DE4202883A1 - Verfahren zum siegeln von faltlappen einer packung und vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum siegeln von faltlappen einer packung und vorrichtung

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DE4202883A1
DE4202883A1 DE19924202883 DE4202883A DE4202883A1 DE 4202883 A1 DE4202883 A1 DE 4202883A1 DE 19924202883 DE19924202883 DE 19924202883 DE 4202883 A DE4202883 A DE 4202883A DE 4202883 A1 DE4202883 A1 DE 4202883A1
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sealing tapes
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Heinz Focke
Harald Dipl Ing Dr Gosebruch
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Original Assignee
Focke and Co GmbH and Co KG
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Siegeln von Falt­ lappen einer in einen siegelbaren Zuschnitt eingehüllten Packung, insbesondere Zigaretten-Packung, mit mindestens einem umlaufenden endlosen und elektrisch beheizten Siegel­ organ, insbesondere einem Siegelband, welches die Packungen entlang einer Förderstrecke unter Ausübung von Druck auf die Faltlappen aufweisende Seiten fördert und während des Transports der Packungen die Faltlappen derselben ver­ siegelt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Siegelbare Faltlappen von Verpackungszuschnitten werden in schnellaufenden Verpackungsmaschinen durch Einwirkung von Wärme und Druck miteinander thermisch verschweißt. Dabei werden die in die Zuschnitte eingehüllten Packungen jeweils an einem elektrisch beheizten Siegelorgan entlanggefördert. Letzteres ist vorzugsweise als endlos umlaufendes Siegel­ band ausgebildet. Wärme und Druck wirken solange auf eine Packung ein, wie diese am Siegelband anliegt. Die er­ forderliche Wärmeenergie muß dem Siegelband zugeführt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Siegelorgan bzw. dem Siegelband auf möglichst einfache Art und Weise Wärmeenergie zuzuführen. Zugleich soll eine einfache Regelung der Wärmezufuhr und damit auch eine exakte Durch­ führung des Schweißvorganges gewährleistet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dar berührungslos Energie auf die Siegelorgane bzw. Siegel­ bänder zum Beheizen derselben übertragen wird. Aufwendige mechanische Einrichtungen zum Übertragen von Energie auf die sich bewegenden Siegelorgane werden so vermieden. Vorzugsweise wird ein Heizstrom zur Erwärmung der Siegel­ bänder induktiv erzeugt. Ein zu erwärmendes Bauteil ist dabei mit elektrischen Leitern versehen und dient als Sekundärspule. Dazu ist eine an eine Wechselspannung ange­ schlossene Primärspule vorgesehen, deren sich änderndes Magnetfeld in der Sekundärspule einen Heizstrom fließen läßt. Der Betrag des Heizstromes und damit die Erwärmung ist durch das beschriebene Induktionsprinzip besonders einfach regelbar.
Das Verfahren eignet sich besonders gut für einen kontinu­ ierlichen Ablauf. Vorteilhafterweise bestehen die Siegel­ bänder wenigstens teilweise aus elektrisch leitendem Material, wobei der Heizstrom in den derart als Widerstands­ heizung dienenden Siegelbändern fließt. Günstigerweise werden Teilbereiche der Siegelbänder stärker beheizt. Zu­ gleich werden diese Teilbereiche zur Deckung gebracht mit an den Siegelbändern anliegenden Außenflächen der Packungen bzw. zu siegelnden Faltlappen. Das Verfahren arbeitet damit besonders ökonomisch.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, ebenso wie die Gestaltung und Ausbildung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung, sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen. Dabei geht es insbesondere um die Gestaltung der Siegelbänder im Hinblick auf einen optimalen Siegelvorgang.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Verpackungsmaschine mit einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Siegeln von Faltlappen in der Seitenansicht,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vor­ richtung,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie III-III,
Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung eines Siegelbandes,
Fig. 5 ein Siegelband gemäß Fig. 4 im Querschnitt,
Fig. 6 zu siegelnde Packungen mit beidseitig an­ liegenden Siegelbändern in der Draufsicht,
Fig. 7 einen Schnitt durch die Darstellung gemäß Fig. 6 entlang der Linie VII-VII.
