DE4010506C2 - Maschine zum dichten Verschließen von Verpackungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum dichten Verschließen von stetig zugeführten Verpackungen, wie zum Beispiel Nahrungsmittelverpackungen, an beiden Enden durch Klemmbacken.

Die mit der Erfindung erzielten Verbesserungen beziehen sich auf Längsverstellvorrichtungen für die Klemmbacken und auf das Öffnen und Schließen derselben, sowie die Bewegungsübertragung auf die zu- und abführenden Förderbänder, zwischen denen sich die Klemmbacken solcher Maschinen befinden. Die Klemmbacken können mit einer Vorrichtung zur Zuführung von Gas in die Verpackung ausgestattet sein.

Aus dem ES-Patent 550 624 ist eine Verpackungsmaschine bekannt, die von einem Verpackungsmaterial ausgehend, wie zum Beispiel endloser Folie aus biorientiertem Polypropylen, Zellglas, Polyvinylchlorid usw., in der Lage ist, einen endlosen rohrförmigen Körper mit geschlossenem Umfang zu formen, der in Längsrichtung die verschiedenen zu verpackenden Gegenstände in regelmäßigen Abständen aufnimmt, um anschließend den rohrförmigen Körper in den zu verpackenden Gegenständen oder der Gegenstandsgruppe entsprechende Module aufzuteilen und beide Enden jeder Verpackung dicht zu verschließen. Das alles erfolgt mittels eines automatischen Verfahrens, wobei die Produkte, zum Beispiel Brotlaibe, der Maschine einzeln oder in Gruppen mit Aufnahmeplatte bzw. geeignetem Behälter oder ohne diese zugeführt werden können.

Bei Maschinen dieser Art besteht das wesentliche Problem, daß jede einzelne von ihnen für eine bestimmte Produktsorte konzipiert und ausgelegt worden ist. Wenn sie dann für ein Produkt mit anderen Merkmalen verwendet werden sollen, das eine andere Längsverschiebung und unterschiedliche Hubeinstellungen der Klemmbacken erfordert, sind wichtige Änderungsmaßnahmen im Maschineninnenaufbau notwendig, was eine schwierige und langwierige Arbeit darstellt, die ausschließlich von Fachpersonal durchzuführen ist. Aus diesem Grund werden diese Maschinen fast ausschließlich für die Verpackung desselben Produkts bzw. Produkttyps verwendet. Zur Not wird ihre "Programmierung" in seltenen Fällen und für außerordentlich umfangreiche Losgrößen geändert, die ohne beachtliche Kostensteigerung den zur entsprechenden Maschinenänderung notwendigen Aufwand rechtfertigen.

Bei einer bekannten Maschine (DE-OS 20 08 595) zum dichten Verschließen von stetig zugeführten Verpackungen an beiden Enden durch Klemmbacken sind die Klemmbacken an einem Schlitten angebracht, der an einem Maschinenbett mit einstellbarem Hub längsverschiebbar ist und zu diesem Zweck mittels eines Übertragungsstangensatzes angetrieben ist, der die Drehbewegung einer Antriebswelle über eine am Maschinenbett gelagerte Schwenkhebelanordnung in eine Hin- und Herbewegung umwandelt. Dabei ist eine erste an einem Ende kurbelnd angetriebene Übertragungsstange des aus zwei Übertragungsstangen bestehenden Übertragungsstangensatzes mit ihrem anderen Ende an einen Schwenkhebel angelenkt. Die Hubeinstellung erfolgt dabei mit Hilfe einer Mutter, die mittels einer Spindel in einer Nut eines Übertragungsgliedes verstellt werden kann und den Anlenkpunkt für die erste Übertragungsstange bildet.

