DE3878318T2 - Verpackungsmaschine mit apparat fuer die variable verstellung der siegelbacken. - Google Patents

Verpackungsmaschine mit apparat fuer die variable verstellung der siegelbacken.

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DE3878318T2 DE8888108763T DE3878318T DE3878318T2 DE 3878318 T2 DE3878318 T2 DE 3878318T2 DE 8888108763 T DE8888108763 T DE 8888108763T DE 3878318 T DE3878318 T DE 3878318T DE 3878318 T2 DE3878318 T2 DE 3878318T2
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abdichten von Verpackungsschläuchen in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.
  • Solch eine Vorrichtung und Verfahren sind z.B. aus der US-P-4,537,012 bekannt.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Mit dein Auftreten von kombinierten Wiegesystemen können bei vertikalen Form-, Füll- und Abdichtungs-Verpackungsinaschinen (VFFS) durch die beschränkte Taktgeschwidigkeit ihres Siegelbacken-Schließmechanismusses Durchsatz-Begrenzungen entstehen. Diese Mechanismen sind gemäß der US-P-4,537,012 stationär oder beweglich unter den Sch1auchbildnern in den Verpackungsmaschinen gelagert. Die Siegelbackenmechanismen beinhalten einen drehbaren Betätiger, der Verbindungselemente in entgegengesetzte Richtungen bewegt, um die Siegelbacken, die die Querabdichtungen in einem thermoplastischen Schlauch aus Verpackungsmaterial bilden, zu öffnen und zu schließen. Durch jede Abdichtungsoperation durch die Backen werden die obere Endversiegelung einer gefüllten Verpackung oder Beutels und die untere Endversiegelung der als nächstes zu füllenden Verpackung gebildet. Eine zusätzliche Funktion, die durch die Siegelbacken durchgeführt werden kann, ist die des "Strippens" der Inhalte des Beutels aus dem transversalen Abdichtungsbereich. Im Gegensatz zur Beutelabdichtung, welche eine volle Schließung der Siegelbacken erfordert, ist beim "Strippen" der Inhalte des Beutels nur eine teilweise Schließung des Abdichtungsmechanismusses und eine am Schlauch nach unten gerichtete Bewegung erforderlich, um die Verpackungsinhalte von dein Dichtungsbereich zu entfernen.
  • Bei anderen existierenden Abdichtungsmechanismen werden Luftbetätigungsmechanismen verwendet, bei denen nur entweder voll geöffnete oder voll geschlossene Backenpositionen möglich sind. Aus diesem Grund müssen die Verpackungsmechanismen mit einer Backenöffnung konstruiert werden, die groß genug ist, um den größten Beutel, der an dieser Verpackungsmaschine gebildet werden muß, aufzunehmen. Eine typische derzeit vertriebene VFFS Maschine ist so gebaut, daß sie Verpackungen mit einem Volumen von einer halben Unze bis 12 Unzen aufnehmen kann. Eine Verpackung von einer halben Unze hat eine Verpackungsbreite im flachen Zustand von ca. 1 inch (1 inch = 25,4 mm) und einen Schlauchdurchmesser von ca. 64,5 mm (2,54 inch). Folglich muß die Öffnung der Siegelbacke nur ca. 82,5 mm (3,25 inch) für diese Größe von Verpackungen betragen. Im Gegensatz dazu hat eine Verpackung von 340 g (12 Unzen) einen Schlauchdurchmesser von ca. 178 mm (7 inch) , was Siegelbackenöffnungen von zwischen 190 und 203 mm (7,5 und 8 inch) erfordert. Bei einem Verpackungs-Siegelbacken-Betätigungsmechanismus gemäß dem Stand der Technik werden die Siegelbacken immer taktmäßig auf die maximale Verlagerung geöffnet, was im wesentlichen die Verpackungstaktgeschwindigkeiten und den Durchsatz für die kleineren Verpackungen reduziert. Alternativ dazu wird die Taktgeschwindigkeit der Maschinen gemäß dem Stand der Technik entweder durch Ersetzen der Betätiger durch kleinere Betätiger erhöht, die die jeweiligen Backenöffnungen haben, oder durch Miteinbeziehen von mechanisch verstellbaren oder eingebauten Begrenzungsstoppern. Mit solchen alternativen Mitteln war es jedoch für das Ändern der Aufbauparameter erforderlich, die Maschine zumindest vorübergehend aus der Produktion zu ziehen, während die mechanischen Änderungen vorgenommen wurden.
