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Technischer Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Maschine zum Verpacken eines Gutstapels
mittels einer Folie aus dehnbarem Kunststoff, die umfasst:
- – eine
Drehscheibe zum Tragen des Gutstapels,
- – Haltemittel
für eine
Folienlagerungsspule,
- – Drehantriebsmittel
für die
Scheibe,
- – eine
Mehrrichtungs-Führungsvorrichtung
für die Folie
zum durchgängigen
Abdecken der Seitenfläche
und der oberen horizontalen Fläche
des Gutstapels durch Banderolierung, wobei die genannte Vorrichtung
zwischen der Spule und der Drehscheibe vorgesehen ist und Mittel
zum Schwenken um eine Schwenkachse zwischen einer horizontalen und
einer vertikalen Position sowie Mittel zur Translationsbewegung
zwischen einer unteren und einer oberen Position umfasst, die voneinander
durch einen vertikalen Hub getrennt sind, der auf die Höhe des Gutstapels
einstellbar ist.
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Stand der Technik
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Eine
Banderolier-Verpackungsmaschine für einen quaderförmigen,
palettierten Gutstapel ist aus dem Dokument
EP-A-0 467 729 bekannt, in
dem die gleiche Folie für
eine totale Bedeckung der vier Seitenflächen und der oberen horizontalen
Fläche
verwendet wird. Zu Beginn jedes Verpackungszyklus, beim Bedecken
der Oberseite und zum Verschweißen
am Ende des Zyklus wird die Folienlagerungsspu le in die Horizontale
geschwenkt. Zum anderen wird die Spule in Richtung auf die vertikale
Position geschwenkt, um die Seitenflächen zu banderolieren. Zur
sicheren Arretierung der Achse der Spule in den beiden Arbeitspositionen
sind Arretierungsmittel erforderlich. Zu dieser zweifachen orthogonalen Schwenkbewegung
der Spule kommt noch eine Bewegung des vertikalen Gleitens mittels
eines beweglichen Schlittens hinzu, an den die Spule montiert ist. Eine
solche Kinematik ist kompliziert und eignet sich nicht zur Verwendung
von Folienspulen mit hoher Kapazität. Dadurch, dass die Spule
schwenkbar an den Schlitten montiert ist, werden die Beladung der
Spule und das Hindurchführen
der Verpackungsfolie erschwert. Die Vorreck-Einrichtung muss ebenfalls schwenkbar
montiert sein, um der Spule folgen zu können.
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Das
Dokument
EP-A-0 522
928 beschreibt eine Banderolier-Verpackungsmaschine, bei
der die die Spule tragenden Mittel einen vertikalen Mast und einen
beweglichen Schlitten umfassen, der vertikal gleitend und schwenkbar
um eine Achse montiert ist. Die Spule beschreibt so eine doppelte
Bewegung, die des Gleitens und die des Drehens entlang eines Rings,
der den Tisch umgibt.
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Zum
Aufbringen einer Verpackungsfolie auf die vertikalen Seitenflächen und
auf die Oberseite eines palettierten Gutstapels ist ebenfalls die
Technik des Umhüllens
mit einer reckbaren oder wärmeschrumpfbaren
Folie bekannt. Die Anwendung dieser Technik ist komplizierter als
die der Banderolierung.
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Das
Dokument
US-A-4 409
776 bezieht sich auf eine Banderolier-Verpackungsmaschine
für einen palettierten
Gutstapel mit einer Folie mit einer Klebeseite. Eine erste Folienschicht
wird auf den Gutstapel aufgebracht, wobei die nicht klebende Seite
zum Gutstapel weist. Ein Drehen der Spule um 180° richtet die Klebeseite der
Folie auf der Spule gegenüber
der Klebeseite der ersten Schicht der um den Gutstapel banderolierten
Folie aus. Das Banderolieren der zweiten Schicht sorgt für eine Haftung
der beiden Folienschichten.
