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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum geführten Einfädeln einer
Umhüllung um
zylindrische Objekte während
des Packens.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Techniken des Einfädelns der
Umhüllung.
In herkömmlichen
Packapparaten besteht ein Problem darin, die Vorderbekante der Umhüllung um
die Rolle so zu führen,
daß ein
Knittern oder ein Loslösen
der Umhüllung
von der Rolle vermieden wird. Eine zerknitterte oder unkorrekt geführte Umhüllung, die
sich von dar Rolle abgelöst
hat, verursacht Störungen während des
Verpackens und Unterbrechungen auf einer Verpackungsstraße. Eine
Verbesserung in der Lösung
dieses Problems wurde in der Anwendung eines Klebers an der Innenseite
der Umhüllung,
zumindest unterhalb der Vorderkante der Umhüllung gesehen. An der Apparatur
haftende Kleberreste verspritzen jedoch und hieraus resultieren
sowohl eine Verschmutzung der Vorrichtung als auch Betriebsstörungen.
Weiterhin verschlechtern möglicheweise
lockere Lagen auf der Rolle das Haften der ersten Lage der Umhüllung oder
Verpackung auf der Oberfläche der
Rolle.
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Nicht
in allen Fällen
ist ein Kleber zum Befestigen der ersten Umhüllungslage verfügbar. Zum
Beispiels ist beim Verpacken weicher oder poröser Papierarten, wie z. B.
unterschiedlicher Tissues oder lebensmittelverträglicher Papiere, die Verwendung
eines Klebers ausgeschlossen, weil dieser mehrere Gewebelagen durchdringen
und somit die äußeren Lagen
der Rolle verschmutzen kann. Weiterhin wird von den Anwendern der
Papierrolle bisweilen eine Verpackung gewünscht, in der die erste Lage
nicht mit Kleber befestigt ist. Auch bei Verwendung von Klebern
verbessert ein geführtes
Einfädeln
oder Einführen
der Umhüllung
die Betriebssicherheit der Verpackungsstation.
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Ein
geführtes
Einfädeln
und Wickeln der Umhüllung
um die Rolle wurde bereits durch die Verwendung unterschiedlicher
Arten von Führungsbändern erprobt,
die derart angeordnet waren, daß sie
die Rolle umgeben. Die Anzahl der Bänder oder Gurte kann zum Beispiel
drei betragen, wobei Band unterhalb der Rolle und jeweils ein Band
auf beiden seiten der Rolle angeordnet sind. Solche Vorrichtungen
sind sehr teuer und die kurzen Bänder
können
in der Regel nicht schlüssig
an die Oberfläche
der Rolle angelegt werden, insbesondere wenn die Größen der
Rollen variieren.
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Das
US-Patent 4 723 395 beschriebt eine Vorrichtung für das Einwickeln
von Rollen in einer Verpackungsstation. Eine derartige Vorrichtung
enthält
einen Tragrahmen, der die Rolle umgibt, eine Einrichtung zum Führen der
Umhüllung
um die Rolle und zumindest ein flexibles Führungsband, welches dazu geeignet
ist, nachgiebig an der Umfangsfläche der
Rolle anzuliegen und der Rotation der Rolle zu folgen. Das Führungsband
ist als Endloseband ausgebildet und hat ungefähr sie Form eines U-Bandes, in welchem
die einzuwickelnde Rolle angeordnet wird. Die innere Kurve des Bandes
läuft über vier Stützrollen,
die auf einem ersten Hebelarm und einem Paar zweiter Hebelarme angeordnet
sind, um diese derart auslenken zu können, daß sie an der Oberfläche der
einzuwickelnden Rolle anliegen. Das Band, das sich über die
Stützrollen
erstreckt, paßt sich
der Oberfläche
der einzuwickelnden Rolle während
des Einwickelns an allen Punkten der Umfangsfläche an, die zwischen den drei
Stützrollen
liegen.