  • Um das "Strippen" der Verpackungsinhalte festigzustellen, wurden bei Geräten gemäß dem Stand der Technik in herkömmlicher Weise zwei Betätiger verwendet, typischerweise Luftzylinder und andere zweifach vorgesehene Geräte, um die Bewegung des schrittweisen Abdichtungsmechanismusses durchzuführen; als erstes auf eine Halte/Kipp-Position und dann eine Abdichtungsposition. Der binäre oder Zwei-Zustands-Betrieb des Betätigers (voll geöffnete Backen - voll geschlossene Backen) resultiert auch in einem unerwünschten Rückprall der horizontalen Dichtungsbacken bei der Begrenzung der Backenverschiebung. Als Ergebnis davon werden die Dichtungsbacken frühzeitig abgenutzt, während die gesamte Betriebszeit der Verpackungsmaschine reduziert wird und die Verpackungssiegelqualität herabgesetzt wird.
  • Bei einer bekannten Form-Füll-Abdichtungs-Verpackungs vorrichtung, welche von einem Mikroprozessor gesteuert ist, drehen sich die Siegelbacken um eine feste Achse, so daß die maximale Öffnung für eine Verpackung, die zwischen den Backen hindurchgeht, nicht für Verpackungen von verschiedenen Größen verändert werden kann (GB-A-2 138 381). Der Öffnungsbetrag zwischen den Backen, der für eine kleine Verpackung verwendet wird, ist derselbe wie bei einer großen Verpackung. Die Geschwindigkeit der Backenoperationen kann moduliert werden, um die Taktzeit zu ändern, jedoch ist eine volle Drehung der Backen um 360º während jedem Takt erforderlich.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abdichtungsvorrichtung für eine Verpackungsmaschine bereitzustellen mit variabel verschiebbaren Siegelbacken und ein Verfahren zum Abdichten von Verpackungsschläuchen, wobei die tatsächliche Verschiebung der Siegelbacken bestimmt und die mechanische Abnutzung des Abdichtungsmechanismuselementes automatisch kompensiert werden kann.
  • Die oben erwähnte Aufgabe wird durch die Merkmale, die in den jeweiligen Ansprüchen 1 und 5 gekennzeichnet sind, gelöst.
  • Die von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche 2 bis 4 kennzeichnen vorteilhafte Entwicklungen davon. Die von Anspruch 5 abhängigen Ansprüche 6 bis 10 kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen davon.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine fragmentarische Seitenansicht einer schematisch gezeigten vertikalen Form-, Füll- und Abdichtungsmaschine mit einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Betätigungssystems, das in der Abdichtungsvorrichtung der Fig. 1 verwendet wird.
  • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeisniels
  • In bezug auf die Fig. 1 ist eine fragmentarische schematische Seitenansicht einer vertikalen Form-, Füll- und Abdichtungsmaschine 10 (VFFS) gezeigt, die im allgemeinen ein herkömmlicher Typ ist, der zum Bilden und Füllen von schlauchförmigen Verpackungen mit Abdichtungen an gegenüberliegenden Enden angepaßt ist. Die VFFS-Maschine 10 weist Rahmenplatten 12, 14 und 16 auf, die horizontal beabstandet angeordnet sind. Die obere Rahmenplatte 12 stützt einen trichterförmigen Pumpf (Trichter) 18, der seriell gemessene Ladungen des zu verpackenden Produkts von einer über dem Trichter 18 angeordneten Wiegemaschine (nicht gezeigt) aufnimmt. Die Ladungen des Produkts fallen nach unten in einen aus flexiblem thermoplastischen Verpackungsmaterial gebildeten Schlauch, der im nachfolgenden beschrieben ist, und bilden die Inhalte für eine Reihe von Verpackungen.
  • Wie wohl bekannt ist, ist eine einen Schlauch bildende Struktur 20 auf den Rahmenplatten 12 und/oder 14 angeordnet und beinhaltet einen einstückigen Bund 22. Die Bildungsstruktur nimmt eine Bahn 24 aus flexiblem thermoplastischem Verpackungsmaterial oder -film auf, welche verwendet wird, um zuerst einen Schlauch zu bilden und nachfolgend die einzelnen Verpackungen. Der Bildungsbund 22 ist so angeordnet, daß die Filmbahn über den Bund und innerhalb des Bunds nach unten gezogen wird, so daß die Längsränder der Bahn in einem Winkel, dessen Spitze 26 an der Vorderseite der Maschine auf der Rahmenplatte 14 ist, aufeinander zu gezogen werden. Wenn die Bahn von der Spitze 26 nach unten gezogen wird, überlappen sich die in Längsrichtung erstreckenden Ränder der Bahn parallel und Verformen die Bahn zum Schlauch 28, wie es beim Verpacken wohl bekannt ist.