Bei dieser bekannten Maschine kann zwar die Hubweglänge verstellt werden, jedoch wird dabei stets auch der Bewegungsanfangspunkt des Schlittens gleichzeitig verstellt, was für die beschriebene Umstellung der Maschine auf andere Produkte nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der angegebenen Art so zu verbessern, daß sie ohne Änderung ihres Innenaufbaus schnell und einfach zum Schließen beliebiger Verpackungstypen angepaßt und auch bei kleinen Losgrößen wirtschaftlich einsetzbar ist, wobei bei Verstellungen der Hubweglänge des Schlittens der Bewegungsanfangspunkt des Schlittens unverändert bleiben soll.

Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von der vorerwähnten bekannten Maschine (DE-OS 20 08 595) gelöst, indem die erste Übertragungsstange mit ihrem anderen Ende an ein Ende eines etwa mittig gelagerten Schwenkhebels angelenkt ist, an dessen anderes Ende die zweite Übertragungsstange angelenkt ist, welche mit der Mutter gelenkig zusammengefügt ist, die mit einem Seitenbolzen versehen ist, der entlang einer langen Nut eines schwenkbar am Maschinenbett montierten Arms zur Hubeinstellung verschiebbar ist, der seine Schwenkbewegung mittels seines freien Endes auf den die Klemmbacken tragenden Schlitten zur Längsverschiebung desselben überträgt, wobei die Mutter auf einer Spindel montiert ist, die zur Verstellung der Mutter entlang der Nut dient und zu diesem Zweck ausgehend von einem Handrad oder einer Hilfsmotorachse von der Maschinenaußenseite her über Übertragungsmittel drehend antreibbar ist, und wobei die Nut des Arms eine kreisbogenförmig gekrümmte Bahn aufweist, deren Krümmungsmittelpunkt am Anfangspunkt des Schlittenhubwegs bei allen Einstellungen der Mutter entlang der Nut mit dem Anlenkpunkt der zweiten Übertragungsstange am Schwenkhebel zusammenfällt.

Mit der Erfindung kann eine Maschine des beschriebenen Typs wunschgemäß innerhalb des genannten funktionellen Bereichs ohne Änderung des Innenaufbaus gesteuert werden, d. h. hinsichtlich der Längsverschiebung und der Arbeitsgänge zur Öffnung bzw. Schließung der Klemmbacken. Dies erfolgt durch Betätigung der Steuerelemente, die zu diesem Zweck außen angeordnet sind und eine einfache und schnelle Bedienung ermöglichen. Daher kann diese Maschine zum Verschließen von beliebigen Verpackungstypen auch bei kleinen Losgrößen mit wiederholten Änderungen innerhalb desselben Tages verwendet werden, da die Handgriffe zur Verpackungstypanpassung in Sekundenschnelle durchgeführt werden können und somit die Produktivität der Maschine nicht wesentlich beeinträchtigen. Wegen der besonderen Lage des Krümmungsmittelpunkts der kreisbogenförmig gekrümmten Nutbahn setzt die Schwenkbewegung des Armes immer an demselben Punkt unabhängig von der Stellung der Mutter in der Nut ein. Dies ermöglicht, daß der Anfangspunkt der Verschiebung der Klemmbacken gleich bleibt.

Die besondere Art der Nutkrümmung zwecks Hubverstellung ist zwar an sich bei den Antrieben der einzelnen Stationen von Verpackungsmaschinen bekannt (EP 0 092 758 B1), und auch die Anordnung einer gekrümmten Nut in einem Schwenkhebel ist bei derartigen Vorrichtungen bekannt (US-PS 2 600 833), aber im Rahmen der erfindungsgemäßen Kombination gemäß Anspruch 1, für die eine bestimmte Ausbildung und Anlenkung des Übertragungsstangensatzes wesentlich ist, gehört die gekrümmte Nut nicht zum Stande der Technik.