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Das
Problem eines derartigen geführten
Einfädelns
oder Einführens
der Umhüllung
unter Zuhilfenahme des oben beschriebenen bewegten Endlosbandes
besteht im Auftreten von Rissen und Brüchen des Bandes aufgrund von
Betriebsstörungen
und Belastung. Die Bänder
werden mechanisch beansprucht, zum Beispiel, weil sie mit einer
Geschwindigkeit bewegt werden, die der Tangentialgeschwindigkeit
der Rolle entspricht, wobei die äußerste Lage der
Rolle knittern und sich loslösen
kann, wodurch sie dann unter dem Band oder zwischen den Bändern klumpt.
In Doppelrollen-Einwickelmaschinen kann der Gurt zwischen den Rollen
eingeklemmt werde. Die Konstruktion eines derartigen Apparates ist kompliziert
und die einzuwickelnde Fläche
der Rolle wird über
einen größen Sektor
der Umfangs fläche auch
in der Ruheposition des Apparates verdeckt. Weil das Band oder der
Gurt durch die Rotationsbewegung der Rolle bewegt und durch mehrere
Stützrollen
gestützt
wird und darüber
hinaus eine gro0e Länge
haben muß,
führt der
Antriebswiderstand des Sandes sehr leicht zu einen Reißen der
Umhüllung oder
der äußersten
Lage der Rolle. Die übertragungsfähige Hebelanordnung
des bandes ist extrem aufwendig, da sie in der Lage sein muß, das band konstanter
Länge an
Rollen unterschiedliche Durchmessen oder Größen dicht anzulegen.
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Das
US-Patent
US 4,333,301 verwendet
wie das zuvor genannte US-Patent ein gegen die Umlauffläche der
zu verpackenden Rolle gelegtes Endlosband zum geführten Einfädeln des
Verpackungspapiers. Der Unterschied ist lediglich der, dass das
Endlosband hier motorisch angetrieben ist und nicht durch die zu
verpackende Rolle auf die entsprechende Laufgeschwindigkeit gebracht
wird. Dies führt
zu dem zusätzlichen
Nachteil, dass die Umlaufgeschwindigkeit des Endlosbandes exakt
gesteuert werden muss, um keine Differenzgeschwindigkeit zwischen
Endlosband und zu verpackender Rolle aufkommen zu lassen, was wiederum
zu Knittern und Reißen
der Umhüllung
führen
würde.
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Umlaufende
Endlosbänder
werden auch zum Umhüllen
und etikettieren von runden und eckigen Gegenständen verwendet, wie z. B. in
DE 517 423 gezeigt ist. Eine
endlose umlaufende Rollenkette wird in
US 4,229,934 zum Formen von Futter
in einer Ballenkammer zu einem zylindrischen Futterballen eingesetzt.
Entgegen den vorliegenden Ansprüchen erfordert
die Funktionsweise der in
US
4,229,934 beschriebenen Apparatur, dass die Rollenkette
umläuft, also
nicht stationär
ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine unkomplizierte und
betriebssichere Vorrichtung zum geführten Einfädeln und Wickeln einer Umhüllung um
eine Rolle oder um ein anderes zylindrisches Objekt zu schaffen.
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Die
Erfindung basiert auf der Führung
der Umhüllung
mittels einer speziellen Rollenkette, in der die Rollen frei auf
der Umhüllung
oder Verpackung des eingepackten Objekts rotieren können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist charakterisiert durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung beinhaltet signifikante Vorteile.
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Die
Vorrichtung zum geführten
Einfädeln
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann mit einer sehr einfachen Konstruktion realisiert
werden, weil die Kette selbst während
der Rotation der Rolle stationär bleibt.
Die Notwendigkeit für
Stützrollen,
komplizierte Kompensationen und Übertragungsarmanordnungen
entfällt.