  • Typischerweise wird das thermoplastische Material über den Bund 22 durch ein Paar endloser Bänder 30 gezogen, von denen eines in Fig. 1 gezeigt ist. Die Bänder greifen an einander gegenüberliegende Seiten des Schlauches an, um diesen gegen zugeordnete paddelförmige Platten 32 zu drücken, die auf der Rahmenplatte 12 abgestützt sind. Die Platten können weiterhin auf dem Trichter oder Rumpf gestützt werden und sich nach unten in den Schlauch 28 hinein erstrecken. Alternativ dazu können die Paddel durch einen Produktausgabeschlauch ersetzt werden, der sich nach unten von dem Trichter aus erstreckt. Die endlosen Bänder arbeiten durchgehend, um eine Bewegung der Bahn über den Bund hinweg zu bewirken, bis sich eine Längsnaht entlang dieser gebildet hat, indem die sich überlappenden Randabschnitte der Bahn nach unten zwischen einen erwärmten Riemen 36 und einen Abstützbalken 38 bewegt werden, welche auf herkömmliche Art zusammenwirken, um die sich überlappenden Randabschnitte miteinander heißzuversiegeln. Der erwärmte Riemen kann durch einen sich hin- und herbewegenden Versiegelungsbalken ersetzt werden, welcher sich in den Film hineinbewegt, um diesen abzudichten.
  • Die Abdichtungsvorrichtung 40 umfaßt einen unteren Abschnitt mit einer vertikalen Form-, Füll- und Abdichtungsverpackungsmaschine. Die Abdichtungsvorrichtung 40 weist ein Paar sich hin- und herbewegender Versiegelungsbacken 42 und 44, die gezahnte Oberflächen haben und einen im allgemeinen durch 46 gekennzeichneten Betätigungsmechanismus für das Verschieben der Backen aufeinander zu und voneinander weg auf, um in einer bevorzugten Ausführungsform sowohl das "Strippen" als auch das Abdichten der Verpackungsinhalte zu bewirken. Wie im nachfolgenden in bezug auf Fig. 2 beschrieben, erlaubt die Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine variable Öffnung der Siegelbacken, die ausgewählt werden kann.
  • Die Abdichtungsvorrichtung 40 bildet zyklisch Verpackungsenddichtungen für die in Fig. 1 gezeigte Phantomposition, welche den Schlauch in dem Abdichtungsbereich abflacht, indem die Backen geschlossen werden und die zwei Schichten des abgeflachten Schlauchs miteinander hitzeversiegelt werden. Während einer Schließbewegung der Backen bildet die Abdichtungsvorrichtung 40 gleichzeitig die obere Endabdichtung einer ersten Verpackung 48 und die untere Endabdichtung der folgenden Verpackung. Ein Abschneidmesser (nicht gezeigt) oder alternativ dazu ein Hitzdraht bilden einen Teil der Abdichtungsvorrichtung 40 und arbeitet, während die Backen 42 und 44 geschlossen sind, um das Bahnmaterial zwischen den zwei Versiegelungen zu schneiden und dadurch die erste Verpackung 48 von dem Bahnschlauch 28 zu trennen.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die einander gegenüberliegende Backen 42 und 44 jeweils an einer ersten und zweiten Zugstange 50 und 52 befestigt, die zwischen den offenen und geschlossenen Backenpositionen auf parallelen, sich horizontal erstreckenden Stangen 54 (nur eine ist gezeigt) rückwärts und vorwärts gleiten. Diese Anordnung ist in einer festen freitragenden Position auf der Rahmenplatte 16 befestigt. Die hintere Backe 44 ist in einer festen Position an der hinteren Zugstange befestigt und hat einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz, der sich in die Richtung der anderen Backenfläche öffnet und das Abschneidmesser aufnimmt. Die vordere Backe 42 umfaßt in herkömmlicher Weise ein Paar Heizelemente 55.
  • Die äußeren Enden der Zugstangen 50, 52 sind mit zwei Sätzen von Betriebsverbindungen verbunden, wobei jeder Satz ein langes Verbindungstück 56 und ein etwas kürzeres Verbindungsstück 58 aufweist. Das lange Verbindungsstück 56 ist schwenkbar mit einem Ende eines zugeordneten Hebels 60 verbunden, während das gegenüberliegende Ende des Hebels 60 schwenkbar mit dem kürzeren Verbindungsstück 58 verbunden ist. Die Rotationsachse des Hebels ist in einer horizontalen Ebene angeordnet, die durch die Rotationsachse des Hebels und die Verschiebungsachse 62 der Siegelbacken definiert ist.
