DE4309836A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Gegenständen in einer automatischen Verpackungsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verpackungs­ maschinen und insbesondere Verpackungsmaschinen, in denen die zu verpackenden Gegenstände in eine schlauchförmige Umhüllung eingeführt werden, die dann in den Bereichen zwi­ schen aufeinander folgenden Gegenständen oder zwischen Gruppen von Gegenständen zusammengedrückt, verschlossen und durchgeschnitten wird, damit einzelne Packungen entstehen.

Das Zusammendrücken, Verschließen und Durchschneiden der schlauchförmigen Umhüllung wird von einer oder mehreren hintereinander angeordneten Verschlußstationen oder -ein­ heiten vorgenommen. Jede Station umfaßt üblicherweise zwei Backen, die zueinander eine fallbeilartige Quetschbewegung vollführen können, oder, gemäß der momentan vielleicht am weitesten verbreiteten Lösung, zwei übereinander angeord­ nete rotierende Vorrichtungen, an denen die auf die Umhül­ lung einwirkenden Backen in entsprechenden Winkelpositionen montiert sind.

Anlagen dieser Bauart (gegenwärtig als "flow-pack", "form- fill-seal"- oder Schlauchbeutelverpackungsmaschinen bekann­ te Anlagen) sind beispielsweise in den US-Patenten Nr. 4 862 673 und 4 955 184 derselben Anmelderin beschrie­ ben.

Bei diesen Anlagen, insbesondere bei relativ hohen Taktra­ ten und wenn die zu verpackenden Gegenstände eine gewisse Höhe aufweisen (zum Beispiel bei Stapeln von Biskuits, Cräckern oder ähnlichen Lebensmittelprodukten), wurde im Betrieb festgestellt, daß die Backeneinheit, die geschlos­ sen wird, um die schlauchförmige Umhüllung zusammenzudrüc­ ken und zu verschließen (und möglicherweise durchzuschnei­ den), eine gewisse Neigung zeigt, die Gegenstände oder die Gruppen von Gegenständen geringfügig zurückzuschieben, die sich unmittelbar stromaufwärts von dem Bereich der Umhül­ lung befinden, der gerade zusammengedrückt wird.

Diese Schiebewirkung kann die zu verpackenden Gegenstände so verschieben, daß sie sich leicht stromaufwärts (bezüg­ lich der Richtung, in der der Strom von Gegenständen sich durch die Verpackungsmaschine bewegt) von ihren vorgesehe­ nen Positionen befinden, die von stromaufwärts der Backen angeordneten Meß- und Steuermitteln sehr präzise festgelegt werden. In manchen Fällen führt diese Verschiebung zu der Bildung von Packungen, die nicht genau der erwarteten Qua­ lität entsprechen, und sie führt in schwerwiegenderen Fäl­ len zu einer fehlerhaften Positionierung der Gegenstände, was schließlich dazu führt, daß die Gegenstände von den Backen, die sich zum Verschließen der Umhüllung schließen, sozusagen "zermalmt" werden; dieses ist eindeutig ein uner­ wünschter Betriebszustand, der es erforderlich macht, die Verpackungsmaschine sofort zu stoppen.

Um diesem Effekt zu begegnen, ist bereits vorgeschlagen worden, seitliche Begrenzungsmittel für die Verpackung (ty­ pischerweise zwei Paare motorgetriebener Bänder, die an sich gegenüberliegenden Seiten der Umhüllung arbeiten) un­ mittelbar stromaufwärts von dem Bereich, in dem die Backen arbeiten, vorzusehen, um damit die Umhüllung sowie die dar­ in befindlichen Gegenstände mäßig festhalten und das gegen­ seitige Rutschen infolge der Kompressionsbewegung (des Zu­ sammendrückens) der unmittelbar stromabwärts angeordneten Backen zu verhindern.

Diese Lösung kann nur bei Gegenständen als wirklich wir­ kungsvoll angesehen werden, die genau und präzise definier­ te Abmessungen in Querrichtung aufweisen, was kaum jemals der Fall ist, insbesondere wenn es sich um Lebensmittelpro­ dukten handelt, wie z. B. Backwaren, deren Abmessungen aus verschiedenen Gründen auch innerhalb relativ weiter Grenzen variieren (beispielsweise durch unterschiedliches Aufgehen im Ofen).

