DE69107343T2 - Vorrichtung zum Formen quaderförmiger Beutelpackungen. - Google Patents

Vorrichtung zum Formen quaderförmiger Beutelpackungen.

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Henrik Mansson
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formvorrichtung in Verpackungsmaschinen des Typs, der aus einem rohrförmigen, flexiblen Verpackungslaminat einzelne Verpackungsbehälter formt, wobei die Formvorrichtung zusammenwirkende Klappen mit U-förmigem Querschnitt aufweist, die paarweise mit ihren Schenkeln gegeneinander in Anlage gebracht werden, um einen im wesentlichen vierseitigen Raum für einen Abschnitt des von den Klappen umgebenen Laminatschlauchs zu bilden, wobei die Klappen miteinander zusammenwirkende Vorsprünge und Ausnehmungen aufweisen, wobei die Vorsprünge und Ausnehmungen an miteinander zusammenwirkenden Schenkelflächen jedes Klappenpaares positioniert sind.
  • Bei der Herstellung von Verbrauchspackungen für flüssige Inhaltsstoffe wie Milch, Saft oder ähnliches werden häufig flexible Laminate mit Schichten aus Papier und Kunststoff verwendet. Bei einem Typ einer Verpackungsmaschine aus dem Stand der Technik wird das Verpackungslaminat in Form einer Bahn zugeführt, wobei die Maschine unter kontinuierlichem Vorschub des Laminates dieses fortschreitend zu einem Schlauch umformt, der mit den gewünschten Inhaltsstoffen gefüllt, quer versiegelt und in den Versiegelungszonen zur Bildung einzelnder, flüssigkeitsdichter Verpackungsbehälter abgeschnitten wird. Im Zusammenhang mit dem Querversiegeln wird auch die Formbearbeitung des Verpackungsmaterialschlauchs vorgenommen, so daß seine im wesentlichen kreisförmige Querschnittsausgestaltung in eine vierseitige, bevorzugt rechteckige Querschnittsausgestaltung umgewandelt wird. Dieser Formvorgang findet unter Verwendung paarweise zusammenwirkender Klappen statt, die einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position schwenkbar sind, in der sie zusammen einen Abschnitt des Laminatschlauchs umgeben und den Schlauch dazu bringen, die gewünschte vierseitige Querschnittsausgestaltung anzunehmen. Jede Verpackungsmaschine weist wenigstens zwei Paare von Klappen auf, die zusätzlich zu den oben erwähnten Betriebsbewegungen zwischen offenen und geschlossenen Positionen auch entlang des Verpackungsmaterialschlauchs hin- und herbewegt werden, so daß sie abwechselnd einen Abschnitt des Verpackungsmaterialschlauchs umgeben und ihn fortschreitend nach unten verschieben.
  • Es sind auch Verpackungsmaschinen bekannt (US-A-3 300 944 und US-A-3 388 525), bei denen eine hohe Zahl von U-förmigen Klappen zur Bildung zweier paralleler Endlosbänder verbunden sind. Die Klappen sind mit Vorsprüngen und Ausnehmungen versehen, um die Klappen mechanisch in Beziehung zueinander zu lenken und zu gewährleisten, daß miteinaner zusammenwirkende Klappen richtig zusammengefügt werden, um eine Formzelle oder einen Raum für den Verpackungsmaterialschlauch zu bilden.
  • Bei der Herstellung von Verpackungsbehältern unter Verwendung der obengenannten Methoden hat sich herausgestellt, daß bei bestimmten Typen von Verpackungslaminaten gelegentlich eine Quetsch- oder Klemmverformung in dem Verpackungsmaterialschlauch auftritt, da dieser beim Verschwenken der Klappen aus der geöffneten in die geschlossen Position zwischen den Schäften der U-förmigen Klappen gequetscht wird, wodurch an dem Verpackungslaminat scharfe Längsfalten entstehen und bisweilen auch die Kunststoffschicht beschädigt wird, so daß eine Leckage auftritt. Dies ist natürlich unerwünscht und kann außerdem bei der Herstellung von sterilen Verpackungsbehältern dazu führen, daß die Sterilität im Inneren des Verpackungsmaterialschlauchs beeinträchtigt wird, so daß die Gefahr einer Infizierung der verpackten Inhaltsstoffe besteht.