  • Die Antriebswelle 64 eines Antriebsmotors 66 ist an dem Hebel befestigt, um eine Rotation um die Hebelachse zu bewirken. Der Motor oder andere Antriebsmechanismen müssen so ausgewählt werden, daß sie einen wiederholbaren, zuverlässigen Mechanismus zum Öffnen und Schließen der Backen in variabler Form ermöglichen. Wie im nachfolgenden in bezug auf Fig. 2 gezeigt, bietet der Motor 66 oder ein anderer Betätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung eine als Reaktion auf ein externes Steuersignal gesteuerte selektiv variable oder abgestufte Verschiebung der Siegelbacken.
  • ei bestimmten Anwendungen muß die vertikale Form-, Füll- und Abdichtungsmaschine eine teilweise Schließung der Backen zu einer "Stripp"-Position erlauben. Einige Produkte, wie z.B. Kartoffelchips, sind so leicht und unregelmäßig (in der Form) , so daß sie sich nicht leicht verpacken lassen und die Tendenz aufweisen, sich in einer losen Verbindung zu stapeln, bis sie Teile des horizontalen Versiegelungsbereiches besetzen. Jegliches Produkt, das in der horizontalen Versiegelung gefangen ist, wird eine undichte Stelle erzeugen, welche bei Entdecken ausgesondert werden muß und der Inhalt muß durch die Verpackungsmaschine hindurch wieder zurückgeführt werden.
  • Das Strippen wird auf einer Verpackungsmaschine mit beweglichen Backen durchgeführt, indem die Backen in eine beinahe geschlossene Position gebracht werden, typischerweise 1/8 bis 1/4 inch von der ganz geschlossenen Position entfernt und entweder die Backen oder Strippstangen an dem gebildeten Schlauch von Verpackungsmaterial von der Mitte des nächsten nachfolgenden Beutels aus nach unten bewegt werden, bis der richtige Abdichtungspunkt erreicht ist. Dadurch wird jegliches Produkt von dem Abdichtungsbereich heraus gestrippt oder abgestreift und das Produkt in der dafür vorgesehenen Verpackung zusammengedrängt. Danach werden die Backen über dem Abdichtungsbereich angeordnet und die Abdichtungsoperation beginnt. Bei den meisten herkömmlichen Maschinen erfolgt der tatsächliche Kontakt mit dem Beutel selbst während dem Strippen mittels einer Stange oder Strippstange, die flexibel kurz unter den Backen angebracht ist, um einen Kontakt der erhitzten Backen mit dem Beutel zu verhindern.
  • Um eine vertikale Bewegung des Bahnschlauches zu stoppen, während die Backen geschlossen sind, werden die Transportbänder und der erhitzte Riemen gestoppt. Zwischen aufeinanderfolgenden Operationen der Backen-Abdichtungsvorrichtung 40 werden die Backen 42, 44 geöffnet, der Bahnschlauch 28 wird durch die Transportbänder weiterbewegt, der lange Saum der Verpackung wird versiegelt und eine Menge des Produkts wird in den Bahnschlauch von einer Wiegemaschine (nicht gezeigt) durch den Trichter 18 geladen.
  • Obwohl hier eine vertikale Form-, Füll- und Abdichtungsmaschine mit Paddeln oder einem Schlauch und fest angebrachter Abdichtungsvorrichtung beschrieben ist, wird der Fachmann bemerken, daß die Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in anderen Form-, Füll- und Abdichtungsmaschinen verwendet werden, wie in horizontalen Form-, Füll- und Abdichtungsmaschinen oder Maschinen, bei denen sich der Abdichtungsmechanismus parallel zu dem gebildeten Verpackungsmaterial als eine Hilfe zum Ziehen des Materials durch die Maschine hin- und herbewegt. So weist auch eine Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine im wesentlichen unabhängige Einheit auf, die antriebsmäßig nicht mit Teilen der Form-, Füll- und Abdichtungsmaschine verbunden ist und somit als ein Modul gebaut werden kann, das einfach in eine andere Position auf dem Maschinenrahmen bewegt werden kann, wie dies zum Bilden von Verpackungen von verschiedener Größe oder Form notwendig sein kann.