Gemäß Fig. 1 werden innerhalb einer Verpackungsmaschine 10 Packungen 11 einer Siegelzone 12 zugeführt. Hierfür über­ gibt ein Horizontalförderer 13 aufeinanderfolgende Packungen 11 an einen Vertikalförderer 14, innerhalb dessen die einzelnen Packungen 11 mit großen Außenflächen - Front­ seite und Rückseite - aufeinanderliegen. Aus dem Vertikal­ förderer 14 werden die Packungen paarweise aufeinander­ liegend in die Siegelzone 12 abgeschoben. Hierzu kommt ein Schieber 15 zur Anlage an schmalen Seitenflächen der Packungen 11 und wird zyklisch in Richtung des in der Fig. 2 gezeigten Doppelpfeils 16 bewegt.
In der Siegelzone kommen die Packungen paarweise überein­ ander auf einem Fördertisch 17 zu liegen bzw. werden durch den Schieber 15 auf den Fördertisch 17 und zugleich zwischen innenliegende Trums 18, 19 einander gegenüber­ liegender Siegelbänder 20, 21 geschoben.
Innerhalb der Siegelzone 12 kommen die Packungen 11 mit weiteren schmalen Seitenflächen an den Siegelbändern 20, 21 zu liegen und werden von diesen reibschlüssig entlang des Fördertisches 17 mitgenommen. Im Bereich der genannten schmalen Seitenflächen weisen die Packungen 11 zu siegelnde Faltlappen 11a, 11b auf.
Jedes Siegelband 20, 21 ist endlos umlaufend über Umlenk­ rollen 22 bzw. 23 sowie 24 bzw. 25 geführt. Die in bezug auf die Siegelzone 12 eingangsseitigen Umlenkrollen 22, 23 sind quer zur Förderrichtung (Pfeil 26) hin- und herbeweg­ bar (Doppelpfeile 27).
Um eine gleichbleibende Lage der Innentrums 18, 19 und Außentrums 28, 29 sicherzustellen, sind benachbart zu den Umlenkrollen 22, 23 jeweils am Innen- und am Außentrum anliegende Führungsrollen 30, 31 und 32, 33 angeordnet. Beim Eintritt der Packungen 11 in die Siegelzone 12 wird der durch die Siegelbänder 20 auf die Packungen ausgeübte Druck eingangs durch Verstellung der Umlenkrollen 22, 23 eingestellt. Zugleich kann durch die beschriebene Querbewegung der Umlenkrollen 22, 23 zeitgenau die Mitnahme der Packungen 11 durch die Siegelbänder 20, 21 geregelt werden.
Die Siegelbänder 20, 21 beaufschlagen die Packungen 11 mit Wärme und Druck. Hierzu sind die Siegelbänder mit elek­ trisch leitfähigem Werkstoff ausgestattet, innerhalb dessen ein Heizstrom zum Erwärmen der Siegelbänder schließt. Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen detailliert den Aufbau eines Siegelbandes. Danach sind innerhalb eines rechteckigen Quer­ schnitts einander parallele und in Förderrichtung ver­ laufende und sich aufheizende Metalldrähte 34 angeordnet. Diese sind jeweils aneinander anschließend miteinander ver­ bunden, wobei Anfang und Ende kurzgeschlossen sind, so daß sich eine geschlossene Wicklung ergibt. Im übrigen bestehen die Siegelbänder 20, 21 aus Kunststoff mit an den Packungen 11 anliegenden Noppen 35.
Der in den Metalldrähten 34 fliegende Heizstrom wird induk­ tiv erzeugt. Die erforderliche Energie zum Beheizen der Sie­ gelbänder wird damit berührungsfrei übertragen. Im Bereich der Außentrums 28, 29 sind als Primärspulen arbeitende Wicklungen 36, 37 angeordnet. Diese sitzen jeweils auf einem ringförmigen Eisenkern 38, 39. Die Regelung des Heizstroms erfolgt auf einfache Weise durch Änderung der an den Wicklungen 36, 37 anliegenden Spannungen.