In weiterer Ausbildung der Erfindung umfaßt die Maschine Mittel zum Öffnen und Schließen der Klemmbacken, mit einer Kurvenscheibe, die einen an dem Maschinenbett schwenkbar gelagerten Arm antreibt, der mit einer bogenförmigen Längsnut versehen ist, in der sich ein mit einer Mutter verbundener Bolzen bewegt, dessen Stellung in der Längsnut mit Hilfe einer Spindel verstellbar ist, die ausgehend von einem Handrad oder einer Hilfsmotorachse von der Maschinenaußenseite her drehend antreibbar ist, wobei zwei Pneumatikzylinder gelenkig an die Mutter angreifen, deren Kolben eine entgegengesetzte Anordnung und Gelenkverbindungen mit Armen aufweisen, die radial an zugehörigen Hülsen angebracht sind, die unabhängig voneinander auf einer gemeinsamen Achse montiert sind und an denen weitere Arme angebracht sind, an die Stangen zur Bewegungsübertragung auf die Klemmbacken angelenkt sind, und wobei die Pneumatikzylinder zum Öffnen der Klemmbacken bis zu ihrer Grenzstellung aufgrund eines bei Anschlag durch eine Photozelle erzeugten Signals oder bei Fehlpositionierung des zu verpackenden Produkts vorgesehen sind. Anzumerken ist, daß es an sich üblich ist, die Siegelbacken mit Hilfe von Kurvenscheiben anzutreiben (EP 0 304 979 A2, DE 34 17 967 C2, US-PS 4 063 400).

Bei beiden Vorrichtungen, d. h. sowohl bei der Vorrichtung zum Längsverschieben als auch bei der Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Klemmbacken, wird der Antrieb zur Mutterverschiebung entlang der entsprechenden Nut des jeweiligen Arms von außerhalb der Maschine unter Zuhilfenahme entweder eines Handrads oder eines Hilfsmotors vorgesehen, wodurch ein hoher Automatisierungsgrad erreicht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der die Klemmbacken tragende Schlitten, der an dem Maschinenbett mit Hilfe von Laufrollen verschiebbar gelagert ist, mit einem zuführenden und einem abführenden Förderband ausgestattet, wobei beide Förderbänder über Rollen geführt und zum Synchronlauf mittels eines einem Rollenpaar der beiden Förderbänder zugeordneten Übertragungselements miteinander verbunden sind. Die Anordnung von zu- und abführenden Förderbändern zu beiden Seiten einer Schweißstation ist an sich bekannt (EP 0 304 979 A2).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der Mittel zur Längsverschiebung der Klemmbacken;

Fig. 2 zeigt ebenfalls in einer Seitenansicht die Mittel zum Öffnen und Schließen der Klemmbacken;

Fig. 3 zeigt die schematische Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten Mittel; und

Fig. 4 zeigt schließlich eine schematische Seitenansicht des Klemmbackenschlittens mit den entsprechenden zu- bzw. abführenden Förderbändern.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst der Bewegungsablauf erläutert. Von dem Punkt ausgehend, an dem die Klemmbacken 1 zum Abschneiden und Versiegeln der Folie geschlossen sind, bewegt sich der Schlitten 2, auf dem die Klemmbacken montiert sind, der Länge nach in der Vorschubrichtung, wobei die Klemmbacken bis zu einem vorbestimmten Punkt geschlossen bleiben, wonach sie sich bis zu einer ebenfalls gesteuerten Öffnunsbreite voneinander entfernen. Die von den geschlossenen Klemmbacken in der Längsrichtung zurückgelegte Entfernung wird einerseits von der Geschwindigkeit der Folie bestimmt, denn in Abhängigkeit davon wird ein unterschiedlich langer Hub in der geschlossenen Stellung notwendig, um eine dichte Thermoversiegelung zu erzielen.