  • In bezug nun auf Fig. 2 ist in schematischer Darstellung ein Betätigungssystem 68 gezeigt, das zusammen mit der Abdichtungsvorrichtung 40 der Fig. 1 verwendet wird. Bei den existierenden Abdichtungsmechanismen umfaßt die Betätigungsvorrichtung typischerweise einen pneumatischen Drehantrieb, dessen Betrieb zwischen zwei Positionen wechselt und bewirkt, daß sich die Hebelverbindungen und Abdichtungsbackenanordnung zwischen einer vollkommen geschlossenen oder vollkommen geöffneten Position ändern. Diese beschränkte Verschiebungskapazität erzeugt eine übergroße Backenöffnung, wenn die Verpackungsmaschine eingerichtet ist, kleinere Verpackungen zu bilden. Während diese Beschränkung bei älteren Wiegemaschinen nicht kritisch war, ist bei neueren effektiveren Kombinations-Wiegesystemen der Maschinendurchsatz vor allem bei kleineren Verpackungen durch die feste Taktzeit der Verpackungsmaschine beschränkt. Darüberhinaus erfordert das "Strippen", das bei gewissen produkten, wie z.B. Kartoffelchips notwendig ist, einen zusätzlichen Betätigungsapparat, da die Backenverschiebung nicht in abgestuften Zuwächsen variiert werden kann und dadurch die Profitabilität der Maschine weiter reduziert wird.
  • Bei einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein herkömmlicher Backenbetätigungsmechanismus, der die Backen nur zwischen zwei beschränkten Positionen verschiebt, durch ein Betätigungssystem ersetzt, welches eine verläßliche variable oder abgestufte Verschiebung der Backen in Reaktion auf ein externes Steuersignal erzeugt. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist das Betätigungssystem den Motor 66 der Fig. 1 auf, vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrom-Servomotor mit einem Motorantriebsmechanismus 70, der von einer Steuerung 72 reguliert wird. Die Steuerung kann über eine Steuertafel oder Tastatur 73 an der Steuerung 72 angesteuert werden. Der Operator kann über die Steuertafel eine Anzahl von Verpackungsmaschinenparameter voreinstellen und kann, wenn eine Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, auch schnell die "Backenöffnung" am Anfang der Verpackungsmaschinenoperation voreinstellen. Die Fähigkeit einer Abdichtungsvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung eine Backenöffnung hat, die wie andere Verpackungsparameter vorbestimmt werden kann, kennzeichnet einen Punkt, an dem die vorliegende Erfindung den Rahmen des Standes der Technik verläßt. Existierende Verpackungsmechanismen sind durch eine mechanische Neustrukturierungstechnik charakterisiert, bei der entweder (1) ein Antriebszylinder von anderer Größe eingesetzt wird oder (2) mechanische Beschränkungsstopper auf dem Betätiger eingeführt oder verstellt werden. Außer der Tatsache, daß sie teurer sind und ein Stoppen des Maschinenbetriebs notwendig ist, verhindern die existierenden Techniken keinen unerwünschten Backenrückprall am Ende jedes Hubs.
  • Der Fachmann wird feststellen, daß andere entsprechende Motoren oder Betätiger, wie z. B. ein Schrittmotor oder ein Umkehrmotor mit einer Kupplungsbremse, die mit der Antriebswelle verbunden ist, stattdessen eingesetzt werden können. Um eine Rückkopplung bereitzustellen, die die Backenverschiebung anzeigt, wird ein Meßwandler 74 auf der Welle des Motors angeordnet. Der Meßwandler ist einer der vielen bekannten gemäß dem Stand der Technik und kann einen Wellenwinkelauflöser, ein optisches Wellencodiergerät oder ein Drehpotentiometer aufweisen.
  • ie Steuerung 72 empfängt Signale, die die Rotationsposition der Motorenwelle anzeigen, wandelt diese Signale auf herkömmliche Weise in digitalen Signalen entsprechende Computersignale um, die der gewünschten Backenverschiebung entsprechen und erzeugt nachfolgend Verschiebesignale für den Motorentreiber, welcher als eine Schnittstelle zwischen der Steuerung und dem Motor wirkt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Steuerung einen herkömmlichen Mikroprozessor mit solchen Speicher- und Signalumwandlern auf, wie sie erforderlich sind, um die Steuerung mit dem Motorentreiber und Meßwandler zu verbinden. Andere herkömmliche steuermittel und Stützapparate können entsprechend ersetzt werden.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, bildet die Mikroprozessor-Steuerung einen Teil des gesamten Steuerapparats für die Verpackungsmaschine 76. Wie oben gezeigt, kann der Operator die Backenöffnungen für verschiedene Verschiebungen entsprechend den verschiedenen Verpackungsgrößen vorbestimmen. Eine typische Verpackungsmaschine kann z.B. so konstruiert sein, daß sie Kartoffeln oder Mais-Chipstüten von einer halben bis zwölf Unzen bildet, formt und versiegelt. Wird ein Beutel von einer halben Unze ausgewählt, werden die Backen so programmiert, daß sie sich nur 3 bis 3,25 inch für diese Verpackung öffnen. Wurde jedoch eine Kartoffelchips-Verpackung von zwölf Unzen gewählt, wird die Steuerung eine Backenöffnung von zwischen 7,5 und 8 inch wählen.
