DE4436407A1 - Vorrichtung an mehrteiligen Kammern von Verpackungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an mehrteiligen Kammern von Verpackungsmaschinen, wobei zum Verformen und/oder Verschließen der Verpackungen in der Kammer ein Überdruck herrscht, mit einer Einrichtung zum Bewegen, insbesondere Heben eines Kammerteiles und zum Andrücken von zwei Kammerteilen gegeneinander.

Verpackungsmaschinen, beispielsweise Vakuumverpackungsmaschi­ nen, besitzen in der Regel zwei Kammern. In einer ersten Kammer werden in eine Unterfolie Vertiefungen eingeformt, die je das Verpackungsgut aufnehmen. Nach dem Füllen der Vertiefungen wird eine zweite Folie aufgelegt und in einer nachfolgenden Kammer erfolgt das Evakuieren der Verpackungen sowie das Verschweißen der beiden Folien miteinander.

In beiden Kammern wird auch mit Überdruck gearbeitet, beispielsweise zum Verformen der unteren Folie oder auch zum Anpressen der Folien aufeinander.

Die Kammern bestehen regelmäßig aus zwei Teilen, und zwar einem oberen Teil und einem anhebbaren bzw. absenkbaren unteren Kammerteil. Der untere Kammerteil benötigt somit Hubein­ richtungen, und außerdem müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um die bei der Beaufschlagung mit Überdruck in der Kammer entstehenden Kräfte aufzufangen. Diese Kräfte sind beträchtlich und erreichen ca. zehn Tonnen.

In der DE-OS 42 16 210 ist eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung beschrieben, bei der der bewegliche Kammer­ teil durch eine Kniehebelanordnung bewegt wird. In der Ver­ riegelungs- bzw. Arbeitsstellung befinden sich die Kniehebel­ elemente in der Totpunktlage, so daß die auftretenden Kräfte aufgebracht bzw. auch abgeleitet werden können.

Die bekannten Vorrichtungen befriedigen in ihrer Wirkungsweise nicht. Wird die Kniehebelanordnung so ausgebildet, daß der bewegliche Kammerteil mit ausreichend hohen Kräften gegen das andere Kammerteil gedrückt wird, wird auch die Dichtung zwischen den beiden Kammerteilen erheblich beansprucht, und es ergibt sich ein vorzeitiger Verschleiß an der Dichtung. Die bei der Schließbewegung auftretenden Kräfte sind beträchtlich und belasten die Gelenke, was ebenfalls die Lebensdauer verkürzt. Es muß ferner damit gerechnet werden, daß die verarbeiteten Folien bezüglich ihrer Dicke Toleranzen aufweisen, was es erschwert, den oberen Totpunkt exakt einzustellen. Wird der Kniehebel nicht in Totpunktlage gestellt, entstehen schräge Kraftkomponenten, die das ganze System verspannen können. Auch der Verschleiß verhindert eine genaue Einstellung.

Werden jedoch die beiden Kammerteile nicht mit ausreichendem Druck aneinandergepreßt, ergibt sich, daß unter der Wirkung des Innendruckes und der dadurch bedingten Verformungen der Schließdruck nicht ausreicht, um die Kammer an den Dichtungen abzudichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei möglichst geringem Verschleiß eine einwandfreie Dichtheit der Kammer erreicht wird, und daß auch etwaige Toleranzen, insbesondere in der Folienstärke bzw. auch bei verschiedenen, auswechselbaren Kammerformaten leicht beherrsch­ bar sind.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß das Bewegen und Andrücken des Kammerteiles in drei aufein­ anderfolgenden Schritten erfolgt, und zwar mit