Fig. 3 zeigt eine genaue Darstellung des Eisenkerns 39 relativ zum umlaufenden Siegelband 21. Letzteres verläuft mit seinem Außentrum 29 mit geringem Abstand zum der Spule 37 gegenüberliegenden Teil 40 des Ringkerns 39 bzw. an der Innenseite desselben und stellt zugleich die Sekundär­ wicklung dar. Die oben beschriebenen Führungsrollen 30 bis 33 sichern einen konstanten Abstand der Außentrums 28, 29 von den Eisenkernen 38, 39.
Zum Abstützen der Innentrums 18, 19 gegen den Druck der Packungen 11 sind im Innenbereich der Siegelbänder 20, 21 und an den Innentrums 18, 19 anliegende, von den Führungs­ rollen 30 bzw. 31 bis zu den Umlenkrollen 24 bzw. 25 ver­ laufende Druckplatten 41 bzw. 42 vorgesehen. Diese weisen auf ihrer zu den Packungen 11 gerichteten Seite ein be­ sonderes Profil auf. Die mittleren Bereiche der an den Innentrums 18, 19 anliegenden Packungs-Außenflächen sind am nachgiebigsten, bzw. die kantennahen Bereiche sind am wenigstens nachgiebig. Der beim Siegeln und Schweißen auf­ zubringende Druck muß entsprechend angepaßt sein. Die ge­ nannten Seitenflächen der Druckplatten 41, 42, die Druck­ flächen 43, 44 sind an die beschriebenen Druckverhältnisse durch Ausbildung einer konvexen Kontur angepaßt. In der Fig. 3 ist aufgrund der zwei übereinanderliegenden Packungen 11 eine doppelte oder auch bi-konvexe Kontur der Druckfläche 44 erkennbar.
In den Fig. 6 und Fig. 7 ist eine besondere Ausführungsform von Siegelbändern 45, 46 gezeigt. Auch hier sind innerhalb der Siegelbänder vorzugsweise entlang der Förderrichtung verlaufende Heizdrähte 47 vorgesehen. Zugleich sind in die Siegelbänder mit den Heizdrähten 47 und zueinander in Reihe geschaltete Heizwiderstände 48 eingesetzt. Diese sind vor­ zugsweise Metallplatten und so ausgelegt, daß im Bereich derselben eine stärkere Erwärmung eintritt als in den übrigen Bereichen der Siegelbänder 45, 46. Zugleich weisen die Heizwiderstände 48 Abmessungen auf, die kleiner sind als die zu siegelnde Fläche der anliegenden Packung. Weiter­ hin sind die Siegelbänder im Bereich der Heizwiderstände 48 erhaben ausgebildet, entsprechend der Dicke der Heizwider­ stände. Auch die derart gebildeten Erhöhungen 49 weisen insgesamt eine kleinere Fläche auf als die zu siegelnden Packungsflächen, so daß umlaufende Kanten der zu siegelnden Packungsflächen von den Erhöhungen 49 nicht beaufschlagt werden. Dadurch ist es möglich, die für die Siegelung erforderliche Wärme und den Druck optimal auf die nachgiebige, zu siegelnde Fläche aufzubringen. In einer einfacheren Ausführungsform weisen die Siegelbänder 45, 46 die beschriebenen Erhöhungen 49 ohne zusätzliche Heizwider­ stände 48 auf. Auch ist es möglich, die Heizwiderstände 48 ohne Erhöhungen 49 vorzusehen. Soweit die Siegelbänder 45, 46 mit Erhöhungen 49 ausgebildet sind, können die Druck­ platten 41, 42 mit ebenen Druckflächen 43, 44 ausgebildet sein. Die Druckplatten 41, 42 sind vorzugsweise aus wärme­ isolierendem Werkstoff gefertigt oder mit einer ent­ sprechenden Beschichtung versehen.
Bei Verwendung der Siegelbänder 45, 46 mit Erhöhungen 49 und/oder Heizwiderständen 48 müssen die Siegelbänder stets so geführt werden, daß genau die entsprechenden zu siegeln­ den Packungsflächen beaufschlagt werden. Es wird dann eine Abstimmung der Packungszuführung über den Schieber 15 mit dem Antrieb der Siegelbänder vorgenommen.
