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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Produktverpackungseinheit nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Einheit ist aus der
US-A-2,279,893 bekannt.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Einheit zur Verpackung von
Gruppen von Produkten, wobei die Einheit umfasst: ein Verpackungsrad,
das mit einer ersten Bewegung arbeitet; eine Zuführstation zum Zuführen von
Verpackungsmaterial in Bögen
zu dem Verpackungsrad; ein Zuführband,
das mit einer zweiten Bewegung arbeitet, um Verpackungsmaterial
in Form eines durchgehenden Streifens zuzuführen; eine Schneidvorrichtung, die
entlang des Zuführbands
liegt, um den durchgehenden Streifen zu den Bögen zuzuschneiden; und Zuführmittel
zum Zuführen
der Bögen
nacheinander zur Zuführstation;
wobei das Verpackungsrad eine Anzahl von Sitzen, jeder zur Aufnahme
eines jeweiligen Produkts, sowie eine Anzahl von Greifmitteln umfasst,
von denen jedes mit einem jeweiligen Sitz verbunden ist und durch
die Zuführstation
mit der ersten Bewegung durchfährt,
um jeweils einen Bogen aufzunehmen.
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Bei
bekannten Verpackungseinheiten, insbesondere Verpackungseinheiten,
die normalerweise in der Tabakindustrie zum Verpacken von Gruppen
von Zigarettenpaketen verwendet werden, wird der durchgehende Streifen
normalerweise durchgehend zugeführt,
das Verpackungsrad wird normalerweise in Schritten gedreht und die
Zuführmittel
umfassen eine dazwischen liegende Saugwalze, die unmittelbar stromabwärts von
der Schneidvorrichtung platziert ist, und welche zuerst das Ende
des durchgehenden Streifens empfängt,
bevor er geschnitten wird, und dann einen Bogen zum Verpackungsrad zuführt, sobald
er abgeschnitten ist.
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Der
Betrieb der dazwischen liegenden Walze ist daher sowohl durch die
Zuführbewegung
des durchgehenden Streifens als auch die Drehbewegung des Verpackungsrads
bedingt und sollte theoretisch so gesteuert werden, dass er sich
mit einer Oberflächengeschwindigkeit
dreht, die am Aufnahmepunkt des durchgehenden Streifens und Moment für Moment
mindestens gleich der Fahrgeschwindigkeit des durchgehenden Streifens
ist und am Übertragungspunkt
zum Verpackungsrad und Moment für Moment
höchstens
gleich der Fahrgeschwindigkeit des Verpackungsrads ist.
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Wenn
z. B. bei Verpackungseinheiten zum Verpacken von Gruppen von Zigarettenpaketen,
wie es normalerweise er Fall ist, der durchgehende Streifen und
das Verpackungsrad mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen
und die zwischen liegende Walze den durchgehenden Streifen aufnimmt,
während
sie einen Bogen zum Verpackungsrad überträgt, ist die Steuerung der zwischen
liegenden Walze, welche normalerweise von einem Hauptmotor der Verpackungseinheit
angetrieben und von Nockensystemen in seiner Geschwindigkeit gesteuert
wird, natürlich
extrem schwierig und nicht immer zufrieden stellend.
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Die
US 2,279,843 offenbart einen
Umhüllungszuführer für Umhüllungsmaschinen,
bei dem ein Zuführband
zum Zuführen
eines Streifens von Verpackungsmaterial den Streifen mit einer gegebenen
Bewegung einer Schneidvorrichtung zuführt, um den Streifen in eine
Folge von Bögen
von Verpackungsmaterial zuzuschneiden, und dann einer Zuführstation
zuführt,
um jeden Bogen einem Verpackungsrad zuzuführen, welches sich mit einer
weiteren Bewegung durch die Zuführstation
bewegt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einheit zum Verpackungen
von Gruppen von Produkten bereitzustellen, die dafür konzipiert ist,
Bögen von
Verpackungsmaterial von einer Schneidstation zum Schneiden eines
durchgehenden Streifens zu einem Verpackungsrad zufrieden stellend
zu übertragen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Verpackungseinheit zum Verpacken von Gruppen von
Produkten bereitgestellt, die in Anspruch 1 und bevorzugt in jedem
der nachfolgenden, direkt oder indirekt von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beansprucht
ist.
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Eine
nicht einschränkende
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird im Zuge eines Beispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
teilweise schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der Verpackungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 eine
in größerem Maßstab gezeigte, teilweise
geschnittene Ansicht eines Details der Verpackungseinheit der 1 zeigt;
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3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III in 2 zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Details in 2 zeigt;
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5 bis 9 das
Detail der 2 in jeweils verschiedenen Betriebspositionen
zeigen.