  • Die Größe des verbesserten Durchsatzes kann im Hinblick auf das Folgende gesehen werden. Bei Mais-Chipsbeuteln von einer halben Unze liegt eine maximale Betriebsgeschwindigkeit bei den meisten Verpackungsmaschinen bei ca. 90 bpm (Beutel pro Minute), was einer Taktzeit von 666 Millisekunden für die Arbeit des Abdichtungsmechanismus entspricht. Von dieser Zeit werden ca. 330 Millisekunden für das Schließen, Siegeln und Öffnen der Backen verwendet, wobei 300 Millisekunden zum Weiterführen des Beutels verbleiben. Die tatsächliche Backenverschlußzeit, d.h. die Zeit, über die die Backen an dem Beutel geschlossen sind, liegt zwischen ca. 130 bis 140 Millisekunden, so gehen ca. 200 Millisekunden beim Schließen der Backen aus einem Abstand von ca. 7 inch verloren. Für eine Verpackungsmaschine mit einem Dichtungsbackenmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Abstand von 7 inch auf ca. 3,5 inch reduziert werden, wodurch ca. 100 Millisekunden beim Verschieben der Backen in die geöffnete und geschlossene Stellung gespart werden. Dadurch kann die Taktzeit für den Dichtungsmechanismus auf ca. 566 Millisekunden reduziert werden, wobei die Abdichtungs- und Füllzeit gleich bleibt, womit ein Durchsatz von 106 bpm erzielt wird.
  • Bei einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die tatsächliche Verschiebung der Siegelbacken genau bekannt, was weitere Vorteile mit sich bringt. Produkt- Strippen, wie oben beschrieben kann in den gesamten Abdichtungszyklus mit stufenförmiger oder allmählicher Backenverschiebung miteinbezogen werden und dadurch wird der Bedarf für zusätzliche Betätiger und andere Hardware eliminiert. Zusätzlich gibt eine Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentliche Einsparungen an Energiekosten im Vergleich zu denen des Standes der Technik. Eine Abdichtungsvorrichtung mit einem pneumatischen Betätiger des Binärtyps benötigt einen Luftkompressor mit zwischen 3 und 5 PS, der gleichmäßig läuft, um die Backen zwischen den maximalen festen Verschiebebeschränkungen zu bewegen. Ein Luftverbrauch von zwischen 15 bis 20 scfm (Norm-Kubikfuß pro Minute, 1 Fuß = 30,48 cm) ist nicht unüblich. Mit einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Motor auf zwischen 1 und 1,5 PS reduziert werden. Darüberhinaus wird bei einem Servo- oder Schrittmotor die Leistung nur während des Betriebs benötigt. In dem oben beschriebenen Beispiel beträgt die Leistung, die zum Öffnen der Siegelbacken um 3 inch benötigt wird, weniger als die Hälfte der Leistung, die zum Öffnen der Siegelbacken um 7 inch notwendig ist.
  • Ein zusätzlicher Vorteil der Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Minimierung der Abnutzung der Backenoberflächen. Da die Backenverschiebung genau bekannt ist, kann die Steuerung rampenförmige Steuersignale erzeugen, um den Motor vor Backenkontakt abzuschalten oder in anderer Weise zu verzögern und verhindert somit, daß die Siegelbacken zurückprallen. Das Fehlen des Rückpralls erlaubt höhere Betriebsgeschwindigkeiten und erzeugt Abdichtungen besserer Qualität.
  • Eine wichtiges Sicherheitsmerkmal der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, zwischen den Backen befindliche Fremdkörper zu detektieren. Der Verlagerungssensor, wie z.B. der Meßwandler 74 liefert Signale, die die Backenverschiebung an jedem Punkt während des Abdichtungszyklus anzeigen. Die Steuerung vergleicht den tatsächlichen Verschiebewert mit dem der erwarteten Verschiebung. Wenn die Steuerung bemerkt, daß sich die Siegelbacken nicht richtig geschlossen haben, aber ihre Bewegung gestoppt haben, kann die Steuerung den Motor zum Anhalten und in Rückwärtsrichtung bringen, um die Backen zu öffnen. Weiterhin kann die Steuerung den Versiegelungsund Schneidzyklus stoppen, die Backenflächen und das Abdichtungsmesser vor Beschädigung schützen und Verletzungen eindämmen, wenn das Objekt die Hand oder Finger eines Operators war.