• a) einer Bewegung bis zum Anlegen der Kammerteile aneinander,
• b) einem Verriegelungsschritt für den beweglichen Kammerteil, und
• c) einem Anpressen der Kammerteile gegeneinander mittels einer Preßeinrichtung, deren Beaufschlagung gekoppelt ist mit dem Aufbau des Überdruckes in der Kammer.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß es an sich keine Probleme bereitet, den beweglichen Kammerteil zu bewegen und in die Verriegelungsstellung zu bringen, vorausgesetzt, daß die bei der Hubbewegung bzw. beim Verriegelungsschritt auftretenden Kräfte vergleichsweise gering sind. Eine Bewegung des beweg­ lichen Kammerteiles in die Schließstellung ohne ausreichenden Anpreßdruck würde aber dazu führen, daß die beiden Kammerteile beim Innendruck voneinander abklaffen, so daß die Druckluft entweicht. Die Erfindung schlägt daher vor, an die Hubbewegung und den Verriegelungsschritt einen weiteren Schritt anzu­ schließen, in dem eine Preßeinrichtung betätigt wird, und zwar mit dem Aufbau des Überdruckes in der Kammer. Auf diese Weise wird erreicht, daß die beiden Kammerteile nicht mit übermäßigen Kräften gegeneinander gedrückt werden müssen, dennoch aber ein ausreichender Druck auf die Dichtung wirkt, so daß die Dicht­ wirkung erreicht wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Preßkraft der Preßeinrichtung gleich oder nur wenig größer ist als die Kraft, die der Kammerinnendruck erzeugt. Das Anheben des Kammerteiles und das Verriegeln müssen nicht exakt zeitlich nacheinander erfolgen. Diese beiden Schritte können gegebenen­ falls einander auch überlappen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Anpressen erst nach dem Anheben und Verriegeln einsetzt.

Es ist gefunden worden, daß es günstig ist, die Preßeinrich­ tung von einem mechanischen Kraftverstärker zu bilden, dessen Primärglied von einer Zylinderkolbenanordnung angetrieben ist. Kraftverstärker dieser Art sind beispielsweise im Zusammenhang mit Maschinenschraubstöcken bekannt geworden. Es handelt sich um mechanische Übersetzungseinrichtungen, die einen verhältnis­ mäßig großen Hub eines Primärgliedes durch kniehebelartige Elemente in einem kurzen Hub eines Sekundärgliedes übersetzen, dessen Druckkraft dann aber entsprechend wesentlich höher liegt als die Antriebskraft des Primärgliedes. Ein ähnlicher Kraft­ verstärker ist beispielsweise in der DE-PS 23 08 175 beschrieben. Das Übersetzungsverhältnis ist dabei über den ganzen Hub im wesentlichen proportional, steigt also nicht auf Extremwerte an, wie in der Totpunktlage üblicher Kniehebel­ konstruktionen.

Bei einer bewährten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an einem den beweglichen Kammerteil abstützenden Träger eine Einrichtung gehalten ist, die den Kraftverstärker, eine mit einem ortsfesten Widerlager zusammen­ wirkende Verriegelungseinrichtung sowie eine Antriebsein­ richtung umfaßt, wobei die Antriebseinrichtung sowohl die Ver­ riegelungseinrichtung als auch den Kraftverstärker antreibt.

Günstig ist es, wenn die Zylinderkolbenanordnung für den Kraftverstärker an die Druckleitung für die Kammer angeschlossen ist. Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß immer dann die Preßeinrichtung den gewünschten Druck ergibt, wenn in der Kammer der aufzufangende Druck entsteht. Durch entsprechende Abstimmung der Querschnittsflächen und des Übersetzungsverhältnisses des Kraftverstärkers lassen sich die auftretenden Kräfte leicht beherrschen.