  • Es wurden früher schon viele Versuche unternommen, das obengenannte Problem zu umgehen, beispielsweise indem die Innenseite der Klappen mit einem Material geringer Reibung beschichtet wurde, so daß das Verpackungslaminat leichter in die U-förmigen Ausnehmungen der Klappen gleiten kann und zwischen diesen nicht eingequetscht wird. Allerdings wurde bis jetzt trotz dieses und weitere Versuche zur Lösung des Problems keine zufriedenstellende Lösung angeboten.
    • AUFGABEN DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei dem oben erwähnten Typ einer Verpackungsmaschine Formklappen zu gestalten, die nicht an den oben angedeuteten Nachteilen leiden, sondern es dagegen ermöglichen, dem Verpackungslaminatschlauch einen vierseitigen, bevorzugt quadratischen oder rechteckigen Querschnitt zu verleihen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Formvorrichtung zu gestalten, die eine klare Auslegung aufweist und leicht bei niedrigen Kosten hergestellt und nachträglich in bestehende Verpackungsmaschinen eingebaut werden kann.
    • LÖSUNG
  • Die obengenannten und weitere Aufgaben wurden nach der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß eine Formvorrichtung des in der Einleitung offenbarten Typs dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Schenkel einen Vorsprung aufweist, der dem Gegenstück einer Ausnehmung in dem zusammenwirkenden Schenkel an der zweiten, in dem Paar enthaltenen Klappe entspricht, wobei die Vorsprünge abgeschrägt sind, um Eintrittsflächen zur Führung des Laminatschlauchs zu bilden, so daß eine Quetschung des Schlauchmaterials zwischen den Schenkelflächen während der Betriebshubbewegung der Klappen in Richtung zueinander vermieden wird.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erhielten ferner die in den beigefügten Unteranspruchen dargelegten kennzeichnenden Merkmale.
  • Indem nach der vorliegenden Erfindung die Klappen mit geeignet geformten Vorsprüngen versehen werden, kann der Verpackungslaminatschlauch bei der Verschlußbewegung der Klappen glatt in die U-förmigen Ausnehmungen der Klappen geführt werden, so daß die Gefahr einer Quetschung von Teilen des Schlauchs zwischen den Klappen vollständig behoben ist, was durch praktische Versuche bestätigt wurde.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
  • Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter speziellem Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, die lediglich diejenigen Einzelheiten veranschaulichen, die für das Verständnis der Erfindung unerläßlich sind.
  • In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
  • - Fig. 1 veranschaulichend das Grundprinzip des Umformens eines bahnförmigen Verpackungslaminats in einzelne Verpackungsbehälter in einer Verpackungsmaschine eines bekannten Typs;
  • - Fig. 2 das Betriebsprinzip der Formvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung; und
  • - Fig. 3 die endgültige Auslegung eines Paares von Formklappen nach der vorliegenden Erfindung.
    • BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Typen bekannter Verpackungsmaschinen eingesetzt werden, ist aber vor allem für den Typ einer Verpackungsmaschine 1 gedacht, deren Außenumfang in Fig. 1 schematisch veranschaulicht ist. Diese und ähnliche Verpackungsmaschinen stellen Verbrauchspackungen oder -kartons für flüssige Inhaltsstoffe wie Milch oder Saft aus einem flexiblen Verpackungslaminat her, das eine Trägerlage aus einem faserigen Material, normalerweise Papier aufweist, das an jeder Seite mit einer flüssigkeitsdichten Lage aus Thermoplastmaterial, bevorzugt Polyethylen beschichtet ist. Das Verpackungslaminat kann auch zusätzliche Lagen, z.B. eine Aluminiumfolie aufweisen, um die Gasdichtigkeit oder die Lichtundurchlässigkeit des Laminats zu verbessern. Das Verpakkungslaminat 2 wird aus einem Magazin in Form einer Rolle 3 in die Verpackungsmaschine 1 eingeführt, von der das bahnförmige Verpackungslaminat 2 über eine Anzahl von Führungswalzen 4 bis zum oberen Bereich der Machine geführt wird, wo eine Umlenkwalze 5 die Verpackungslaminatbahn im wesentlichen vertikal nach unten durch die