Wichtig für den Siegelungsvorgang ist eine genaue Ein­ haltung der Temperatur der Siegelbänder. Zur Überwachung und Regelung der Temperatur sind im Bereich der Außentrums 28, 29, vorzugsweise zwischen den Umlenkrollen 24, 25 und den Wicklungen 36, 37, Infrarotsensoren 50, 51 vorgesehen. Möglich und vorteilhaft ist auch eine Anordnung der Infra­ rotsensoren unmittelbar am Austritt der Außentrums 28, 29 aus dem Bereich der Eisenkerne 38, 39. Die an den Wicklun­ gen 36, 37 anliegende Spannungen wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Sensoren 50, 51 geregelt.
Bezugszeichenliste:
10 Verpackungsmaschine
11 Packungen
11a Faltlappen
11b Faltlappen
12 Siegelzone
13 Horizontalförderer
14 Vertikalförderer
15 Schieber
16 Doppelpfeil
17 Fördertisch
18 Innentrum
19 Innentrum
20 Siegelbänder
21 Siegelbänder
22 Umlenkrolle
23 Umlenrolle
24 Umlenrolle
25 Umlenkrolle
26 Pfeil
27 Doppelpfeil
28 Außentrum
29 Außentrum
30 Führungsrolle
31 Führungsrolle
32 Führungsrolle
33 Führungsrolle
34 Metalldrähte
35 Noppen
36 Wicklung
37 Wicklung
38 Eisenkern
39 Eisenkern
40 Teil
41 Druckplatte
42 Druckplatte
43 Druckfläche
44 Druckfläche
45 Siegelband
46 Siegelband
47 Heizdrähte
48 Heizwiderstände
49 Erhöhungen
50 Infrarot-Sensoren
51 Infrarot-Sensoren

Claims (26)

1. Verfahren zum Siegeln von Faltlappen einer in einen siegelbaren Zuschnitt eingehüllten Packung, insbesondere Zigaretten-Packung, mit mindestens einem umlaufenden end­ losen und vorzugsweise elektrisch beheizten Siegelorgan, insbesondere einem Siegelband, welches die Packungen ent­ lang einer Förderstrecke unter Ausübung von Druck auf die Faltlappen aufweisende Seiten fördert und während des Transports der Packungen die Faltlappen derselben ver­ siegelt, dadurch gekennzeichnet, daß berührungslos Energie auf die Siegelorgane bzw. Siegel­ bänder (20, 21) zum Beheizen derselben übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dar ein Heizstrom zur Erwärmung der Siegelorgane bzw. Siegelbänder (20, 21) induktiv erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Siegelorgane bzw. Siegelbänder (20, 21) wenigstens teilweise aus elektrisch leitendem Material be­ stehen und daß der Heizstrom in den derart als Widerstands­ heizung dienenden Siegelbändern fließt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbereiche der Siegel­ organe bzw. Siegelbänder (20, 21) stärker beheizt werden und daß diese Teilbereiche zur Deckung gebracht werden mit an den Siegelbändern anliegenden Außenflächen der Packungen (11) bzw. zu siegelnden Faltlappen (11a, 11b).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stärker beheizten und zur Anlage kommenden Teilbe­ reiche der Siegelbänder (20, 21) kleiner sind als die ent­ sprechenden Packungsflächen.