  • Zusätzlich zu den Verbesserungen bei der Energieeinsparung und mechanischer Abnutzung, wird bei einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit bei den meisten Anwendungen, den Beginn des Versiegelungszyklus "vorwegzunehmen", eliminiert oder reduziert. In herkömmlicher Weise hängt der Beginn des Versiegelungszyklus von Signalen aus einem Schlauchpositionssensor (nicht gezeigt) ab, der anzeigt, wenn der Schlauch die volle Größe erreicht hat. Bei früheren Verpackungsmechanismen begannen sich die Siegelbacken oft zu schließen, bevor eine Verpackung richtig positioniert war. Je höher die Zyklusgeschwindigeit und je kleiner der Beutel, umso größer ist die Größe der benötigten vorwegzunehmenden Verschiebung. Jedoch macht selbst bei geringen Geschwindigkeiten mit größeren Verpackungen, die Vorwegnahme des Schlauchvorschubstopps den Verpackungsprozess anfälliger für kleine Abweichungen in dem Schlauchvorschub, was in längeren Zuführzeiten bei diesem Zyklus resultiert. Als Beispiel kann es notwendig sein, wenn sich die Siegelbacken um ganze zehn inch öffnen, das Ende des Schlauchvorschubs vorwegzunehmen, indem der Beginn der Backenschließung ungefähr 120 Millisekunden vor dem Ende des Schlauchvorschubs erfolgt. Bei jeglicher Verzögerung im Schlauchvorschubzyklus schließen sich die Siegelbacken vor dem Schlauchstopp und diese Verpackung wird zerstört. Jedoch kann mit einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein angemessener Verpackungsmaschinen-Durchsatz erreicht werden, ohne daß man auf ein vorzeitiges Schließen der Siegelbacken angewiesen ist, da die Backenöffnung reduziert wurde.
  • In den Anwendungen mit sehr hohem Durchsatz, bei denen eine vorwegzunehmende Verschiebung wesentlich ist, ist eine verläßliche vorwegnehmende Backenverlagerung nur mit einer Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, da die Größe der Verschiebung genau bekannt ist. Wenn z.B. eine Verpackungsmaschine mit Maischips von einer halben Unze betrieben wird, könnte der Filmbahnvorschub beginnen, bevor sich die Siegelbacken auf die vorbestimmte maximale Verschiebung öffnen, da das versiegelte untere Ende des Beutels flach ist und eine Breite am Boden von nur 1,5 bis 2 inch hat. Da dieser Teil der Verpackung zuerst durch die Siegelbacken geführt wird, kann der Schlauchvorschubzyklus beginnen, wenn sich die Backen um ca. 1,5 bis 2 inch geöffnet haben.
  • Eine Abdichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert auch das Stripp-Verfahren. Zuvor konnte das Paar der Stangen, Bügel oder Blätter (78, 80), die oberhalb der Backe bis auf eine Öffnung oder einen Abstand von ca. 2 bis 3 Millimeter geschlossen wurden, durch ein vorzeitiges Schließen oder inkorrekte Positionierung der Siegelbacken beschädigt werden. Da die Verlagerung zwischen den Siegelbacken bei der vorliegenden Erfindung zu jeder Zeit genau bekannt ist, vergleicht die Steuerung die tatsächliche Backenverlagerung mit einem erwarteten Wert, um sicherzustellen, daß die Backenverlagerung korrekt ist. Ein Sensor, wie z.B. ein Halleffekt-Annäherungsgerät oder ein photoelektrisches Gerät können zum Aufspüren der Strippbewegung der Stange auf eine position unterhalb der Siegelbacken verwendet werden.
  • Wie oben genau beschrieben, vergleicht eine Steuerung, wie in der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Größe der tatsächlichen Backenverschiebung mit Signalen entsprechend der gewünschten Verlagerung, um einen Verlagerungsfehler zu bestimmen. Wenn z.B. die Backen sich zu weit bewegt haben oder auf andere Weise in eine falsche Verschiebung plaziert wurden, liefert die Steuerung eine sich wiederholende Anpassungsschleife nach jedem Verlagerungszyklus, um die gemessene Backenöffnung an den zuvor ausgewählten Verschiebungswert anzugleichen. Wenn eine Backenöffnung von ca. 3 inch gewünscht wird und ein Motor einen Stoppabstand von ca. 0,5 inch hat, schaltet die Steuerung den Motor an der Stelle aus, an der die Siegelbacken eine Verschiebung von ca 2,5 inch erreichen. Weiterhin ist zu beachten, daß bei einer mechanischen Abnutzung der Maschinenelemente sich die tatsächliche Backenverlagerung stark von dem gewünschten Verschiebungswert unterscheidet. Die oben beschriebene Anpassungsschleife, die von der Steuerung durchgeführt wird, kompensiert automatisch solche mechanische Abnutzung.