Machine führt. Das Verpackungslaminat 2 wird auf seinem Weg nach unten mit Hilfe einer Anzahl von Falteinrichtungen 6 fortschreitend zu einem Verpackungsmaterialschlauch 7 umgeformt, indem die Längskanten der Materialbahn eingefaltet und mit Hilfe einer Heißsiegeleinrichtung 8 in einer flüssigkeitsdichten Längsverbindung miteinander versiegelt werden. Nach dem Versiegeln wird der Verpackungsmaterialschlauch 7 über ein Füllrohr 9 mit den gewünschten flüssigen Inhaltsstoffen gefüllt, das sich durch das offene Ende des Verpackungsmaterialschlauchs 7 und dann im wesentlichen vertikal nach unten erstreckt, so daß es in den Innenraum des Verpakkungsmaterialschlauchs unmittelbar über einer Anzahl von Formvorrichtungen 10 abgibt, die an der Außenseite des Rohrs angeordnet sind. Die Formvorrichtung 10 umfaßt Klappen 11, die paarweise miteinander zusammenwirken, so daß der Verpackungsmaterialschlauch 7 (der einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist) zu dem vierseitigen oder rechteckigen Querschnitt umgeformt wird, den die fertigen Verpackungsbehälter 12 aufweisen sollen. Nach dem endgültigen Falten, d.h. dem Falten der während des Formvorgangs gebildeten Eckklappen und Stege nach innen werden die Verpackungsbehälter fertiggestellt und aus der Verpackungsmaschine abgegeben.
  • Das oben beschriebene Verfahren zum Umformen eines bahnförmigen Verpackungslaminats in einzelne, im wesentlichen quaderförmige Verpackungsbehälter ist dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt; deshalb werden wahrscheinlich weder das als Beispiel gewählte Verfahren noch die gewählte Verpackungsmaschine in diesem Zusammenhang einer detaillierteren Beschreibung bedürfen.
  • Die Formvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung ist im einzelnen in Fig. 2 veranschaulicht, die einen Abschnitt eines Verpackungsmaterialschlauchs 7 zeigt, der beispielsweise in einer Verpackungsmaschine des obengenannten Typs aus dem Stand der Technik geformt wurde. Der Verpackungsmaterialschlauch 7 ist teilweise im Schnitt gezeigt, und es wird klar vermittelt, wie das Füllrohr 9 in den Verpackungsmaterialschlauch 7 abgibt und flüssige Inhaltsstoffe 13 aus dem Abgabeende des Füllrohrs 9 fließen. Die fortschreitende Umformung des Verpackungsmaterialschlauchs 7 aus einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt zu einem rechteckigen oder vierseitigen Querschnitt wird mit Hilfe der Formvorrichtung 10 durchgeführt, die an jeder Seite des Verpackungsmaterialschlauchs 7 Klappen 11 aufweist, wobei die Klappen in Paaren und einander zugewandt angeordnet sind. Jede Klappe 11 weist einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt mit einem Steg 14 und zwei zueinander parallelen Schenkeln 15 auf (Fig. 3). Jede Klappe 11 ist am Boden mit einem Schaftstumpf 16 versehen, der sich im wesentlichen horizontal erstreckt und jede Klappe 11 mit einer Versiegelungsbacke 17 verbindet. Die Versiegelungsbacken sind über Arme und (nicht gezeigte) Betriebseinrichtungen beweglich mit dem Rahmen der Verpackungsmaschine 1 verbunden, so daß sie beim Betrieb der Machine teilweise in Richtung zueinander und voneinander weg in einer im wesentlichen horizontalen Ebene und teilweise zwischen einer oberen und einer unteren Position verschoben werden können, die im wesentlichen den in Fig. 2 veranschaulichten Positionen entsprechen. Die Klappen 11 können auch (schwenkbar) zwischen zwei verschiedenen Positionen manövriert werden, nämlich einer geöffneten Position, die in Fig. 2 im oberen Teil veranschaulicht ist, sowie einer geschlossenen oder Betriebsposition, die im unteren Teil von Fig. 2 veranschaulicht ist. Dieses Manöver wird mittels (nicht gezeigter) Gestänge durchgeführt, die mit Manövrieransätzen 18 verbunden sind, die an jeder Seite der Klappen 11 hervorragen. Die Art der Aufhängung der Siegelbacken 17 und der Klappen 11 sowie ihres Antriebs, während sich die eigentliche Maschine in Betrieb befindet, ist auf diesem Gebiet wohlbekannt und wird hier nicht im einzelnen beschrieben (für eine genauere Beschreibung sei hier z.B. auf die europäische Patentschrift EP 091 712 verwiesen).