Andererseits wird der Hub der Klemmbacken durch eine notwendige maximale Entfernung derselben bestimmt, d. h. er ist von dem Volumen oder der Höhe des zu verpackenden Produktes abhängig. Nachdem der äußerste in der Höhe bzw. in der Entfernung zwischen den Klemmbacken gesteuerte Punkt erreicht wurde, kehrt der Schlitten mit geöffneten Klemmbacken zur Ausgangsstellung zurück. Hier schließen sich wieder die Klemmbacken, um die Folie zu ergreifen, die jetzt die Form eines Zylinders hat und das zu verpackende Produkt im Inneren aufnimmt.

Die mit der Erfindung erreichten Verbesserungen betreffen den zyklischen Ablauf der Klemmbacken und ermöglichen, daß die notwendigen Steuermaßnahmen durchgeführt werden, und zwar in bezug auf die Längsverschiebung in entgegengesetzter Richtung zum Produktvorschub bei geöffneten Klemmbacken sowie bezüglich der Entfernung der Klemmbacken zueinander.

Wie in der die Mittel für die Längsverschiebung betreffenden Fig. 1 dargestellt ist, erhält der Schlitten 2 seine Bewegung von einem Arm 3, der schwenkbar um eine Achse 4 an dem Maschinenbett 43 montiert ist. Die Hin- und Herbewegung des Arms 3 geht aus von einer Antriebswelle 5 des Maschinenantriebs. Dieser verleiht seine Drehbewegung mittels einer geeigneten Übertragung 6 einem Exzenter 7, welcher die Drehbewegung durch eine Übertragungsstange 8 in eine Hin- und Herbewegung umwandelt und sie auf einen Hebel 9 überträgt, der um seinen Mittelpunkt 10 auf einem an dem Maschinenbett 43 montierten Stützlager 11 schwenkt. Der Hebel 9 hat an seinem einen Ende eine Gelenkverbindung mit der Übertragungsstange 8 und ist an seinem anderen Ende mit einer anderen Übertragungsstange 12 gelenkig verbunden, welche die Hin- und Herbewegung auf den Arm 3 überträgt. Dies erfolgt jedoch nicht auf direkte Weise, sondern unter Zuhilfenahme eines mit einer Mutter 13 verbundenen Bolzens, der sich entlang einer gebogenen, in Längsrichtung des Arms 3 angeordneten Nut 14 bewegt. Die Mutter 13 ist entlang einer mit dem Arm 3 schwenkbar montierten Spindel 15 verstellbar.

Die Spindel 15 erhält ihre Drehbewegung entweder durch ein Kegelradgetriebepaar 16 oder mittels jeder anderen geeigneten Übertragung über eine Kette oder einen Riemen 17, ausgehend von einem Handrad 18, oder gegebenenfalls mittels einer Achse 19 von einem kleinen Hilfsmotor.

Die Drehung der Achse 19 bewirkt eine Drehung der Spindel 15, wobei die Mutter 13 entlang der Spindel verschoben wird. Dies bewirkt eine Verschiebung der Gelenkverbindung der Übertragungsstange 12 mit dem Arm 3, wobei der Abstand zwischen der Gelenkverbindung und der Schwenkachse 4 des Arms unterschiedlich groß sein kann. Dementsprechend erfolgt eine unterschiedlich große tatsächliche Verschiebung des freien Endes 20 des Arms 3, an das der Klemmbackenschlitten 2 angeschlossen wird.

Da der Längsverschiebeweg der Übertragungsstange 12 gleichbleibend ist, gilt folgendes. Je näher sich die Mutter 13 der Schwenkachse 4 befindet, desto größer ist der Schwenkwinkel des Arms 3 und folglich auch der Hub des Schlittens 2.