Günstig ist es ferner, wenn Druckregelventile in den Zuleitungen zur Zylinderkolbenanordnung und/oder zur Kammer vorgesehen sind. Auf diese Weise lassen sich die gewünschten Ergebnisse z. B. auch bei unterschiedlichen Kammergrößen erreichen, wenn je nach dem Format der Verpackungen die Kammern ausgetauscht werden. Durch die Druckregelventile kann die Kraft der Preßeinrichtung verändert werden. Diese Druckregelventile können auch benützt werden, um die Zylinderkolbenanordnung zunächst leicht zu beaufschlagen, so daß die Verriegelungsein­ richtung in die Wirkstellung gelangt und erst nachfolgend die Preßeinrichtung zusammen mit dem Kammerüberdruck den erforder­ lichen Druck aufbringt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Verriegelungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Hebeln, die im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Kammerteiles ausgerichtet sind, jedoch mit ihrem einen Ende, das dem Kammerteil abgewandt ist, in eine Verriegelungsstellung ausspreizbar sind, um je mit einer Abstützfläche des Widerlagers zusammenzuwirken, wobei die Antriebsvorrichtung die Spreizbewegung erzwingt. Die Spreizbewegung kann beispielsweise durch einen Spreizkeil herbeigeführt werden. Besser ist jedoch eine Kulissensteuerung für die Spreizbewegung, da in diesem Falle zusätzliche Rückholfedern entbehrlich werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Kammer in der Verpackungs­ maschine mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei sich die Kammer im geöffneten Zustand befindet, und

Fig. 2 eine der Darstellung der Fig. 1 entsprechende Darstellung bei geschlossener Kammer.

Die Kammer besteht aus dem Oberteil 1 und dem unteren beweglichen Kammerteil 2. Zwischen einem steifen Grundgestell 3 und dem Oberteil 1 erstrecken sich Zugstangen 4, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Kolbenstangen gestaltet sind und auch der Führung der Zylinder 5 dienen, die die Anhebung und Absenkung des unteren Kammerteiles 2 bewirken. Die dazuge­ hörigen Kolben sind nicht dargestellt.

Die Zylinder 5 sind durch den Träger 6 verbunden, auf dem sich der untere Kammerteil 2 abstützt.

Der Träger 6 trägt auf seiner Unterseite das Gehäuse 7 des Kraftverstärkers 8, und mit dem Gehäuse 7 ist über die Verbin­ dungselemente 9 der Zylinder 10 der Zylinderkolbenanordnung 11 befestigt. Der Kolben 12 dieser Zylinderkolbenanordnung besitzt die Kolbenstange 13. Außerhalb des Zylinders 10 ist die Kolben­ stange 13 mit einem Keilglied 14 verbunden sowie einer Platte 15 mit den Kulissen 16.

Am Gehäuse 7 sind ferner Hebel 17 gelagert, die um ihr oberes Ende 18 verschwenkbar sind. Zwischen den Auflageflächen am oberen Ende 18 und der Gegenfläche am Gehäuse 7 ist in Vertiefungen je eine Kugel 19 angeordnet, die der Führung des Hebels 17 dient. In der Nähe des unteren Endes der Hebel 17 tragen diese Hebel Querzapfen 20, die von der Kulisse 16 gesteuert sind.

Am oberen Ende der Kolbenstange 13 ist ein Zapfen 21 vorgesehen, der in eine Bohrung des Gehäuses 7 des Kraftver­ stärkers hineinragt und dessen vorderes Ende mit dem Primär­ glied 22 des Kraftverstärkers 8 zusammenwirken kann. Dieses Primärglied ist an seinem oberen Ende keilartig gestaltet und wirkt mit den kniegelenkartigen Elementen 23 zusammen, die zusammen mit weiteren kniegelenkartigen Elementen 24 im Innen­ raum 36 des Kraftverstärkers angeordnet sind. Diese kniege­ lenkartigen Elemente stützen sich auf einer Druckplatte 25 ab, die in das Gehäuse 7 eingelegt ist und wirken gegen eine weitere Platte 26 und über eine Zwischenplatte 27 auf den Träger 6. Das Gehäuse 7 ist nun nicht starr am Träger 6 gehalten, sondern durch Schrauben 28, die über Tellerfedern 29 das Gehäuse 7 gegen den Träger drücken.