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Ziffer 1 in 1 bezeichnet
als Ganzes eines Verpackungseinheit einer Kartoniermaschine 2,
wobei die Einheit 1 an einem Eingang 3 eine Folge
von Gruppen 4 von Zigarettenpaketen 5 zusammen
mit jeweiligen Rohlingen 6 aus Verpackungsmaterial empfängt; die
Rohlinge 6 um die jeweiligen Gruppen 4 faltet,
um eine Folge von verpackten Gruppen 7 zu bilden; und danach
ein zweites Verpackungsrad (nicht gezeigt) mit den gepackten Gruppen 7 zusammen
mit den jeweiligen Bögen 8 aus
Umhüllungsmaterial
beschickt, die nacheinander um die jeweiligen verpackten Gruppen 7 gefaltet
werden, um eine Folge von umhüllten
Gruppen (nicht gezeigt) zu bilden.
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In
dem gezeigten Beispiel umfasst jede Gruppe 4 zehn Pakete 5,
die in zwei übereinander gelagerten
Reihen angeordnet sind, und hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds,
welches mit seiner Längsachse
senkrecht zur Ebene der 1 positioniert ist und mit Hilfe
eines Schiebers 9, der an einer Ladestation 11 positioniert
ist und in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung 10 parallel
zur Ebene der 1 wirkt, einer Einheit 1 zugeführt wird.
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Die
Verpackungseinheit 1 umfasst ein Verpackungsrad 12,
das zur Ladestation 11 tangential liegt und sich im Gegenuhrzeigersinn
schrittweise um eine Achse 13 dreht, die senkrecht zur
Ebene der 1 liegt. Das Verpackungsrad 12 umfasst
eine Anzahl von Sitzen 14, die jeweils mit einem jeweiligen, in
Drehrichtung des Verpackungsrads 12 stromabwärts vom
Sitz 14 gelegenen Greifer 15 gepaart sind und
die eine Klaue 16 umfassen, welche in der Drehrichtung
des Verpackungsrads 12 nach hinten gewandt ist, in Bezug
auf eine zylindrische äußere Oberfläche 17 des
Verpackungsrads 12 nach außen hervorsteht und von einer
bekannten Nockenvorrichtung (nicht gezeigt) um eine jeweilige Achse
gedreht wird, die im Wesentlichen mit einer jeweiligen erzeugenden
Linie der zylindrischen Oberfläche 17 zusammenfällt, und
zwar zwischen einer geschlossenen, die zylindrische Oberfläche 17 berührenden
Arbeitsposition und einer normalen offenen Position.
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Wenn
ein Sitz 14 an der Ladestation 11 angehalten wird,
wird der benachbarte Sitz 14, stromabwärts in der Drehrichtung des
Verpackungsrads 12, an einer Verpackungsstation 18 angehalten,
wo das Verpackungsrad 12 mit einer bekannten Faltvorrichtung 19 verbunden
ist, die um eine Achse 20 zwischen einer erhöhten Ruheposition
und einer abgesenkten Arbeitsposition oszilliert, in welcher die
Faltvorrichtung 19 eine Folge von Vorgängen durchführt, um jeden Rohling 6 vollständig um
die jeweilige Gruppe 4 zu falten und eine jeweilige verpackte Gruppe 7 zu
bilden.
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Die
Verpackungseinheit 1 umfasst auch ein Zuführband 21 zum
Zuführen
von Bögen 8 von
Umhüllungsmaterial
zu dem Verpackungsrad 12 an einer Zuführstation 22, die
stromabwärts
von der Verpackungsstation 18 und stromaufwärts von
einer Übertragungsstation
(nicht gezeigt) zum zweiten Rad (nicht gezeigt) gelegen ist. Das
Zuführband 21 umfasst
eine Anzahl von Führungsscheiben
(Führungswalzen) 23 zum
Führen
eines durchgehenden Streifens 24 aus Umhüllungsmaterial,
das von einer Spule (nicht gezeigt) in einer Richtung 25 von
einer Zuführeinheit 26 abgewickelt
wird, die den Streifen 24 über eine bekannte pneumatische
Spannvorrichtung 27 mit einer Aufnahmemulde abzieht.
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In
dem gezeigten Beispiel umfasst die Zuführeinheit 26 nacheinander
in Richtung 25 zwei Paare von gegenüberliegenden, sich entgegengesetzt drehenden
Zugwalzen 28 für
den Streifen 24; eine pneumatische Zuganordnung 29 unmittelbar
stromabwärts
von den Walzen 28; eine Schneidanordnung 30 zum
transversalen Schneiden des Streifens 24 in eine Folgen
von Bögen 8 aus
Umhüllungsmaterial; und
eine Zuführanordnung 31 zum
Zuführen
eines Bogens 8 von Umhüllungsmaterial,
der eben vom Streifen 24 abgeschnitten wurde, zur Zuführstation 22.