Um die Öffnungsbreite der Klemmbacken 1 zu steuern, wird ebenfalls von einer Antriebsachse 21 ausgegangen, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Mit der Achse 21 ist eine Kurvenscheibe 22 kraftschlüssig verbunden, die auf einen Schwenkarm 23 wirkt, der dem mit der Bezugszahl 3 versehenen Arm entspricht. Der Schwenkarm 23 ist ebenfalls mit einer gekrümmten Längsnut 24 versehen, durch welche sich ein an einer Mutter 25 angebrachter Bolzen bewegt. Die Mutter ist zusammen mit dem Arm 23 mit dem Maschinenbett 43 gelenkig verbunden. Mit dieser Mutter 25 sind zwei Zylinder 27 und 27′ verbunden, die auf zugeordnete Hülsen 28 und 29 wirken, welche gleichachsig an einer Achse 30 montiert sind. Die Zylinder 27 und 27′ sind zu beiden Seiten der Achse 30 angeordnet und mit kurzen, an den Hülsen 28 und 29 angebrachten Armen 31 und 32 gelenkig verbunden. An den Hülsen sind ebenfalls andere Arme 33 und 34 angebracht, welche über Stangen 35 und 36 den Klemmbacken 1 ihre Bewegung verleihen.

Aufgrund dieser Anorndung wird die Schwenkbewegung des Armes 23 in eine Hin- und Herbewegung verwandelt, die hinsichtlich der Stangen 35 und 36 in entgegengesetzter Richtung wirkt. Dabei befinden sich die Klemmbacken ständig in symmetrischer Stellung in bezug auf eine Mittelebene 37, entlang welcher sich das zu verpackende Produkt 38 bewegt. Diese symmetrische Lage resultiert aus der ebenfalls vorhandenen Symmetrie zwischen den Zylindern 27 und 27′ und der Achse 30 der Hülsen 28 und 29 und der gekrümmten Bahn der Nut 24, in der sich die Mutter 25 zur Kraftübertagung an die Zylinder 27 und 27′ bewegt.

Zur Steuerung der Bewegungsbreite der Klemmbacken 1 ist eine Drehung der Spindel 26 notwendig, damit sich die Mutter 25 entlang der Nut 24 bewegt. Die Spindel wird gedreht mittels eines geeigneten Vorgeleges 39, 40, eines Handrads 41 oder einer Hilfsmotorachse 42, um einen größeren Automatisierungsgrad zu erreichen.

Die Klemmbacken 1 verschieben sich gegenläufig in senkrechter Richtung im Inneren des Schlittens 2, während die Verschiebungen der Länge nach mit dem Schlitten 2 an dem Maschinenbett 43 erfolgen. Die Längsverschiebungen des Schlittens erfolgen mit Hilfe von Laufrollen 46. Mit dem Schlitten 2 sind ein zuführendes Förderband 44 und ein abführendes Förderband 45 integriert, die auf entsprechenden Rollensätzen montiert sind. Rollen 47 und 48 sind an dem Schlitten 2 montiert, während Rollen 49 durch ein Übertragungselement 50 zum notwendigen Gleichlauf der beiden Förderbänder 44, 45 verbunden sind.

Die Maschine ist mit Photozellen ausgestattet, die eine mögliche Fehlpositionierung des Produktes beim Zugang zum Arbeitsbereich der Klemmbacken 1 erfassen und das Schließen derselben verhindern. Zu diesem Zweck erfolgt die Bewegungsübertragung auf die Klemmbacken durch die Zylinder 27 und 27′, die unter normalen Umständen wirkungslos sind, bei einer erfaßten Fehlpositionierung jedoch vom Druck entlastet werden, wodurch eine vollständige Öffnung der Klemmbacken bewirkt wird.

Die Maschine ist außerdem mit einem zusätzlichen Sicherheitssystem für den Fall möglicher Produktfehlpositionierungen versehen. Wenn in solchen Fällen die Photozellen nicht tätig werden, verlieren die Zylinder 27 und 27′ ihren Druck und ein dritter Zylinder (nicht dargestellt) wirkt auf die obere Klemmbacke und hält sie in der gehobenen Stellung, während die untere Klemmbacke aufgrund des Eigengewichts abfällt.