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Das
Dokument
US 5 140 798 beschreibt
eine Banderolier-Verpackungsmaschine, die dem Oberbegriff des Anspruchs
1 entspricht. Die Spule ist senkrecht angeordnet, wobei die schwenkbare
Führungsvorrichtung
die von der Spule kommende Folie direkt aufnimmt. Die verwendete
reckbare Folie hat eine Klebeseite, um beim Übereinanderanordnen der Schichten
eine gute Haftung sicherzustellen. Eine solche Vorrichtung kann
eine unkontrollierte Form der Folie zwischen der Spule und der Vorrichtung zum
Aufbringen zur Folge haben und eine sichere Führung der Folie beim Schwenken
der Vorrichtung zum Aufbringen verhindern. Dadurch besteht die Gefahr,
dass die Folie bei der Schwenkbewegung der Vorrichtung zum Aufbringen
an sich selbst kleben bleibt.
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Gegenstand der Erfindung
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Ziel
der Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteilen abzuhelfen und
eine Banderolier-Verpackungsmaschine herzustellen, mit der die Arbeitstakte
durch Einsatz einer Folienspule mit hoher Kapazität erhöht werden
können,
unabhängig
von der Anordnung der Spule, und der Film glatt und mit einem Minimum
an Falten oben auf den Gutstapel aufgebracht werden kann, um eine
gute Dichtheit zu gewährleisten.
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Die
Verpackungsmaschine der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrrichtungs-Führungsvorrichtung
eine Einheit bildet, zu der ein Paar Führungsrollen, zwischen denen
die Folie geführt
wird, und eine geneigte Umlenkvorrichtung gehören.
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Durch
diese Mehrrichtungs-Führungsvorrichtung
kann durchgängig
ein und dieselbe Folie zum Abdecken der Seitenflächen und der Oberseite des
Gutstapels verwendet werden, wobei die Spule ohne eine Schwenkbewegung
immer dieselbe Richtung beibehält.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Folienlagerungsspule und die Mehrrichtungs-Führungsvorrichtung an einen
beweglichen Schlitten montiert, der die genannten Translationsbewegungsmittel
darstellt. Das Mehrrichtungs-Führungssystem
umfasst beispielsweise ein Paar nicht motorisierter Rollen, zwischen
denen die Folie hindurchgeführt
wird.
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Die
Folienlagerungsspule kann auch fest montiert sein und sich horizontal
oder vertikal nahe dem Boden erstrecken. Die Folie wird dem Mehrrichtungs-Führungssystem
dann mittels einer Speicherungsvorrichtung zugeführt, die vor der Umlenkvorrichtung
angeordnet ist.
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Im
Falle einer Maschine, die mit einer reckbaren Folie arbeitet, kann
die Folie in vorgerecktem Zustand auf die Spule aufgespult sein.
Ebenso kann am Ausgang der Spule eine Vorreckeinrichtung für die Folie
vorgesehen sein, die ein Paar motorisierter Rollen umfasst, die
ein Abspulen der Folie nach hinten mit einer größeren Geschwindigkeit als nach
vorne ermöglicht.
Der Durchsatz an gereckter Folie hängt vorteilhafterweise von
Geschwindigkeits- und/oder Kraftmessvorrichtungen zur Steuerung
der Kraft ab, mit der die Folie auf den Gutstapel aufgebracht wird.
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Nach
einer weiteren Ausführungvariante
ist die Folienvorreckeinrichtung mit der Mehrrichtungs-Führungsvorrichtung
gekoppelt.
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Im
Falle einer Maschine, die eine wärmeschrumpfbare
Folie verwendet, wird der auf der Scheibe durch Banderolierung verpackte
Gutstapel anschließend
in eine Schrumpfungsvorrichtung geführt, die Heizmittel einschließt, um die
Wärmeschrumpfung
der Folie auf dem Gutstapel zu bewirken.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und Merkmale gehen klarer aus der nachfolgenden Beschreibung
einer Ausführungsform
der Erfindung hervor, die beispielhaft und nicht erschöpfend gegeben
und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
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1 eine
schematische Perspektivansicht einer Banderolier-Verpackungsmaschine
nach der Erfindung darstellt, wobei sich die Spule parallel zur Drehachse
des Gutstapels bewegen kann;
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stellen
die 2 bis 12 die aufeinanderfolgenden
Arbeitsschritte der Verpackungsmaschine der 1 dar;
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zeigt 13 eine 1 vergleichbare
Ansicht, die eine Ausführungsvariante
mit einer fest montierten Spule und einer Drehscheibe darstellt;
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zeigt 14 eine
Teilansicht der 13 in der Phase des Abdeckens
der horizontalen Oberseite des Gutstapels.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
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Mit
Bezug zu 1 umfasst eine Verpackungsmaschine
für einen
palettierten Gutstapel CH eine Spule 11 zur Lagerung einer
dehnbaren Folie 12, eine Drehscheibe 13, die als
Auflage für
den quaderförmigen
Gutstapel CH dient, Drehantriebsmittel 14 für die Scheibe 13 und
Mittel zur Ausrichtung der Folie 12 zum Bedecken der Seitenfläche 16 und
der horizontalen oberen Fläche 17 des
Gutstapels durch Banderolierung.