Es ist auch vorgeschlagen worden, Unterdruckquellen (unter­ halb des atmosphärischen Drucks) zu verwenden, die einen Unterdruck innerhalb der Umhüllung erzeugen können, damit die schlauchförmige Umhüllung sich ziemlich eng an die dar­ in befindlichen Gegenstände anlegt, die dadurch in gewissem Umfang dem von der Kompressionsbewegung der Backen hervor­ gerufenen gegenseitigen Rutschen widerstehen.

Ohne eine Betrachtung über die Wirksamkeit dieses Vorgehens anzustellen, sollte erwähnt werden, daß der Einsatz einer Vakuumquelle (in der Praxis einer Saugpumpe) in einer Ver­ packungsanlage z. B. für Lebensmittelprodukte üblicherweise als sehr schwierig angesehen wird, weil die Saugpumpe dazu neigt, Krümel, Bruchstücke, Staub etc. einzusaugen, die normalerweise in der Umgebungsluft vorhanden sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zu schaffen, die bei den obengenannten Problemen in einer si­ cheren und zuverlässigen Weise Abhilfe schafft, ohne die oben erwähnten möglichen Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen hervorzurufen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Transport von Gegenständen mit den Merkmalen der folgenden Ansprüche gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefüg­ te Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Verpackungs­ maschine in einer Seitenansicht, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Maschine aus Fig. 1.

Die Zeichnung zeigt die oder eine Station zum Verschließen der Umhüllung in einer Verpackungsmaschine der gegenwärtig als "flow-pack"-, "form-fill-seal"- oder Schlauchbeutelver­ packungsmaschine bekannten Bauart.

Wie bereits erwähnt können die allgemeinen Eigenschaften einer solchen Maschine als in Fachkreisen so weitgehend be­ kannt angesehen werden, daß hier eine detaillierte Be­ schreibung nicht erforderlich ist; in diesem Zusammenhang kann beispielsweise auf die beiden in der Beschreibungsein­ leitung zitierten US-Patente Bezug genommen werden.

Zum Zwecke des Verständnisses der vorliegenden Erfindung genügt es, sich klar zu machen, daß eine Maschine der oben genannten Bauart dazu vorgesehen ist, einen kontinuierli­ chen Strom von Gegenständen P (der sich in bezug auf die Darstellung der Fig. 1 von links nach rechts bewegt) zu be- oder verarbeiten, der - in dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel - von Stapeln von Lebensmittelprodukten wie Biskuits gebildet ist, wie zum Beispiel von zwei oder drei überein­ anderliegenden Biskuits einer bestimmten Dicke.

Stromaufwärts der dargestellten Verschlußstation, die ins­ gesamt mit 1 bezeichnet ist, sind die Gegenstände P in eine schlauchförmige Umhüllung eingeführt worden, die von einem Folie aus transparentem Plastikmaterial oder aus an seiner Innenseite mit einem unter Wärmeeinwirkung versiegelbaren Material beschichtetem Aluminium oder dergleichen gebildet wird.

Insbesondere werden die Gegenstände P in die schlauchförmi­ ge Umhüllung auf Positionen (und folglich mit Abständen) eingeführt, die präzise in einer mit dem Betrieb der Ver­ schlußeinheit korrelierten Weise ("in Phase") bestimmt wer­ den. Dieses geschieht entsprechend allgemein bekannten Ver­ fahren, die hier nicht wiedergegeben werden müssen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Einheit 1 von zwei gegenläufig rotierenden, übereinander angeordneten Vorrichtungen gebildet, die jeweils von einer motorgetrie­ benen Welle 2 gebildet sind, auf der zwei (oder mehr) akti­ ve Bauteile oder Backen 3 in Positionen mit gleichmäßigem Winkelabstand angeordnet sind. Als Folge der Drehbewegung der Wellen 2 führen die Backen Umlaufbewegungen aus, die dazu führen, daß sie relativ zu den gleichartigen Bauteilen der jeweils anderen Vorrichtung gesenkt werden (im Fall der oberen Backen) und gehoben werden (im Fall der unteren Backen), was aufgrund der Synchronisation der Drehbewegung der beiden Wellen 2 (die üblicherweise über ein nicht dar­ gestelltes Zahnradgetriebe miteinander verbunden sind) zu einer resultierenden Bewegung aufeinander zu und voneinan­ der weg führt. Diese Bewegung soll die Umhüllung T als Fol­ ge der Verschließbewegung der Backen 3 in den Bereichen zu­ sammendrücken, die zwei aufeinander folgende Gegenstände P trennen.

