auf die jeweilige Packgutbreite einstellen zu können. Sollen mehrere Gebinde nebeneinander verpackt werden, können zusätz liche Arme 18 mit Andruckrolle 17 am Querträger 19 befestigt werden, um die dann im mittleren Bereich des Stabkettenför derers 6 liegenden Folienenden auf die Förderebene 10 zu drücken. Die Andruckrollen 17 werden in der dargestellten Auflagestellung durch Federkraft und/oder Schwerkraft gehal ten, sie können daher bei Fehleinstellungen oder Hindernis sen ausweichen, ohne das Packgut oder die Vorrichtung zu beschädigen.

Die Fig. 9 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele zur Behei zung der Zahnwalze 9. In den Figuren sind die Zähne 21 der Zahnwalze 9 nur im oberen Bereich dargestellt, es versteht sich, daß diese über den gesamten Walzenumfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 erfolgt die Beheizung der Zahnwalze 9 von der Unterseite her durch ein elektrisch betriebenes Heißluftgebläse 22. Die durch das Heißluftgebläse 22 erwärmte Luft erwärmt die Unterseite der Zahnwalze 9. Durch Drehung gelangen die Zähne 21 dann nach oben in den Bereich der Förderebene 10, wo sie als Schweißstab die Wärme an die Folie abgeben und diese dadurch verschweißen.

Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform wird die Zahnwalze 9 ebenfalls von der Unterseite, jedoch durch Infra rotstrahler 23 beheizt. Neben den hier dargestellten sind zahlreiche Varianten einer solchen externen Walzenbeheizung möglich.

Anhand der Fig. 11 und 12 ist eine interne Walzenbehei zung dargestellt. Die Zahnwalze 9′ weist eine konzentrische Bohrung 24 auf, die zur Aufnahme des in Fig. 12 dargestell ten zylindrisches Heizeinsatzes 25 vorgesehen ist. Der Heiz einsatz 25 liegt wärmeleitend an der Bohrungswandung 24 an und weist drei elektrische Heizpatronen 26 auf, die in Bohrungen dieses Heizeinsatzes 25 sitzen. Die elektrischen Heizpatronen 26 sind mit stirnseitig an dem Heizeinsatz 25 angeordneten Schleifringen leitungsverbunden, die über ortsfest an der Schweißvorrichtung 8 angeordnete Schleifer mit elektrischer Energie versorgt werden.

Eine solche interne Beheizung der Zahnwalze 9′ ermöglicht eine exakte Temperaturführung (im Zusammenhang mit einer entsprechenden Regeleinrichtung) und zeichnet sich durch sehr kompakte Bauform aus.

Um auch bei verhältnismäßig dünnen, druckvorbehandelten oder in anderer Weise bearbeiteten Folien, die schwierig mitein ander zu verschweißen sind, eine gute Schweißverbindung herzustellen, können die Enden der Zähne 21 quer zur Förder richtung 10 profiliert sein, wie es anhand der Ausführungen a, b und c in Fig. 13 dargestellt ist. Fig. 13a zeigt eine zackenförmige spitze Profilierung, Fig. 13b eine wellenlinienförmige und Fig. 13c eine Ausführungsform ohne Profilierung. Die in Fig. 13a dargestellte zackenförmige Profilierung kann ggf. durch ein spitzes Zulaufen der Zahn enden unterstützt werden, so daß sich eine quer zur Förder richtung 10 angeordnete Reihe von spitzen Erhebungen auf dem Zahn 21 ergeben. Die Feinprofilierung ist nur beispielhaft anhand der Zähne 21 dargestellt, sie kann in gleicher Weise an den Oberseiten der Stäbe der Stabkette 15 (Fig. 6) oder an dem Außenumfang der Walzen 13 vorgesehen sein.

Um ein Anhaften von Folie am Schweißstab zu verhindern, sind die Oberflächen der Zahnwalzen 9; 9′, der Walzen 13 sowie der Stabkette 15 mit einem antiadhäsiven Material beschichtet.