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Die
Schneidanordnung 30 umfasst eine Klinge 32, die
um eine Achse parallel zur Achse 13 oszilliert; und einen
fixierten Schneidblock 33, der der Klinge 32 zugewandt
ist und sich auf der der Klinge 32 gegenüberliegenden
Seite des Streifens 24 befindet.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, umfasst die Zuführanordnung 31 einen
rohrförmigen Körper 34,
der durch eine feste ringförmige
Stützplatte 35 eingesetzt
ist, und eine Achse 36 parallel zur Achse 13 aufweist.
Im rohrförmigen
Körper 34 ist
ein elektrischer Motor 37 untergebracht, dessen Stator 38 ganzheitlich
mit dem rohrförmigen
Körper 34 ausgebildet
ist und dessen Rotor 39 auf einer Welle 40 koaxial
mit der Achse 36 angebracht ist. Die Welle 40 umfasst
einen Abschnitt außerhalb
des rohrförmigen Körpers 34,
der in einen Endabschnitt eines rohrförmigen Gehäuses 41 einer Kompensationswalze 42 eingesetzt
ist, welche koaxial mit der Achse 36 angeordnet ist und
eine äußere Oberfläche 43 besitzt,
die tangential zur zylindrischen Oberfläche 17 des Verpackungsrads 12 an der
Zuführstation 22 liegt
und eine Anzahl von mittigen Nuten 44 aufweist, die in
der offenen Position den Durchtritt von Greifern 15 durch die
Zuführstation 22 ermöglichen.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist das Gehäuse 41 an einem Ende
von der Welle 40 und am anderen Ende von einem Stopfen 45 verschlossen,
der sich mit der Welle 40 vereint, um die Enden in einer
Kammer 46 im Gehäuse 41 zu
definieren und mit der Außenseite
durch einen axialen Schlitz 47 (2) mit abgerundeten
Seitenwänden
in Verbindung steht. Die Länge
der Kammer 46 ist mit Hilfe einer Einstellvorrichtung 48 einstellbar,
die zwei Wände 49 umfasst,
welche in der Kammer 46 quer zur Achse 36 angebracht
sind, um entlang der Kammer 46 parallel zur Achse 36 zu
gleiten, und die jeweilige radiale Fortsätze 50 besitzen, die
entlang des Schlitzes 47 eingreifen und gleiten. Die Einstellvorrichtung 48 umfasst
auch zwei Schrauben 51, von denen sich jede durch den Stopfen 45 parallel
zur Achse 36 erstreckt, axial in Bezug auf die Welle 40 fixiert
ist und zwei mit entgegengesetzten Gewinden versehene Endabschnitte 52 umfasst,
die mit Hilfe jeweiliger Schrauben-Mutter-Schrauben-Kupplungen mit
den jeweiligen Wänden 49 verbunden
sind, um die Wände 49 in
entgegengesetzte Richtungen zu bewegen, wenn die Schrauben 51 betätigt werden.
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Die
Zuführanordnung 31 umfasst
auch zwei Saugkreise 53 und 54, die sich entlang
der Welle 40 erstrecken und beide mit einer externen Saugpumpe (nicht
gezeigt) in Verbindung stehen; der Kreis 53 kommt an der äußeren Oberfläche 43 des
Gehäuses 41 durch
eine Anzahl von Löchern 55 heraus,
die sich unmittelbar stromabwärts
vom Schlitz 47 in der Drehrichtung der Kompensationswalze
befinden; und der Kreis 54 kommt in der Kammer 46 durch
ein mittiges Loch 56 heraus, das dem Schlitz 47 diametral
gegenüber
liegt.
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Wenn
im tatsächlichen
Einsatz ein Sitz 14, in dem eine jeweilige Gruppe 4 und
ein jeweiliger teilweise gefalteter Rohling 6 untergebracht
sind, an der Verpackungsstation 18 angehalten wird (1),
wird der jeweilige Greifer 15 an der Zuführstation 22 angehalten
und die Faltvorrichtung 19, die sich zuvor in der erhöhten Ruheposition
befand, wird in die abgesenkte Arbeitsposition bewegt, um das Falten
des Rohlings 6 zu vollenden und auf bekannte Weise eine
verpackte Gruppe 7 zu erhalten.
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Wie
in 5 gezeigt ist, beginnt sich gleichzeitig der Streifen 24,
der zuvor an der Schneidanordnung 30 stationär war, vorwärts zu bewegen
und sein Vorderende wird beim Erreichen des Randes der Kompensationswalze 42,
deren Wände 49 bereits eingestellt
wurden, um eine Kammer 46 einer Länge zu erhalten, die ungefähr gleich,
jedoch nicht geringer als die Breite des Streifens 24 ist,
von den Löchern 55 auf
die äußere Oberfläche 43 gesaugt. Während dieses
Vorgangs bleibt das Verpackungsrad 12 stationär, während die
Kompensationswalze 42 sich um eine Achse 36 (im
Uhrzeigersinn in 5) mit einer Oberflächengeschwindigkeit
dreht, die mindestens gleich zur Fahrgeschwindigkeit ist, die dem Streifen 24 von
der Zuführeinheit 26 verliehen
wird.