Die Scheitel der Backen 3 tragen auch Heizelemente 4 (mit nicht dargestellten Widerständen) zum lokalen Verschweißen des zwischen den Backen eingeklemmten Materials der Umhül­ lung T durch Wärmeeinwirkung, um die Umhüllung durch Bil­ dung einer Siegelstelle in Querrichtung der Umhüllung T zu verschließen.

Die Betriebstemperatur der Bauteile 4 und ihre Gestalt (beispielsweise klingenartig) kann auch zu einem Durch­ schneiden der so gebildeten Querversiegelung und folglich zum Entstehen von einzelnen Packungen führen, die jeweils separate Gegenstände oder Gruppen von Gegenständen enthal­ ten.

Es gibt auch Anlagen (wie z. B. die in dem US-Patent Nr. 4 862 673 beschriebene) mit zwei hintereinander angeordneten Verschlußeinheiten 1, von denen die erste die Umhüllung zusammendrückt und unter Wärmeeinwirkung versiegelt und die zweite die Versiegelung verstärkt und dann den Schnittvor­ gang bewirkt.

Wie gesagt ist es Aufgabe der Erfindung, zu verhindern, daß das Zusammendrücken der Umhüllung T infolge der Ver­ schließbewegung der Einheit 1 zu einem Druck auf den oder die unmittelbar stromaufwärts befindlichen Gegenstände P führt, der bewirkt, daß die Gegenstände P sich rückwärts bezüglich der Förderrichtung der Verpackungsmaschine bewe­ gen; bei dem Ausführungsbeispiel, auf das sich die Fig. 1 bezieht, bewegen sich die Gegenstände P von links nach rechts, und das Zusammendrücken geschieht derart, daß es die Gegenstände P nach links zurück wandern läßt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird dieses Problem durch die Verwendung der insgesamt mit 5 bezeichneten Vorrichtung beseitigt. Diese Vorrichtung wird im wesentlichen von einer motorgetriebenen endlosen Kette oder einem Paar von Ketten 6 mit einem allgemein dreieckigen Verlauf gebildet (diese Form ist jedoch nicht zwingend). Im Einzelnen hat der Ver­ laufsweg ein gerades unteres Trum, das sich entlang dem Weg erstreckt, auf dem sich die Gegenstände P und die Umhüllung T in Richtung auf die Einheit 1 zu bewegen, vorzugsweise leicht unterhalb derjenigen oberen Ebene, die von der die Gegenstände P umgebenden Umhüllung T definiert ist.

Wie in der perspektivischen Darstellung der Fig. 2 besser zu sehen ist, ist die Kette oder sind die Ketten 6 neben dem Pfad angeordnet, entlang dem sich die schlauchförmige Umhüllung T mit den darin befindlichen Gegenständen P fort­ bewegt. Ein oder mehrere an der Kette 6 angebrachte Finger 7 ragen in den Förderweg der schlauchförmigen Umhüllung T und der Gegenstände P und treten damit in Wechselwirkung.

Die Positionen, an denen die Finger 7 an den Ketten 6 ange­ bracht sind, sind derart gewählt, daß ihr Abstand zueinan­ der (gemessen entlang ihrem Bewegungspfad) im wesentlichen mit der Gesamtlänge der zu formenden Packungen überein­ stimmt.

Die Kette 6 wird von einer Getriebe 9 angetrieben, das wie­ derum über (nicht gezeigte) Getriebeelemente von der glei­ chen Motoreinheit angetrieben wird, die auch die Backen 1 antreibt. Die Bewegung der Kette 6 ist mit der Förderbewe­ gung der schlauchförmigen Umhüllung T derart synchroni­ siert, daß sich während des Betriebs der Maschine jeder Finger 7 entlang dem unteren geraden Trum seines Bewegungs­ pfades mit einer Geschwindigkeit bewegt, die gleich der Geschwindigkeit ist, mit der die Gegenstände P auf einer unteren Gleitebene 8 gefördert werden, und zwar in einer Position, die mit dem Freiraum innerhalb der schlauchförmi­ gen Verpackung zusammenfällt, der zwischen zwei aufeinander folgenden Gegenständen oder Gruppen von Gegenständen P freigelassen wird.

Jeder Finger 7 drückt somit auf die schlauchförmige Umhül­ lung T, wobei er diese hinter jedem Gegenstand oder hinter jeder Gruppe von Gegenständen P leicht absenkt, so wie es in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist.

Das Maß der erreichten Absenkung hängt selbstverständlich von der Höhe des unteren Trums der Kette 6 relativ zu der unteren Ebene 8 ab, auf der die Gegenstände P gefördert werden (mit dem dazwischen liegenden unteren Bereich der schlauchförmigen Umhüllung T).