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Die
Seiten 16 des Gutstapels CH umfassen vier Flächen 16a, 16b, 16c, 16d,
die aus vertikalen, jeweils paarweise parallelen Flächen bestehen
und an den vier Ecken vertikale, zur Drehachse 20 des Gutstapels
CH parallele Kanten 19 begrenzen.
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Die
verwendete Folie 12 ist eine Bahn aus reckbarem oder wärmeschrumpfbarem
Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen, wobei die Bahn auf die
Spule 11 entsprechend einer horizontalen, zur Drehachse 20 des
Gutstapels CH orthogonalen Richtung aufgerollt ist. Die Breite der
Bahn kann beispielsweise 500 bis 1500 mm betragen, während die Höhe des Gutstapels
CH im Allgemeinen größer als diese
Breite ist.
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Im
Falle einer reckbaren Folie 12 findet das Vorrecken vor
ihrem Aufbringen auf den Gutstapel CH statt, beispielsweise mittels
einer direkt in vorgerecktem Zustand aufgespulten Folie (Fall des
in 1 dargestellten Beispiels).
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Ebenso
kann das Vorrecken mittels eines Paars motorisierter oder nichtmotorisierter
Rollen am Ausgang der Spule 11 erfolgen, sodass die Folie 12 hinten
mit einer größeren Geschwindigkeit
als vorne abgespult wird (siehe 13).
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Die
Mittel zum Ausrichten der Folie 12 nach ihrem Abhaspeln
von der Spule 11 werden nach der Erfindung von einem Mehrrichtungs-Führungssystem 15 gebildet,
das ein Paar Führungsrollen 21,
zwischen denen die Folie hindurchgeführt wird, sowie eine Umlenkvorrichtung 28 mit
einer Neigung von 45° umfasst,
wobei diese Einheit zwischen der Spule 11 und der Drehscheibe 13 vorgesehen
und schwenkbar um eine horizontale Achse 22 montiert ist,
um entweder eine horizontale oder vertikale Position einzunehmen.
Die um 45° geneigte
Umlenkvorrichtung 28 ist zwischen der Spule 11 und
den beiden Führungsrollen 21 vorgesehen,
um die Folienbahn 12 parallel zur Seitenfläche 16 des
Gutstapels CH zu positionieren.
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Die
Spule 11, die Umlenkvorrichtung 28 und das Paar
Führungsrollen 21 werden
von einem beweglichen Schlitten CM getragen, der sich in vertikaler
Richtung zwischen einer unteren Position (2 und 3)
und einer oberen Endposition (5) hin- und
herbewegen kann. Der vertikale Hub des Schlittens CM zwischen den
beiden Endpositionen ist auf die jeweilige Höhe des Gutstapels CH einstellbar.
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Die
Drehscheibe 13 umfasst eine Rückhalteklammer 23,
die geeignet ist, ein Endstück
der am Boden des Gutstapels CH angebrachten Folie 12 festzuhalten,
wobei diese Klammer ferner mit Mitteln zum Verschweißen und
Abschneiden der Folie versehen sein kann, um ein automatisches Funktionieren
einer Produktionslinie zu gewährleisten.
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Die
aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte der Verpackungsmaschine 10 der
Erfindung sind in den 2 bis 12 dargestellt,
wobei die gleiche Folie sowohl für
das durchgängige
Abdecken der Oberseite 17 als auch der Seitenflächen 16 des
Gutstapels CH verwendet wird.
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Im
ersten Schritt des in 2 dargestellten Beginns des
Zyklus wird der Gutstapel CH auf der Scheibe 13 platziert,
die in Pfeilrichtung F1 von Antriebsmitteln 14 in Drehung
angetrieben wird, die beispielsweise aus einem Getriebemotor bestehen.