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Da
die Bögen 8 des
Umhüllungsmaterials
auf das Verpackungsmaterial 12 mit einer Geschwindigkeit
abgegeben werden sollen, die im Wesentlichen gleich der Oberflächengeschwindigkeit
des Verpackungsrads 12 zum Zeitpunkt der Abgabe der Bögen ist,
wird ein Elektromotor 37 geschwindigkeitsgesteuert, um
sich zu verlangsamen, sobald der Schlitz 47 (6)
sich an der Schneidanordnung 30 vorbei bewegt und ein Abschnitt
des Streifens 24 beginnt, über den Schlitz 47 gespannt
zu werden.
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Als
Folge der Verlangsamung des Elektromotors wird der Teil des Streifens 24,
der nicht von der Kompensationswalze 42 aufgenommen wurde, aufgrund
des Vakuums, welches in der Kammer 46 mit Hilfe des Saugkreises 54 durch
das Loch 56 erzeugt wurde, durch den Schlitz 47 in
die Kammer 46 gesaugt und bildet in der Kammer 46 eine
Biegung 57 mit einer Länge,
die proportional zum Unterschied zwischen der Fahrgeschwindigkeit
des Streifens 24 und der Oberflächengeschwindigkeit der Kompensationswalze 42 ist.
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In
anderen Worten wirkt die Kammer 46 als Kompensationsspeicher
für den
Streifen 24 und macht die Oberflächengeschwindigkeit der Kompensierungswalze 42 unabhängig vom
Zuführband 21 und
der Fahrgeschwindigkeit des Streifens 24. Wenn der gesamte
Abschnitt des Streifens 24, der an die Kompensationswalze 42 abgegeben
wurde, eine Länge
erreicht, die der Länge
eines Bogens 8 aus Umhüllungsmaterial
gleich ist (7), wird die Zufuhr des Streifens 24 temporär angehalten,
so dass der Teil des Streifens 24 von der Spannvorrichtung 27 absorbiert
wird, um es der Schneidanordnung 30 zu erlauben, den Streifen 24 in
Querrichtung zu schneiden und einen Bogen 8 aus Umhüllungsmaterial
vom Streifen 24 abzutrennen.
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Während dieses
Vorgangs dreht sich die Kompensationswalze 42 weiter und
verlangsamt sich und wird schließlich mit den Löchern 55 in
der Nähe des
Rands des Verpackungsrades 12 positioniert. Zu diesem Zeitpunkt
beginnt das Verpackungsrad 12 sich einmal mehr um die Achse 13 zu
drehen (8), um den Greifer 15,
der zuvor unmittelbar stromaufwärts
an der Kompensierungswalze 42 platziert war, mit einer
allmählich
zunehmenden Oberflächengeschwindigkeit
durch die Zuführstation 22 zu
bewegen. Während
dieser Bewegung wird auch der Elektromotor 37 beschleunigt
und wird so gesteuert, dass die Löcher 55 durch die
Zuführstation 22 mit
derselben Geschwindigkeit wie der Greifer 15 und gleichzeitig
mit ihm verfahren, welcher geöffnet
und dann geschlossen wird, um das Vorderende des Bogens 8 aus
Umhüllungsmaterial
zu greifen und allmählich den
Bogen 8 aus Umhüllungsmaterial
von der Kompensationswalze 42 zu entfernen (9).
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An
diesem Punkt wird die Kompensationswalze 42 wieder abgebremst,
um zu verhindern, dass der Bogen 8 aus Umhüllungsmaterial
schneller gelöst
wird, als er vom Verpackungsrad 12 aufgenommen wird, und
um es dem Verpackungsrad 12 zu erlauben, die Biegung 57 zu
eliminieren, bevor der Schlitz 47 an der Zuführstation 22 vorbei
läuft.
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In
anderen Worten wirkt die Kammer 46 auch als Kompensationsspeicher
für die
Bögen 8 aus
Umhüllungsmaterial
und macht die Oberflächengeschwindigkeit
der Kompensationswalze 42 unabhängig vom Verpackungsrad 12,
sobald der Greifer 15 das Vorderende des Bogens 8 aus
Umhüllungsmaterial
ergreift.
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Sobald
der Bogen 8 aus Umhüllungsmaterial freigegeben
wird, wird die Kompensationswalze 42 in die Ausgangsposition
der 5 zurückgebracht,
um einen weiteren Bogen 8 aus Umhüllungsmaterial zum Verpackungsrad 12 zuzuführen.