Die Erfindung ermöglicht
auch die Implementierung von Vorrichtungen zum geführten Einfädeln, die
in ihrer Ruheposition die oberen und unteren Seiten der Rolle unbehindert
oder unverdeckt lassen. Die Führungsfunktion
der Einfädel-
oder Einführungskette
führt dazu,
daß die
Oberfläche
der Rolle nicht mit mechanischen Spannungen beaufschlagt wird, weil
nur die einzelnen Rollen der Kette durch die Oberfläche der
Rolle in eine Rotationsbewegung versetzt werden, wobei der durch
die Kette ausgeübte Rotationswiderstand
gering bleibt. Die kette kann ausreichend stark ausgebildet werden,
so daß ein Brechen
oder Reißen
der Kette auch dann nicht zu erwarten ist, wenn sie durch Papierklumpen
oder andere Störungen
mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Die Kette ist äußerst verschleis- und abriebfest,
weil sie aus beständigen
Materialien hergestellt ist, und die Kettenelemente nur durch die
Rotationsreibung abgenutzt werden.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung beispielweise
beschrieben. In dieser zeigen:
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1 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Richtung der Rollenachse,
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2 die
Vorrichtung aus 1 in eines Aufsicht,
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3 ein
Detail der Vorrichtung in einer Ansicht parallel zur Rollenachse,
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4 ein
weiteres Detail der Vorrichtung in einer Ansicht quer zur Rollenachse
und
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5 ein
Detail einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Die 1 bis 5 sind
vereinfachte Darstellungen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Um die Grundidee
der Erfindung zu veranschaulichen, sind Details konventioneller
Maschinenkonstruktionen, die für
die Erfindung nicht wichtig sind, in der Zeichnungen nicht dargestellt.
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Die
Vorrichtung umfaßt
zwei kastenartige Rahmenteile 2 und 3, die auf
dem Boden oder dem Fundament befestigt sind. In 1 ist
die dem Leser zugewande Platte des rahmenteils nicht dargestellt. Jeder
Rahmenteil 2, 3 trägt zwei Stützarme 4 bis 7. Zwischen
den Enden beider Stützarmpaare 4, 5 und 6, 7 ist
eine Rollenkette 8, 9 angeordnet. Die entgegengesetzten
Enden der Trägerarme 4 bis 7 sind schwenkbar
an dem Rahmen angelenkt und ein Doppelhebel (Kniehebel) 10 ist
an dem schwenkbar angelenkten Erde jedes Arms 4 bis 7 befestigt.
Die Enden der Kniehebel 10 sind mit den Kolbenstangen von
Pneumatikzylindern 11 verbunden, während die anderen Enden der
Kniehebel 10 schwenkbar an dem Rahmen 2, 3 angelenkt
sind. Das erste Ende beides Rollenketten 8, 9 ist
jeweils mit dem Ende des zugehörigen
unteren Stützarms 5, 7 verbunden,
und die Ketten 8, 9 sind über die Enden der oberen Stützarme 4, 6 herumgeführt. An
den oberen Enden der Ketten 8, 9 sind Kabel 12 befestigt,
die die Ketten 8, 9 in geeigneter Weise vorspannen.
Die Kabel 12 sind unter Zuhilfenahme von Kabelspanntrommeln 13 gestrafft,
und sind über
Umlenkrolle 14 geführt,
die oberhalb der Kabelspanntrommeln 13 angeordner sind.
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Die
Rollen 1 werden mittels einer Fördereinrichtung in die verpackungsstation überführt und
dort auf Stützrollen 15 herabgelassen.
Eine Rolle 1a mit einem geringeren Durchmesser ist innerhalb
der Rolle 1 in einer unterbrochenen Linie dargestellt.
Somit erlaubt die Vorrichtung die Verpackung von Rollen mit sehr
unterschiedlichen Abmessungen, vorausgesetzt, daß die Vorrichtung für den erforderlichen
Größenbereich
ausgebildet ist. Es ist nicht erforderlich, daß die Vorrichtung vorab die
Größe der Rolle
erfaßt, weil
sie sich automatisch dem Umfang der einzupackenden Rolle anpaßt.
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2 zeigt
die Vorrichtung in einer Aufsicht von oben. Die Zeichnung zeigt
insbesondere die Art und Weise, in der sich die oberen Stützarme 4 und 6 parallel
oberhalb der Rolle 1 überlappen.