Das Ende der Folie 12 wird während der Drehbewegung des
Gutstapels CH von der Rückhalteklammer 23 gehalten,
die sich in geschlossenem Zustand befindet. Der Schlitten CM, der
die Umlenkvorrichtung 28 und die Führungsrollen 21 trägt, befindet
sich in seiner unteren Position, sodass er das Banderolieren der Seitenflächen 16 vom
unteren Ende des Gutstapels CH aus beginnen kann. Die Führungsrollen 21 und die
Umlenkvorrichtung 28 werden um eine Vierteldrehung in Pfeilrichtung
F2 zur horizontale Stellung hin geschwenkt und ermöglichen
den Beginn des glatten Rollens der Folie 12 über eine
reduzierte Breite der einzelnen Flächen 16b, 16c, 16d.
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In 3 nimmt
eine Aufwärtsbewegung
des Schlittens CM die Führungsrollen 21 und
die Umlenkvorrichtung 28 nach oben mit und ermöglicht so
das Aufbringen der Folie auf die Seiten 16a, 16b,
ohne die Rückhalteklammer 23 festzusetzen.
Anschließend
wird der Schlitten nach unten gefahren, wodurch die reduzierte Breite
der Folie bedeckt wird, was ein Öffnen
der Klammer 23 ermöglicht.
Die Führungsrollen 21 und
die Umlenkvorrichtung 28 bleiben während dieses ersten Schritts
in horizontaler Position.
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In 4 werden
die Führungsrollen 21 und die
Umlenkvorrichtung 28 in Richtung auf die vertikale Position
geschwenkt (Pfeil F3), um die Folie 12 parallel zur Seitenfläche 16 vor
ihrem Aufbringen auf den Gutstapel CH zu positionieren. Der Schlitten
CM gleitet in die obere Position (Pfeil F4), bis die Führungsrollen 21 leicht über die
horizontale Ebene der Oberseite 17 des Gutstapels CH hinausragen.
Während
dieser vertikalen Gleitbewegung des Schlittens CM hüllt die
Folie 12 nach Drehung der Scheibe 13 in Pfeilrichtung
F1 die gesamte Seitenfläche 16 des Gutstapels
CH ein.
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Mit
Bezug zu 5 schwenken die Führungsrollen 21 und
die Umlenkvorrichtung 28 mit einer Auf- und Abwärtsbewegung
des Schlittens CM in die horizontale Position (Pfeil F5), welche
Bewegung das Aufbringen der Folie 12 und Bedecken eines Teils
der Oberseite 17 bewirken soll.
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In 6 schwenken
die Führungsrollen 21 und
die Umlenkvorrichtung 28 in entgegengesetzter Richtung
in die vertikale Position, während
der Schlitten CM in der oberen Position bleibt. Die Folie 12 steht
dann zum parallelen Aufbringen auf eine der Flächen der Seite 16 bereit.
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Während dieser
Vorgänge
dreht sich der Gutstapel CH ununterbrochen mit oder ohne Geschwindigkeitswechsel.
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Mit
Bezug zu den 7 und 8 werden die
gleichen Schritte wie die vorstehend mit Bezug zu den 5 und 6 beschriebenen
durchgeführt, sodass
ein weiterer Teil der Oberseite 17 bedeckt wird. Der Schlitten
CM, der die Spule 11, die Führungsrollen 21 und
die Umlenkvorrichtung 28 trägt, bleibt während dieser
Schritte in der oberen Position. Diese Schritte können wiederholt
werden, um eine parzielle oder vollkommene Dichtheit der Seite 17 des
Gutstapels CH zu gewährleisten.
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9 stellt
den Banderoliervorgang der Flächen
der Seite 16 dar, in dem der Schlitten CM in die untere
Position gefahren wird und die Führungsrollen 21 und
die Umlenkvorrichtung 28 in der vertikalen Position gehalten
werden.
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In 10 ermöglicht das
Schwenken der Führungsrollen 21 und
der Umlenkvorrichtung 28 in die horizontale Position ein
Falten der Bahn in einer vom Boden vorbestimmten Höhe, beispielsweise
von 3 bis 20 cm. Die offene Klammer 23 nimmt diesen gefalteten
Teil der Folie bei der fortgesetzten Drehung des Gutstapels CH auf
der Scheibe 13 auf.
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In 11 wird
die Drehung der Scheibe 13 angehalten, ohne dass die Position
des Schlittens CM und der Führungsrollen 21 verändert wird.