Anhand der Fig. 14 bis 18 ist eine Zahnwalze 9′′′ darge stellt, die ohne Kontaktschweißung arbeitet. Die Walze 9′′′ ist hohl und weist innerhalb ihrer über den Umfang gleich mäßig angeordneten Zähne 21′′′ zahlreiche Düsen 27 auf, über die ein Heißgasstrom 28 austritt. Die Düsen 27 sind kanal förmig ausgebildet und mit dem Walzeninneren leitungsverbun den. Stirnseitig wird die Zahnwalze 9′′′ durch zwei elek trisch betriebene Heißluftgebläse 29 beaufschlagt. Der seit lich durch die Gebläse 29 aufgebrachte Heißgasstrom gelangt durch das Walzeninnere zu den Düsen 27, die diesen Heißgas strom 28 senkrecht zur Förderebene 10 von unten auf diese richten. Durch den gerichteten Heißgasstrom 28 werden die Folienenden an der Unterseite des Packguts 3 miteinander verschweißt. Die in den Zähnen 21′′′ angeordneten Düsen 27 sind mit Abstand zur Förderebene 10 angeordnet, wobei dieser Abstand maschinenseitig einstellbar ist.

Wie Fig. 15 veranschaulicht, greift auch die Zahnwalze 9′′′ in die Zwischenräume des Stabkettenförderers 6 ein, jedoch mit Abstand zur Förderebene 10. Der Abstand kann so groß gewählt sein, daß die Zahnenden unterhalb der Stäbe des Stabkettenförderers 6 liegen, wobei dann der durch die Düsen 27 austretende Heißgasstrom 28 durch die Stabzwischenräume gerichtet ist. Die Zahnwalze 9′′′ ist aus diesem Grund eben falls synchron zur Umlaufgeschwindigkeit des Stabkettenför derers 6 angetrieben.

Um zu verhindern, daß im seitlichen und unteren Bereich der Zahnwalze 9′′′ aus den Düsen 27 hier nicht benötigtes Heißgas austritt, weist die Walze 9′′′ in diesem Bereich ein nicht dargestelltes Abschirmblech auf, das entweder am Außen umfang oder am Innenumfang dichtend anliegt.

Bei der anhand der Fig. 14 bis 17 dargestellten Ausfüh rungsform sind die Düsen 27 durch zylindrische Kanäle gebil det. Der etwa punktförmig austretende Heißgasstrom 28 er zeugt eine etwa punktförmige Schweißung, deren Vorteile eingangs erläutert sind. Je nach Art der zu verarbeitenden Folie können die Düsen 28 jedoch auch anders ausgebildet sein, wie anhand von Fig. 18 beispielhaft dargestellt ist. Hier sind mehrere nebeneinander quer zur Förderrichtung angeordnete Flachdüsen 27′ in jedem Zahn 21′′′ angeordnet. Mit einer solchen Düsenkonfiguration wird eine nahezu durch gehende Folienschweißnaht quer zur Förderrichtung an der Unterseite des Packguts 3 erzielt.

Bezugszeichenaufstellung

1 - Einschlagmaschine
2 - Schrumpftunnel
3 - Packgut
4 - Förderrichtung
5 - Stabkettenförderer
6 - Stabkettenförderer
7 - Schrumpfhaube
8 - Schweißvorrichtung
8′ - Fig. 5
8′′ - Fig. 6
9 - Zahnwalze
9′ - Fig. 11
9′′′ - Fig. 14-17
10 - Förderebene
11 - Stabkettenförderer
12 - Schweißvorrichtung
13 - Walzen
14 - Heizeinrichtung
15 - Stabkette
16 - Folienenden
17 - Andruckrollen
18 - Arme
19 - Querträger
20 - Tragrahmen
21 - Zähne
21′′′ - Fig. 14-17
22 - Heißluftgebläse
23 - Infrarotstrahler
24 - Bohrung
25 - Heizeinsatz
26 - Heizpatronen
27 - Düsen
27′ - Fig. 18
28 - Heißgasstrom
29 - Heißluftgebläse

Claims

1. Folienschweißvorrichtung, insbesondere zum Eingliedern zwischen Einschlagmaschine und Schrumpftunnel einer kontinu ierlich arbeitenden Verpackungslinie, gekennzeich net durch eine Horizontalfördereinrichtung (6), in die mindestens ein beheizbarer, die Förderebene (10) wenig stens tangierender Umlaufkörper (9; 13; 15) eingegliedert ist.