Claims (10)

1. Vorrichtung (10) zur Verwendung beim Abdichten von Verpackungsschläuchen (28), die aus einer Bahn (24) aus flexiblem Verpackungsmaterial gebildet werden, in einer Verpackungsmaschine, die Verpackungen in zyklischem Betrieb bildet, füllt und abdichtet, mit einem Paar gegenüberstehender, beweglicher länglicher Siegelbacken (42, 44) mit einer Betätigungseinrichtung (46) zum hin- und hergehenden Verschieben der Siegelbacken (42, 44) entlang einer Achse (62) zwischen offener und geschlossener Position um einen variablen Betrag, gekennzeichnet durch eine Dichtungssteuereinrichtung (72) zum Erzeugen von Siegelbacken- Verschiebesteuerungssignalen in Abhängigkkeit von einem externen Signal, das eine gewünschte Öffnung zwischen den Siegelbacken und die entsprechenden Backenpositionen angibt und von einem Signal, das die tatsächliche Öffnung und entsprechende Backenpositionen an jeder Steile während dem Dichtungszyklus anzeigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dichtungssteuereinrichtung weiterhin gekennzeichnet ist durch ein adressierbares Steuerfeld (73) zum Bereitstellen der externen Steuersignale.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum wiederholten Bestimmen eines Fehlers der Verschiebung einer Siegelbacke und Bereitstellen von entsprechenden berichtigenden zusätzlichen Siegelbacken-Verschiebesignalen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dichtungssteuereinrichtung weiterhin gekennzeichnet ist durch eine Verschiebesensoreinrichtung (74) zum Bereitstellen von Rückkopplungssignalen, die die gemessene Verschiebung der Siegelbacke anzeigen.
5. Verfahren zum Versiegeln von Verpackungsschläuchen (28), die aus einer Bahn (24) aus flexiblem Verpackungsmaterial gebildet werden, in einer Verpackungsmachine, die Verpackungen (48) in zyklischem Betrieb bildet, füllt und abdichtet, wobei die Verpackungsmaschine ein Paar gegenüberstehender länglicher beweglicher Siegelbacken (42, 44) aufweist, welches Verfahren den Schritt enthält, daß die Siegelbacken (42, 44) um einen variablen Betrag entlang einer Achse zwischen geöffneter und geschlossener Position hin- und hergehend verschoben werden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erzeugen von Siegelbacken-Steuersignalen in Abhängigkeit von einem externen Signal, das eine gewünschte Öffnung zwischen den Siegelbacken und die entsprechenden Backenpositionen anzeigt, und Erzeugen eines Signals, das die tatsächliche Öffnung und die entsprechende Backenposition an jeglicher Stelle während dem Dichtungszyklus anzeigt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen von Rückkopplungssignalen, die die gemessene Siegelbacken-Verschiebung anzeigen.
7. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin gekennzeichnet durch die sich wiederholenden Schritte des Bestimmens eines Fehlers der Siegelbacken-Verschiebung und Bereitstellen von entsprechenden zusätzlichen berichtigenden Siegelbacken-Verschiebesignalen.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Verpackungsmaschine weiterhin ein Paar gegenüberstehender, beweglicher, länglicher Abstreifstangen (78, 80) aufweist, wobei das Verfahren weiterhin durch die Schritte gekennzeichnet ist, daß die Abstreifstangen (78, 80) aus einer äußeren ersten Position in Richtung aufeinander zu zu einer inneren zweiten Position verschoben werden, in der sie den Verpackungsschlauch (28) berühren, daß die Abstreifstangen (78, 80) entlang dem Verpackungsschlauch (28) vorwärtsbewegt werden, die Vorwärtsbewegung der Abstreifstange bis zu einer Position über die Verpackungsdichtfläche hinaus festgestellt wird; und die Abstreifstangen zurück in die erste Abstreifstangenposition verschoben werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch die Schritte des Bereitstellens von Rückkopplungssignalen, die eine gemessene Verschiebung einer Abstreifstange (78, 80) anzeigen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch die sich wiederholenden Schritte, bei denen ein Fehler der Verschiebung einer Abstreifstange bestimmt wird und entsprechende zusätzliche berichtigende Abstreifstangen schiebesignale bereitgestellt werden.
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