Claims (3)

1. Maschine zum dichten Verschließen von stetig zugeführten Verpackungen an beiden Enden durch Klemmbacken (1), die an einem Schlitten (2) angebracht sind, der an einem Maschinenbett (43) mit einstellbarem Hub längsverschiebbar ist und zu diesem Zweck mittels eines Übertragungsstangensatzes (8, 12) angetrieben ist, der die Drehbewgung einer Antriebswelle (5) über eine am Maschinenbett gelagerte Schwenkhebelanordnung in eine Hin- und Herbewegung umwandelt, wobei eine erste an einem Ende kurbelnd angetriebene Übertragungsstange (8) mit ihrem anderen Ende an ein Ende eines etwa mittig gelagerten Schwenkhebels (9) angelenkt ist, an dessen anderes Ende eine zweite Übertragungsstange (12) angelenkt ist, welche mit einer Mutter (13) gelenkig zusammengefügt ist, die mit einem Seitenbolzen versehen ist, der entlang einer langen Nut (14) eines schwenkbar am Maschinenbett (43) montierten Arms (3) zur Hubeinstellung verschiebbar ist, der seine Schwenkbewegung mittels seines freien Endes auf den die Klemmbacken (1) tragenden Schlitten (2) zur Längsverschiebung desselben überträgt, wobei die Mutter (13) auf einer Spindel (15) montiert ist, die zur Verstellung der Mutter entlang der Nut (14) dient und zu diesem Zweck ausgehend von einem Handrad (18) oder einer Hilfsmotorachse (19) von der Maschinenaußenseite her über Übertragungsmittel drehend antreibbar ist, und wobei die Nut (14) des Arms (3) eine kreisbogenförmig gekrümmte Bahn aufweist, deren Krümmungsmittelpunkt am Anfangspunkt des Schlittenhubwegs bei allen Einstellungen der Mutter (13) entlang der Nut (14) mit dem Anlenkpunkt der zweiten Übertragungsstange am Schwenkhebel (9) zsuammenfällt.

2. Maschine nach Anspruch 1, umfassend Mittel zum Öffnen und Schließen der Klemmbacken (1), mit einer Kurvenscheibe (22), die einen an dem Maschinenbett (43) schwenkbar gelagerten Arm (23) antreibt, der mit einer bogenförmigen Längsnut (24) versehen ist, in der sich ein mit einer Mutter (25) verbundener Bolzen bewegt, dessen Stellung in der Längsnut (24) mit Hilfe einer Spindel (26) verstellbar ist, die ausgehend von einem Handrad (41) oder einer Hilfsmotorachse (42) von der Maschinenaußenseite her drehend antreibbar ist, wobei zwei Pneumatikzylinder (27, 27′) gelenkig an die Mutter (25) angreifen, deren Kolben eine entgegengesetzte Anordnung und Gelenkverbindungen mit Armen (31, 32) aufweisen, die radial an zugehörigen Hülsen (28, 29) angebracht sind, die unabhängig voneinander auf einer gemeinsamen Achse (30) montiert sind und an denen weitere Arme (33, 34) angebracht sind, an die Stangen (35, 36) zur Bewegungsübertragung auf die Klemmbacken (1) angelenkt sind, und wobei die Pneumatikzylinder (27, 27′) zum Öffnen der Klemmbacken (1) bis zu ihrer Grenzstellung aufgrund eines bei Anschlag durch eine Photozelle erzeugten Signals oder bei Fehlpositionierung des zu verpackenden Produkts vorgesehen sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der die Klemmbacken (1) tragende Schlitten (2), der an dem Maschinenbett (43) mit Hilfe von Laufrollen (46) verschiebbar gelagert ist, mit einem zuführenden und einem abführenden Förderband (44, 45) ausgestattet ist, wobei beide Förderbänder (44, 45) über Rollen (47, 48, 49) geführt und zum Synchronlauf mittels eines einem Rollenpaar (49, 49) der beiden Förderbänder zugeordneten Übertragungselements (50) miteinander verbunden sind.