6. Vorrichtung zum Siegeln von Faltlappen einer in einen siegelbaren Zuschnitt eingehüllten Packung, insbe­ sondere Zigaretten-Packung mit mindestens einem umlaufenden endlosen und vorzugsweise elektrisch beheizten Siegelorgan, insbesondere einem Siegelband, welches die Packungen ent­ lang einer Förderstrecke unter Ausübung von Druck auf die Faltlappen aufweisende Seiten fördert und während des Transports der Packungen die Faltlappen derselben ver­ siegelt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß auf die Siegel­ bänder (20, 21) bzw. Siegelorgane berührungslos Energie übertragbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizstrom zur Erwärmung der Siegelbänder (20, 21) bzw. Siegelorgane induktiv erzeugbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Siegelbänder (20, 21) wenigstens teil­ weise elektrisch leitendes Material aufweisen, wobei ein Heizstrom in den Siegelbändern durch induktive Kopplung mit einer zugeordneten stromdurchflossenen Spule (Wicklung 36, 37) erzeugbar ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbänder (20, 21) bzw. Teile derselben jeweils einen geschlossenen Strom­ kreis bilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein der stromdurchflossenen Spule (Wicklung 36, 37) zugeordneter Eisenkern (38, 39) im Bereich eines freien Rücklauftrums (Außentrum 28, 29) des Siegelbandes (20, 21) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Siegelband (20, 21), insbesondere der Außen­ trum (28, 29) von dem der stromdurchflossenen Spule (Wicklung 36, 37) zugeordneten Eisenkern (38, 39) umschlossen bzw. benachbart zu diesem angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Stromleiter, insbe­ sondere elektrisch leitende Drähte (34) an den Siegel­ bändern (20, 21) angebracht, insbesondere in diese einge­ bettet sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbänder (20, 21) metallische Windungen als Heizdrähte (34, 47) auf­ weisen, die in einen wärmebeständigen Werkstoff, insbe­ sondere Kunststoff eingefaßt sind.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbänder als elektrisch leitfähiger Werkstoff ausgebildet sind zur gleichmäßigen Erwärmung über die Breite derselben.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbänder (20, 21) Bereiche mit erhöhtem elektrischen Widerstand auf­ weisen, wobei die zu siegelnden Flächen der Packungen (11) vorzugsweise an den Bereichen erhöhten elektrischen Wider­ stands anliegen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bereiche erhöhten elektrischen Widerstands Heizwiderstände (48) sind, welche vorzugsweise in Reihe geschaltet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erhöhten elektrischen Widerstände (Heiz­ widerstände 48) durch in die Siegelbänder (20, 21) einge­ bettete Stücke aus elektrisch leitendem Material, insbe­ sondere Metallplatten, gebildet sind.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbänder (20, 21) auf der den Packungen (11) zugekehrten Seite Erhöhungen (49) aufweisen, vorzugsweise nur im Bereich der erhöhten elektrischen Widerstände (Heizwiderstände 48).
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Erhöhungen (49) eine kleinere Fläche aufweisen bzw. in einem Bereich wirksam sind, der kleiner ist als die zu siegelnde Fläche der Packung (11), derart, daß außerhalb des Bereichs von die zu siegelnde Fläche begrenzenden Packungskanten ein erhöhter Druck auf die Flächen ausgeübt wird.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß entlang einer Förder­ strecke (Fördertisch 17) feste Platten (Druckplatten 41, 42) aus wärmeisolierendem Werkstoff angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckplatten (41, 42) jeweils eine quer zur Laufrichtung der Siegelbänder (20, 21) und im Bereich der an den Siegelbändern anliegenden Packungsflächen wirksame konvexe Kontur (Druckfläche 43, 44) aufweisen, zum Ausüben eines erhöhten Drucks auf mittige Bereiche der genannten Packungsflächen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zu beiden Seiten der Förderstrecke (Förder­ tisch 17) und über die gesamte Länge derselben jeweils ein Teilbereich eines Siegelbandes (20, 21) zwischen den zu versiegelnden Seiten der Packungen und den Druckplatten (41, 42) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einem Siegel­ band (20, 21) ein außerhalb der Förderstrecke und senkrecht zum Siegelband angeordneter wärmeempfindlicher Sensor (In­ frarot-Sensor 50, 51) zugeordnet ist zur Ermittlung der zu regelnden Siegelbandtemperatur.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Sie­ gelbandes (20, 21) durch Ändern der elektrischen Spannung an der zugeordneten stromdurchflossenen Spule (Wicklung 36, 37) einstellbar ist.
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungen (11) durch reibschlüssige Mitnahme an den Siegelbändern (20, 21) weitertransportiert werden, und zwar mit korrespondierender Geschwindigkeit zu den Siegelbändern.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich­ net, daß die Siegelbänder (20, 21) Noppen (35) aufweisen zur reibschlüssigen Mitnahme der Packungen (11).
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