  • Wie oben erwähnt, umfaßt jede Klappe 11 einen Steg 14 und zwei Schenkel 15, deren dem Verpackungsmaterialschlauch 7 zugewandten Arbeitsflächen, die im wesentlichen zueinander senkrecht liegen, wodurch zwei aneinandergrenzende Klappen zusammen einen Raum mit vierseitigem Querschnitt für den Verpackungsmaterialschlauch bilden, dessen Umfang im wesentlichen dem Umfang des vierseitigen Raums entspricht. Befinden sich die Klappen 11 in ihrer Betriebsposition, dann liegen die End- oder Schenkelflächen 19 der Schenkel 15 aneinander an, so daß die Größe des vierseitigen Formraums genau definiert ist, der durch die Klappen für den Verpackungsmaterialschlauch 7 gebildet wird. Die Schenkelflächen 19 weisen einerseits flächige Bereiche am oberen Ende der Klappen, die in Passung mit den oben erwähnten Manövrieransätzen 18 liegen, und andererseits dazwischenliegende Vorsprünge 20 und Ausnehmungen 21 auf, die abwechselnd derart angeordnet sind, daß ein Schenke 1 der Klappe einen Vorsprung über dem Manövrieransatz 18 und eine Ausnehmung 21 unter dem Manövrieransatz 18 aufweist, während die Ausnehmung 21 in dem anderen Schenkel über dem Manövrieransatz liegt und der Vorsprung 20 darunter. Da die Klappen 11 identisch sind, passen die Vorsprünge 20 und die Ausnehmungen 21 ineinander, wenn die Klappen in ihre Betriebsposition zusammengebracht sind, wobi die Schenkelflächen 19 aneinander anliegen. Die Vorsprünge 20 sind an ihrem äußeren Ende mit einer Abschrägung 22 versehen, die den Widerstand beim ersten Kontakt des Schenkels 15 mit der Außenseite des Verpackungsmaterialschlauchs 7 verringert.
  • Wird die Formvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einer Verpackungsmaschine des oben beschriebenen Typs verwendet, die mit Hilfe zweier zusammenwirkender Paare von Formklappen abwechselnd einen Verpackungsmaterialschlauch 7 verarbeitet und vorschiebt, dann wird das in Fig. 2 veranschaulichte obere Paar von Siegelbacken 17 zuerst zusammengebracht, so daß der Verpakkungsmaterialschlauch lokal in einem querliegenden, relativ engen Bereich zusammengedrückt wird, wo die Thermoplastlage des Laminats zum Schmelzen gebracht wird, wodurch eine flüssigkeitsdichte Versiegelung gebildet wird. Beim Zusammenbringen der Siegelbacken 17 befinden sich die Klappen 11 in der geöffneten Position, d.h. sie sind etwas nach außen geneigt, so daß sie nicht während der Betriebshubbewegung der Siegelbacken 17 mit dem Verpackungsmaterialschlauch in Kontakt gelangen. Aus der in Fig. 2 ganz oben veranschaulichten Position werden die Klappen 11 danach fortschreitend dadurch zusammengebracht, daß sie über die Manövrieransätze 18 in Richtung zueinander betätigt werden, wobei sie in diesem Fall um ihre jeweiligen Schaftstümpfe 16 schwenken, so daß die äußeren Bereiche der Schenkelflächen 19 der Klappen (d.h. die Abschrägungen 22 der Vorsprünge 20) in Kontakt mit der Außenseite des Verpackungsmaterialschlauchs 7 gelangen. Beim weiteren Schließen der Klappen 11 und der Verschiebung des zugehörigen Paars von Siegelbacken 17 in die in Fig. 2 ganz unten dargestellte Position wird der Verpackungsmaterialschlauch mit Hilfe der Vorspünge 20 und danach der parallelen Arbeitsflächen der Schenkel 15 fortschreitend zusammengedrückt und in Anlage sowohl gegen die Arbeitsflächen der Schenkel 15 und der Stege 14 zu einer vierseitigen Querschnittsausgestaltung umgeformt. Da die Vorsprünge 20 und die Ausnehmungen 21 damit zusammenwirken, tritt keine geradlinige Anlagefläche zwischen den Schenkeln 15 der Klappen auf, wodurch sich die Gefahr vermeiden läßt, daß Teile des Verpakkungsmaterialschlauchs zwischen den Schenkelflächen 19 eingequetscht und möglicherweise beschädigt werden, was früher ein