DE4436407A1 - Vorrichtung an mehrteiligen Kammern von Verpackungsmaschinen - Google Patents
Vorrichtung an mehrteiligen Kammern von VerpackungsmaschinenInfo
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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).
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