Die Wirkung der Absenkung wird natürlich auch davon abhän­ gen, in welchen Positionen die Finger 7 an den Ketten 6 befestigt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die betreffenden Ketten üblicherweise Rollenglieder­ ketten, und die Finger 7 werden einfach von zylindrischen Stäben gebildet, die an den Achsen der entsprechenden Glie­ der der Kette befestigt sind.

Diese Auswahl sollte jedoch nicht als zwingend erforderlich angesehen werden.

Um die Erfindung richtig auszuführen, ist es in jedem Fall wichtig, daß sich die Finger 7, oder genauer gesagt ihre unteren Oberflächen oder Mantellinien, während ihrer Bewe­ gung entlang dem unteren Trum ihres Bewegungspfades in ei­ ner Höhe (natürlich in bezug auf die Gleitebene 8) wenig­ stens leicht unterhalb der Höhe der oberen Oberfläche der schlauchförmigen Umhüllung T befinden, die um die Gegen­ stände herum gelegt ist.

Der Begriff "wenigstens leicht unterhalb" im Zusammenhang mit der Einwirkung des Kompressionsvorgangs auf die Umhül­ lung T bezieht sich natürlich auf verschiedene Faktoren, und zuerst und vor allem auf die Gesamthöhe der Gegenstände oder der Gruppen von Gegenständen P. Die maximal mögliche Absenkbewegung der Finger 7 ist jedenfalls üblicherweise wesentlich geringer als die halbe Höhe eines Gegenstandes P oder einer Gruppe von Gegenständen P. Wenn in der Tat die Finger 7 um ein solches Maß (das der Abwärtsbewegung der Backen entsprechen würde, die zusammengedrückt werden) ab­ gesenkt würden, könnte ihr Eingriff in der Praxis so wir­ ken, daß er, anstatt vorteilhaft zu sein, schließlich zur Ursache weiterer Betriebsprobleme wird.

Auf jeden Fall können die idealen Betriebsbedingungen durch den Betreiber von Zeit zu Zeit in Abhängigkeit von den spe­ zifischen Anforderungen des Vorgangs gewählt werden.

Wie besser aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Vor­ richtung 5 zu diesem Zweck zusammen mit ihrem Antrieb 9 an einem Befestigungsarm oder einer äquivalenten Befestigungs­ einrichtung 9a angebracht, der bzw. die an dem Rahmen der Maschine in verstellbarer Weise befestigt ist, beispiels­ weise unter Zwischenschaltung von Einstellmitteln wie z. B. einer Klemmschraube 10, die gelöst werden kann, so daß die von dem Befestigungsarm 9 und der daran befestigten Vor­ richtung 5 gebildete Einheit in vertikaler Richtung gleiten kann und ihre Verschiebung relativ zu einer unterteilten Skala 11 eingestellt werden kann, bis die optimale Be­ triebsbedingung gefunden ist.

Die Funktion der vorliegenden Erfindung basiert also auf einer Lösung, bei der die Finger 7 stromaufwärts von jedem Gegenstand oder von jeder Gruppe von Gegenständen P ein Eindrücken der Umhüllung bewirken, das hinsichtlich der verschiebenden Wirkung durch die Backen der stromab liegen­ den Verschlußeinheit 1 entgegengesetzt wirksam ist.

Mit anderen Worten neigt jeder unmittelbar stromaufwärts der Einheit 1 ankommende Gegenstand oder jede Gruppe von Gegenständen P dazu, durch das von der Einheit 1, die sich zum Erfassen der Umhüllung T schließt, bewirkte Zusammen­ drücken zurück gedrängt zu werden (wodurch der Gegenstand geringfügig in Richtung stromaufwärts relativ zu der Umhül­ lung T versetzt wird); gleichzeitig wird der Gegenstand oder die Gruppe von Gegenständen P einer Kraft von dersel­ ben Art, aber von geringerer Stärke ausgesetzt, die diesmal stromaufwärts von dem Finger 7 ausgeübt wird, der der Vor­ wärtsbewegung des Gegenstandes P entlang der Ebene 8 folgt und somit ein Zusammendrücken bewirkt, so daß der Gegen­ stand oder die Gruppe von Gegenständen P in Vorwärtsrich­ tung gedrängt wird, wodurch er oder sie geringfügig in Richtung stromabwärts relativ zu der Umhüllung T versetzt wird. Weil die beiden Kompressionsvorgänge und die daraus resultierenden Kräfte an gegenüberliegenden Seiten einwir­ ken, heben sie sich auf, so daß der Gegenstand oder die Gruppe von Gegenständen P exakt an der Position relativ zu der Umhüllung T verbleibt, die ihm oder ihr von den strom­ aufwärts der Verpackungsmaschine angeordneten Meß- und Steuermitteln zugewiesen wurde.