Hauptproblem darstellte. Da die Schenkelflächen 19 nach der vorliegenden Erfindung statt dessen so gut wie gewellt sind und zusätzlich mit den Abschrägungen 22 versehen sind, kann das Verpackungslaminat beim Betriebshub der Klappen leicht in Position zugeführt werden, und in der Praxis wurde nachgewiesen, daß sich durch die Verwendung der Formklappen nach der vorliegenden Erfindung eine Beschädigung des Schlauchs durch Quetschen oder Einklemmen völlig vermeiden läßt. Haben die Siegelbacken 17 die in Fig. 2 veranschaulichte untere Position erreicht, dann ist die Versiegelung der Querbereiche des Verpakkungsmaterialschlauchs 7 abgeschlossen, und die Siegelbacken 17 werden wieder voneinander weggezogen, wobei die Klappen 11 mitgezogen werden, die nun ebenfalls in die etwas nach außen gerichtete geöffnete Position zurückgekehrt sind, wie dies in Fig. 2 ganz oben veranschaulicht ist. Auf diese Weise verarbeiten die Siegelbacken 17 und ihre zugehörigen Klappen 11 abwechselnd den Schlauch 7, so daß dieser mittels der Querversiegelungen in getrennte (aber noch durchgehende) Verpackungsbehälter mit im wesentlichem vierseitigen Querschnitt unterteilt ist. Nach dem drauffolgenden Abtrennen der Verpackungsbehälter in dem Quersiegelbereich und dem weiteren Bearbeiten der hervorragenden Siegelrippn und der Eckklappen ergibt sich das endgültige Produkt in Form von quaderförmigen Verpackungsbehältern eines wohlbekannten Typs. Da die Schenkelflächen 19 der Formklappen mit Vorsprüngen und Ausnehmungen ausgelegt sind, kann auf die flächigen parallelen Schenkelflächen verzichtet werden, die früher ein Einquetschen des Verpackungsmaterialschlauchs und in Folge Leckagen und möglicherweise auch einen Verlust der Sterilität bei Verpackungsmaschinen zum Verpacken steriler Inhaltsstoffe verursachten. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene neue Klappentyp ist einfach herzustellen und kann ohne Schwierigkeiten in bestehenden Verpackungsmaschinen verwendet werden, wodurch sich die ärgerlichen Probleme mit einer Verformung des Schlauchs auf Dauer vermeiden lassen.
  • Die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf das oben Beschriebene und in den Zeichnungen Gezeigte beschränkt gesehen werden, da viele Modifizierungen möglich sind, ohne den Bereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (2)

1. Formvorrichtung in Verpackungsmaschinen des Typs, der aus einem rohrförmigen, flexiblen Verpackungslaminat einzelne Verpackungsbehälter formt, wobei die Formvorrichtung (10) zusammenwirkende Klappen (11) mit U-förmigem Querschnitt aufweist, die paarweise mit ihren Schenkeln (15) gegeneinander in Anlage gebracht werden, um einen im wesentlichen vierseitigen Raum für einen Abschnitt des von den Klappen umgebenen Laminatschlauchs (7) zu bilden, wobei die Klappen miteinander zusammenwirkende Vorsprünge (20) und Ausnehmungen (21) aufweisen, wobei die Vorsprünge (20) und Ausnehmungen (21) an miteinander zusammenwirkenden Schenkelflächen (19) jedes Klappenpaares (11) positioniert sind, dadurch gekcnnzeichnet, daß jeder Schenkel (15) einen Vorsprung (20) aufweist, der dem Gegenstück einer Ausnehmung (21) in dem zusammenwirkenden Schenkel an der zweiten, in dem Paar enthaltenen Klappe (11) entspricht, wobei die Vorsprünge (20) abgeschrägt sind, um Eintrittsflächen zur Führung des Laminatschlauchs (7) zu bilden, so daß eine Quetschung des Schlauchmaterials zwischen den Schenkelflächen während der Betriebshubbewegung der Klappen (11) in Richtung zueinander vermieden wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zusammenwirkenden Flächen (19) der Schenkel (15) im wesentlichen wellenförmig sind.
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