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3 zeigt
eine vorteilhafte Konstruktion der Enden der unteren Stützarme 5, 7.
Bei dieser Ausführungsform
sind die Enden der Rollenketten 8, 9 mittels eines
Drehbolzens mit genieteten Enden an dem Ende des Stützarms 5, 7 befestigt,
so daß der
drehbolzen die letzte Rolle 16 der kette 8 durchsetzt.
Diese Maßnehme
ermöglicht
die Anpassung der Rollen 17 der gespannten Kette 8 inklusive
der letzten Rolle 16 am Kettenende an den Umfang der Rolle 1 bis herunter
zum Ende des Stützarms
in der durch die gestrichelte 9 dargestellten Weise.
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Eine
bevorzugte Konstruktion der Enden der oberen Stützarme 4, 6 ist
in 4 dargestellt. Um die Rollenketten 8 und 9 um
die einzupackende Rolle zu spannen, muß die Kette 8 über das
Ende des oberen Stützarms 4 herumlaufen,
um das Festspannen der Kette mittels der Kabels 12 und
der Kabelspanntrommel 13 zu ermöglichen. Die kette 8 ist
um das Ende des Stützarmes 4 über eine
Stützrolle 19 heringeführt. Die
Mitte der Stützrolle 19 hat
eine radiale Nut, die die Kette versenkt aufnehmen kann, und des Durchmessen
des Enden der Stützrolle 19 ist
auf beiden Seiten der Nut radial auf den gleichen radius wie die
Rollen 17 der kette 8 erhöht. Die Nut der Stützrolle 19 kann
auch eine Zahntrommel aufweisen, deren Zahnteilung so gewählt ist,
daß die
Zähne in
die Zwischenräume
zwischen die Rollen 17 der Kette 8 passen. Die
Zeichnung zeigt auch die Struktur der Rollenkette 8. Die
Kette 8 ist in der gleichen Weise wie eine konventionelle
Rollenkette hergestellt, die aus mittels Drehbolze miteinander verbundenen
Verbindungsplatten 18 und Rollen 17 besteht. Abweichend von
einer konventionellen Rollenkette ist der Durchmesser der Rollen 17 der
Kette 8 größer als
die Höhe der
verbindungsplatten 18.
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Die
Wirkungsweise der Erfindung wird nachfolgend geschildert. Wenn die
einzupackende Rolle in die Packstation überführt wird, sind die Stützarme 4 bis 7 auf
beiden Seiten der Vorrichtung in ihrer Öffnungsstellung, wie sie gestrichelt
in 1 dargestellt ist, und die Rollenketten 8, 9 sind
zwischen den Enden der Stützarme 4 bis 7 durch
die Kabelspanntrommel 13 gespannt. Wenn die Rolle 1 zu
liegen kommt, werden die Stützarme 4 bis 7 geschwenkt 23,
bis sie auf dem Umfang der Rolle 1 anliegen. Die Stützarme 4 bis 7 werden
mittels Pneumatikzylinder 11 geschwenkt 23, die
wiederum die Kniehebel 10 betätigen. Nun, wenn die an den
Enden der Stützarme 4 bis 7 angeordneten
Stützrollen 16 und 19 an
der Oberfläche
der Rolle 1 anliegen, werden die Rollenketten 8 und 9 um
die Rolle 1 mit Hilfe der Kabelspanntrommel 13 gespannt.
Daraufhin wird die Rolle 1, die auf den Stützrollen 15 aufliegt,
in eine Drehung versetzt, und die Umhüllung wird in Pfeilrichtung
mittels einer geeigneten Einfädelungsvorrichtung
in den Spalt zwischen der Rolle 1 und der Stützrolle 15 eingeführt. Von
diesem Spalt aus wird die Umhüllung
in den zweiten Spalt zwischen der benachbarten Stützrolle 15 und
der Rolle 1 und auf der anderen Seite des Spaltes in die
Richtung der Umhüllungsbewegung
in den Spalt am Ende des aufnehmenden Stützarms 5 eingeführt. Weil
das Ende des Arms 5 unmittelbar neben dem Spalt angeordnet
ist, wird die Umhüllung
mittels der Rolle 16 am Ende des Stützarmes 5 derart geführt, daß sie in
den Spalt zwischen der Rollenkette 8 und der Rolle 1 eintritt.