Es wird bemerkt, daß in der Fig. 1 die Druckluftleitungen nicht näher dargestellt sind. Diese gehen aus der Darstellung der Fig. 2 hervor.

Wenn nun die Zylinder 5 der Hubvorrichtung durch ein geeignetes Druckmedium, beispielsweise durch Druckluft oder Hydraulik beaufschlagt werden, wird der bewegliche Kammerteil 2 angehoben und nimmt dabei die aus dem Kraftverstärker 7 und der Zylinder­ kolbenanordnung 11 bestehende Einheit mit. Diese Einheit gleitet dabei zwischen den am Grundgestell 3 befestigten Wider­ lagern 30. Bei dieser Hubbewegung ist die Unterseite des Kolbens 12 leicht beaufschlagt, wobei diese Druckluftbeauf­ schlagung auch durch eine geeignete Vorspannfeder ersetzt sein kann. Wegen der führenden Widerlager 30 können die Hebel 17 zunächst nicht nach außen schwenken, bis der Kammerteil 2 zur Anlage am Kammerteil 1 kommt. Die Dichtung 31 wird dabei mit mäßiger Kraft gegen die Gegenfläche 32 am Kammerteil 1 gedrückt. In dieser Stellung geben nun die führenden Widerlager 30 die unteren Enden der Hebel 17 frei, so daß diese Hebel aus der Stellung gemäß Fig. 1 in die Stellung gemäß Fig. 2 verstellt werden können, und zwar einerseits unter dem Einfluß des Keilgliedes 14 und auch unter dem Einfluß der Kulissen 16 bzw. der Querzapfen 20. Die Hebel 17 gelangen so in eine Ver­ riegelungsstellung und stützen sich auf der Fläche 37 der Widerlager 30 ab. Unter der Wirkung der Vorschubbewegung des Kolbens 12 kommt nun der Zapfen 21 zur Anlage am Primärglied 22. Die Vorschubkraft des Kolbens 12 ist jedoch noch vergleichsweise gering, so daß nur das Spiel beseitigt wird, nicht aber eine Anpreßwirkung erzielt wird.

Es wird bemerkt, daß zwischen der Dichtung 31 und der Gegen­ fläche 32 in der Regel mindestens eine Folienschicht ange­ ordnet ist. Die Dicke dieser Folienschicht und auch etwaige Toleranzen werden durch die gezeigte Anordnung ohne weiteres kompensiert. Die Kammer ist immer in die Schließstellung gebracht und mittels der Hebel 17 verriegelt.

Wenn nun die Kammer durch die Leitung 33 beaufschlagt wird, ergibt sich gleichzeitig durch die Leitung 34 eine Beaufschlagung der unteren Fläche des Kolbens 12. In gleichem Maße, wie der Innendruck im Innenraum 35 der Kammer anwächst, wächst auch der Druck an, mit dem der Träger 6 und damit der untere Kammerteil 2 nach oben gedrückt wird. Wegen der Feder 29 unter den Köpfen der Schrauben 28 kann sich ein geringes Abheben des Trägers 6 vom Gehäuse 7 des Kraftverstärkers 8 ergeben, wodurch alle Verformungen unter der Belastung kompen­ siert werden können.

Durch entsprechende Auslegung des Durchmessers der Zylinder­ kolbenanordnung 11 und des Übersetzungsverhältnisses des Kraft­ verstärkers 8 läßt sich ohne weiteres erreichen, daß die Preß­ kraft, die von unten auf den unteren Kammerteil 2 wirkt, im wesentlichen gleich ist, wie der Druck aus dem Innendruck der Kammer. Die Preßkraft, mit der die Dichtung 31 gegen die Fläche 32 gedrückt wird, kann exakt bestimmt werden. Durch entsprechende Berücksichtigung der geringen Vorspannung, die sich beim Schließ- und Verriegelungsvorgang einstellt und gegebenenfalls auch durch eine geringfügig höhere Preßkraft durch den Kraftverstärker im Vergleich zur Kraft aus dem Innen­ druck, kann eine sichere Abdichtung an der Dichtung 31 erreicht werden.