Das Schließen
der Rückhalteklammer 23 ermöglicht anschließend das
Abschneiden der Folie 12, nachdem deren Endstück mit dem
Gutstapel CH verschweißt wurde.
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In 12 wird
der auf seinen fünf
Seiten eingehüllte
Gutstapel CH von der Scheibe 13 abgenommen, deren Drehung
blockiert wurde. Die in der Rückhalteklammer 23 festgehaltene
Folie 12 ist bereit für
einen neuen Verpackungszyklus.
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Auf
der Scheibe 13 kann ein Fördertisch montiert sein, der
mit motorisierten Rollelementen, Übergabebändern oder einem Förderband
versehen sein kann, um den verpackten Gutstapel CH automatisch von
einer vorgeschalteten Station heranzutransportieren oder ihn zu
einer nachgeschalteten Station zu befördern.
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In
der Ausführungsvariante
der 13 ist die Spule 11 zur Lagerung der
Folie 12 fest montiert und mit horizontaler Achse auf Bodenhöhe angeordnet. Am
Ausgang der Spule 11 befindet sich eine Vorreckvorrichtung 24 für die Folie,
die das Vorrecken der von der Spule 11 kommenden Folie
ermöglicht,
bevor diese in eine Speicherungsvorrichtung 25 geführt wird.
Die Vorreckvorrichtung 24 eines gängigen und bekannten Typs umfasst
Rollen 26, zwischen denen die Folie 12 hindurchgeführt wird,
wobei die Rollen 26 mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten von
einer Getriebemotoreinheit 27 angetrieben werden, der mit
einem Paar Ritzeln 29, 30 mit unterschiedlichen
Durchmessern gekoppelt ist. Die Speicherungsvorrichtung 25 umfasst
eine Reihe von Rollen, die in unterschiedlichen Höhen mit
Abstand angeordnet sind, um eine bestimmte Länge der vorgereckten Folie 12 zu
lagern, was ein vertikales Verfahren des Schlittens CM unabhängig von
der Höhe
des Gutstapels CH ermöglicht.
Die um 45° geneigte
Umlenkvorrichtung 28 ist zwischen der Speicherungsvorrichtung 25 und
den beiden Führungsrollen 21 vorgesehen,
um die Folienbahn 12 parallel zur Seitenfläche 16 des
Gutstapels CH zu positionieren. Die Speicherungs- und Umlenkvorrichtung 25, 28 sind vertikal
translationsbeweglich, um den Gutstapel CH spiralförmig banderolieren
zu können.
Die Spule 11 und die Vorreckvorrichtung 24 bleiben
am Boden oder montiert an einen feststehenden Rahmen.
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In 14 schwenkt
die Umlenkvorrichtung 28 um 45° und schwenken die Führungsrollen 21 (Pfeil
F7) bezüglich
einer horizontalen Achse, um das Abdecken der Oberseite 17 sicherzustellen.
Der restliche Verpackungszyklus ist gleich dem vorstehend beschriebenen.
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Nach
einer (nicht dargestellten) weiteren Variante kann die Vorreckvorrichtung
für die
Folie auf den beweglichen Schlitten CM der 1 montiert werden,
um sich mit der Spule 11 zwischen der unteren und oberen
Position zu bewegen.
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Ebenso
kann die Vorreckvorrichtung in das Mehrrichtungs-Führungssystem 15 der
Folie 12 integriert sein, beispielsweise, indem die frei
drehbaren Rollen 21 der 1 durch
motorisierte oder nicht motorisierte Vorreckrollen ersetzt werden,
die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen.
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Im
Falle einer wärmeschrumpfbaren
Folie wird der auf der Platte 13 durch Banderolierung umhüllte Gutstapel
anschließend
in eine Schrumpfungsvorrichtung geführt, die eine Haube oder einen
Ofen umfasst, um die Wärmeschrumpfung
der Folie auf dem Gutstapel CH zu bewirken.
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Nach
einer weiteren Ausführungsvariante kann
der Schlitten CM nach Neutralisierung der Antriebsmittel 14,
die die Scheibe 13 arretieren, eine Drehbewegung um den
Gutstapel CH herum ausführen.
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Je
nach gewünschten
Verpackungstakten kann auch ein Schlitten eingesetzt werden, der
eine entgegengerichtete Drehbewegung bezüglich der Bewegung der Scheibe
des Gutstapels ausführt.