Wenn das Ende der Umhüllung
die Oberseite der Rolle 1 erreicht, wird es von der Kette 8 derart
geführt,
daß es
zwischen die Rolle 1 und die aufnehmende Kette 9 eintritt,
die parallel mit der Kette 8 überlappt. das Ende der Umhüllung wird
weiterhin von der kette 9 zurück in den Spalt zwischen der
Stützrolle 15 und
der Rolle 1 geführt,
wo die Vorderkante der Umhüllung
mit der Abschlußkante
der Umhüllung
und der Rolle 1 verbunden und zusammengaheftet wird.
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Die
Rolle 1 wird solange gedreht, bis eine ausreichende Anzahl
an Umhüllungslagen
um die Rolle 1 herumgewickelt worden ist. Die Anschlußkante der
Umhüllung
wird an die Rolle 1 angeheftet, zum Beispiel durch die
verwendung von Klebstoff, nachdem die Stützarme 4, 7 von
der Rolle 1 weg in ihre Ruhestellung geschwenkt worden
sind. Die Rolle kann nun weiter entlang der Bearbeitungsstraße transportiert
werden. Wenn sich die Arme in ihrer Ruhestellung befinden, verbleiben
die oberen und unteren Abschnitte der Rolle 1 unbehindert,
d. h. unverdeckt, und der Platzbedarf der vorrichtung ist in seitlicher
Richtung minimal.
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Wenn
die einzupackende Rolle 1 gedreht wird, während die
Ketten 8 und 9 an dem Rollenumfang anliegen, versetzt
die Rolle 1 jede Rolle 17 der Ketten 8, 9 in
Rotation. Weil die Ketten 8, 9 nicht sehr stark
gegen die Rolle 1 und die Oberfläche der Umhüllung festgezogen werden müssen, drehen
sich die Rollen 17 extrem leicht, wodurch die äußeren Lagen oder
die Verpackung der Rolle 1 durch die Ketten 3, 9 und
die Rollen 17 wenig mechanisch belastet oder nicht beschädigt werden.
Die Rollen 17 können
aus Polyamid oder anderen Materialien mit geringem Reibungskoeffizienten
und hoher beständigkeit
hergestellt werden. Die Oberfläche
der Rollen 17 kann mit Gummi oder anderen Materialien mit
hohem reibungskoeffizienten beschichtet sein, um einen Schlupf der
Rollen 17 auf der Oberfläche der Umhüllung oder der Rolle 1 zu
vermeiden. Wenn es gewünscht
ist, können
die Rollen 17 auf den Drehbolzen der Kette 8, 9 durch
Lager, zum Beispiel PTFE-Laufbuchsen gelagert werden. Wenn es notwendig
ist, kann die Kette als zwei- oder vierreihige Kette ausgebildet
sein. Der Ausdruck Kette ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen,
daß er
alle kettenähnlichen,
gurt- oder bandähnlichen
oder andere Elemente umfaßt,
die verwendet werden können,
um freidrehbare Rollen in einer Kette miteinander zu verbinden.
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Die
Konstruktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann entsprechend den Anforderungen variiert werden, die durch andere
Teile der Packstation gestellt werden. Jedoch setzt der Verpackungszuführungsapparat
die engsten Grenzen für
die Anwendbarkeit und Ausführungsform
der Vorrichtung. Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Länge des
unteren Stützarmes 7 auf
der Zuführungsseite der
Umhüllung
oder Verpackung fixiert, wobei seine Verwendung in Verbindung mit
einigen Typen von Verpackungszuführungseinrichtungen
einen Schlitz in dem Verpackungszuführungstisch erforderlich machen
kann. Wenn das Ende des unteren Stützarms 7 auf der Verpackungszuführungsseite
mit einem pneumatischen Zylinder 21 (5)
versehen ist, an dessen Kolbenstange 22 das Ende der Kette 9 befestigt
ist, kann das Ende des Stützarms 7 mit
der Kette 9 mittels des Zylinders 21 nahe an den
Spalt zwischen der einzuwickelnden Rolle 1 und der Stützrolle 15 gedrückt werden.