Auf diese Weise werden die in der vorliegenden Beschrei­ bungseinleitung erwähnten Schwierigkeiten beseitigt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Steuern der Bewegung von Gegenständen (P) in einer Verpackungsmaschine, in der ein Strom von Gegenständen (P) umgeben von einer schlauchförmigen Umhüllung (T) zu wenigstens eine Verschlußeinheit (1) hin gefördert wird, die die Umhüllung (T) in den Frei­ räumen zwischen in dem Strom aufeinander folgenden Gegenständen (P) zusammendrücken soll, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

• - Bereitstellen von Mitteln (7) zum Zusammendrücken der Umhüllung (T), die die Umhüllung (T) in wenigstens einem Freiraum zwischen zwei in dem Strom aufeinander folgenden Gegenständen (P) stromaufwärts der Ver­ schlußeinheit (1) zusammendrücken können, so daß die Gegenstände (P), wenn die schlauchförmige Umhüllung (T) von der Verschlußeinheit (1) verschlossen wird, gleichzeitig
• - einem Zusammendrücken der Umhüllung (T) durch die Verschlußeinheit (1) stromabwärts des Gegen­ standes (P) und
• - einem Zusammendrücken der Umhüllung (T) durch die Mittel (7) zum Zusammendrücken stromaufwärts des Gegenstandes (P) unterzogen werden, so daß der Gegenstand relativ zu der Umhüllung (T) in seiner Position verbleibt.

2. Vorrichtung zum Steuern der Bewegung von Gegenständen (P) in einer Verpackungsmaschine, in der ein Strom von Gegenständen (P) umgeben von einer schlauchförmigen Umhüllung (T) zu wenigstens eine Verschlußeinheit (1) hin gefördert wird, die die Umhüllung (T) in den Frei­ räumen zwischen in dem Strom aufeinander folgenden Gegenständen (P) zusammendrücken soll, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
Mittel (7) zum Zusammendrücken der Umhüllung (T) vor­ gesehen sind, die die Umhüllung (T) in wenigstens ei­ nem Freiraum zwischen zwei in dem Strom aufeinander folgenden Gegenständen (P) stromaufwärts der Ver­ schlußeinheit (1) zusammendrücken können, so daß die Gegenstände (P), wenn die schlauchförmige Umhüllung (T) von der Verschlußeinheit (1) verschlossen wird, gleichzeitig

• - einem Zusammendrücken der Umhüllung (T) durch die Verschlußeinheit (1) stromabwärts des Gegen­ standes (P) und
• - einem Zusammendrücken der Umhüllung (T) durch die Mittel (7) zum Zusammendrücken stromaufwärts des Gegenstandes (P) unterzogen werden, so daß der Gegenstand relativ zu der Umhüllung (T) in seiner Position verbleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (7) zum Zusammendrücken von stromauf­ wärts der Verschlußeinheit (1) angeordneten Andruck­ vorrichtungen gebildet sind, die eine Bewegung ausfüh­ ren, die im wesentlichen in dieselbe Richtung erfolgt, wie die Förderbewegung der Gegenstände (P) und der schlauchförmigen Umhüllung (T), und die mit der Förder­ bewegung im wesentlichen synchron ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (7) zum Zusammendrücken Finger umfassen, die die Umhüllung (T) zusammendrücken können.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (7) zum Zusammendrücken Andruckvorrichtungen umfassen, die von einem Grundkörper (6) getragen werden, der entlang einem allgemein endlosen Weg mit einem sich im wesent­ lichen gemeinsam mit dem Förderweg der Gegenstände (P) und der schlauchförmigen Umhüllung (T) erstreckenden Abschnitt bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des von den Mitteln (7) zum Zusammendrücken auf die schlauch­ formige Umhüllung ausgeübten Kompressionsvorganges wahlweise verändert (10, 11) werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum wahlweisen Verändern der Höhe des Bewegungspfades der Andruckvorrichtungen relativ zu der Förderebene der Gegenstände (P) vorge­ sehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Grundkörper von einer oder mehreren motorgetriebenen Ketten gebildet ist.