2. Folienschweißvorrichtung, insbesondere zum Eingliedern zwischen Einschlagmaschine und Schrumpftunnel einer kontinu ierlich arbeitenden Verpackungslinie, gekennzeich net durch eine Horizontalfördereinrichtung (6), deren Förderebene (10) bereichsweise mit einem gerichteten Heißgasstrom (28) beaufschlagbar ist.

3. Folienschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Folienandruckrolle (17) im Schweißbereich der Vorrich tung (8) vorzugsweise im Bereich der seitlich überstehenden Folienenden (16) angeordnet ist.

4. Folienschweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fo lienandruckrolle (17) etwa der Packguthöhe entspricht.

5. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß die Andruckrolle (17) quer zur Förderrichtung (4) verstellbar und in der jeweiligen Stellung arretierbar ist.

6. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die Andruckrolle (17) an einem über der Förder ebene (10) angeordneten Querträger (19) gelagert ist.

7. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 oder 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen Stabkettenförderer (6), in den eine beheiz bare Zahnwalze (9) eingreift, wobei die Drehachse der Zahn walze (9) unter der Förderebene (10) angeordnet ist.

8. Folienschweißvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangseitigen Zahn enden (21) quer zur Förderrichtung (4) profiliert sind.

9. Folienschweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnenden (21) jeweils zu einer quer zur Förderrichtung (4) liegenden Reihe von vor zugsweise Spitzenerhebungen profiliert sind.

10. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß mehrere mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit antreibbare Walzen (13) als Horizontalfördereinrichtung in Förderrichtung (4) hintereinanderliegend angeordnet sind, von denen mindestens eine Walze (13) beheizbar ist.

11. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 oder 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen Stabkettenförderer (6), in den eine beheiz bare umlaufende Stabkette (15) eingegliedert ist.

12. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 oder 3 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß der Umlaufkörper (9; 13; 15) in einem der Förder ebene (10) abgewandten Bereich durch Wärmebeaufschlagung mittels einer externen Heizquelle (14; 22; 23) beheizbar ist.

13. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 oder 3 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß der Umlaufkörper (9′) mittels einer innerhalb des Körpers (9′) angeordneten elektrischen Heizpatrone (26) beheizbar ist.

14. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 oder 3 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umlaufkörper (9; 13; 15) mit einem antiadhäsiven Material beschichtet ist oder aus einem sol chen Material besteht.

15. Folienschweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stabkettenförderer (6) vorgesehen ist, in den eine hohle, mit einem Heißgasstrom (28) beaufschlagbare Zahnwalze (9′′′) eingegliedert ist, die umfangseitig an jedem Zahn (21′′′) mindestens einen mit dem Walzeninneren leitungsverbundene Düse (27) aufweist.

16. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich net, daß der Umlaufkörper (9; 13; 15) mit einer an die Horizontalfördereinrichtung (6) angepaßten Geschwindigkeit antreibbar ist.

17. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich net, daß der Abstand zwischen Zahnwalze (9′′′)/Umlaufkör per (9; 13; 15) und Förderebene (10) einstellbar ist.

18. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß die Schweißvorrichtung (8) im Einlaufbereich einer Schrumpfhaube (7) integriert ist.

19. Folienschweißvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß die Schweißvorrichtung (8) im Auslaufbereich einer Einschlagmaschine (1) integriert ist.