Korrespondierend dazu wird das Ende des Stützarms 7 am Ende des
Packvorganges während
des Schwenkens des unteren Stützarms 7 in
Ruheposition von dem Spalt hinwegbewegt, wobei die Länge des
Armes 7 ausreichend klein ist, um die Rotation des Stützarms in
seine Ruheposition zu erlauben. Hierdurch erübrigt sich das Vorsehen eines
Schlitzes in dem Verpackungszuführungstisch.
In diesem Ausführungsbeispiel
kann als pneumatischer Zylinder 21 ein nicht rotierender zweistangiger
Zylinder aus 5 oder alternativ dazu ein Zylinder
mit einer Stange verwendet werden, der mit einem geeigneten Führungselement
versehen ist, um die Rotation der Kolbenstange des Zylinders zu
verhindern.
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Die
Erfindung kannzusätzlich
zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
in weiteren Ausführungsformen
realisiert werden. So kann zum Beispiel die Anzahl der Rollenketten 8, 9 Variiert
werden und die Ketten können
auf verschiedene Weise gegen den Umfang der Rolle vergespannt werden.
Zum Beispiel kann eine die Rolle umgebende Führungsschiene vorgesehen sein,
durch die die kette derart geführt
werden kann, das sie die Rolle umgibt. Hier kann die Kette mit Hilfe
eines entlang der Schiene laufenden Schlittens um die Rolle herumgezogen werden.
In dieser Ausführungsform
müssen
die Endpunkte der Führungsschiene
so gewählt
werden, daß die
Kette am Anfang und am Ende der Schiene am Rollenumfang anliegt.
Die darüber
hinausragende Kette wird in einer Ruhestellung gespeichert, zum Beispiel
in Form einer Speicherrolle, die gleichzeitig dazu benutzt werden
kann, um die Kette gegen die Rolle zu spannen. Die Führungsschiene
kann durch teleskoparme in ihre Ruhelage zurückgesetzt werden. Die Rotation
der Stützarme
kann durch verschiedene Antriebsmechanismen erfolgen, wie zum Beispiel
rotierende Zylinder oder Vorrichtung, die eine Torsionskraft ausüben, die
ein Drehmoment direkt auf den Schwenkpunkt des Stützarms ausüben kann.
Das Anspannen der Ketten und Kabel kann mittels unterschiedlicher
Arten von Spannvorrichtungen erfolgen.
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Die
Konstruktion der geführten
Einfädelungsvorrichtung
ist natürlich
beeinflußt
durch die Richtung, von dar die Verpackung um die Rolle herumgeführt wird.
Die Implementierung der geführten Einfädelungsvorrichtung
muß für jede Art
von Verpackungszuführungsmethoden
individuell konzipiert werden. Wenn die Umhüllung oder Verpackung der Rolle
von oben zugeführt
wird, darf die Kette den Zuführungspunkt
nicht kreuzen. Die Betätigungselemente
der Vorrichtung können
unterschiedlichster Art ausgebildet sein, wobei jedes Betätigungselement
in der Lage sein muß,
die erforderlichen Bewegungen auszuführen. Einfache Steuerungsventilsysteme sind
ausreichend um die Betätigungselemente
oder Apparaturen zu steuern. Entsprechend den Anforderungen, insbesondere
bei Verwendung anderer Arten von Betätigungselementen oder Apparaturen
kann das Steuerungssystem als programmgesteuertes System ausgebildet
sein. Weiterhin kann die Vorrichtung mit einem Computer verbunden
sein, der eine Verpackungsstraße
steuert.