Da der Kraftverstärker 8 so ausgebildet werden kann, daß er ein wesentlich gleichbleibendes Übersetzungsverhältnis besitzt, lassen sich die unter der Belastung auftretenden Längen­ änderungen praktisch vollständig kompensieren, ohne daß sich an den Kräfteverhältnissen etwas ändert.

In den Leitungen 33 und 34 können je nach Bedarf Überdruck­ ventile oder Druckminderventile oder andere Einrichtungen ein­ geschaltet werden, was bei einem Wechsel der Kammer zu einem anderen Format mit anderer Größe von Vorteil ist.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel beaufschlagt das gleiche Druckmedium, das den Innen- und Überdruck in der Kammer 35 erzeugt, auch den Kolben (12).

Bei einer Variante der Erfindung kann jedoch die Kraft, die die Verriegelungseinrichtung betätigt, auch in anderer Weise aufge­ bracht werden, wenn auch die gleichzeitige Anwendung von Druck­ luft sicher Vorteile bringt. Anstelle eines mechanischen Kraft­ verstärkers könnte auch ein hydraulischer Kraftverstärker zur Anwendung kommen.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Haupt­ anspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung an mehrteiligen Kammern von Verpackungs­ maschinen, wobei zum Verformen und/oder Verschließen der Verpackungen in der Kammer ein Überdruck herrscht, mit einer Einrichtung zum Bewegen, insbesondere Heben eines Kammerteiles und zum Andrücken von zwei Kammerteilen gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegen und Andrücken des Kammerteiles (2) in drei aufeinander­ folgenden Schritten erfolgt, und zwar mit

• a) einer Bewegung bis zum Anlegen der Kammerteile (1, 2) aneinander,
• b) einem Verriegelungsschritt für den beweglichen Kammer­ teil (2), und
• c) einem Anpressen der Kammerteile (1, 2) gegeneinander mittels einer Preßeinrichtung, deren Beaufschlagung gekoppelt ist mit dem Aufbau des Überdruckes in der Kammer.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßkraft der Preßeinrichtung (8) gleich oder nur wenig größer ist als die Kraft, die der Kammerinnendruck erzeugt.

3. Vorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßein­ richtung von einem mechanischen Kraftverstärker (8) gebildet ist, dessen Primärglied von einer Zylinder­ kolbenanordnung (11) angetrieben ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem den beweglichen Kammerteil (2) abstützenden Träger (6) eine Einrichtung gehalten ist, die den Kraftverstärker (8), eine mit einem ortsfesten Widerlager (30) zusammenwirken­ de Verriegelungseinrichtung (14-17), sowie eine Antriebs­ einrichtung umfaßt, wobei die Antriebseinrichtung (11) sowohl die Verriegelungseinrichtung (14-17) als auch den Kraftverstärker (8) antreibt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) des Kraftverstärkers (8) elastisch nachgiebig mit dem Träger (6) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder­ kolbenanordnung (11) für den Kraftverstärker (8) an die Druckleitung (35) für die Kammer angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Druckregelventile in den Zuleitungen (34, 45) zur Zylinderkolbenanordnung (11) und/oder zur Kammer.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungs­ einrichtung (14-17) aus einer Mehrzahl von Hebeln (17) besteht, die im wesentlichen parallel zur Bewegungs­ richtung des Kammerteiles (2) ausgerichtet sind, jedoch mit ihrem einen Ende, das dem Kammerteil abgewandt ist, in eine Verriegelungsstellung ausspreizbar sind, um je mit einer Abstützfläche (37) des Widerlagers (30) zusammenzuwirken, wobei die Antriebsvorrichtung (11) die Spreizbewegung erzwingt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Spreizkeil (14) für die Hebel (17).

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kulissensteuerung (16, 20) für die Spreizbewegung der Hebel (17).