DE69310084T2 - Device with hot gas jets for wrapping palletized objects with a heat shrinkable plastic film - Google Patents
Device with hot gas jets for wrapping palletized objects with a heat shrinkable plastic filmInfo
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Abstract
Description
Es ist ein eine weite Verwendung findendes System zum Lagern und Transportieren eines Guts, insbesondere von Stückgut oder Kästen, die auf Paletten aufgestapelt sind, bekannt. Es ist weiter bei diesem System allgemein bekannt, das Gut mit einer Folie aus einem Kunststoffmaterial einzuwickeln, die die doppelte Funktion des Schutzes des Gutes vor äußeren Einwirkungen und der Verankerung des Gutes auf der Palette hat.A widely used system is known for storing and transporting goods, in particular piece goods or boxes stacked on pallets. It is also generally known in this system to wrap the goods in a film made of a plastic material, which has the dual function of protecting the goods from external influences and anchoring the goods on the pallet.
Zwei Haupttechniken wurden bisher zum Aufbringen dieser Folie aus einem Kunststoffmaterial angewendet:Two main techniques have been used to apply this film from a plastic material:
Eines dieser Verfahren besteht aus dem Ausführen eines echten und richtigen Umwickelns mit mehreren Schichten aus einer dünnen Folie aus einem gestreckten Material. Diese Folie ist in der Form eines Streifens aus einem flexiblen Kunststoffmaterial, das einer Zugspannung widersteht, etwa Polyethylen, mit einer geringen Dichte in einer Dicke von 20 bis 30 µm. Diese Folie wird unter Spannung auf das palettierte Gut aufgebracht und klebt auf dieser durch die einfache gegenseitige Adhäsion der einzelnen Schichten. Der Nachteil dieses Umwickelns besteht, wie bekannt, in der unzureichenden Fähigkeit, das Gut zusammenzuhalten, wobei die Befestigungswirkung in der Querrichtung erheblich eingeschränkt ist.One of these methods consists in carrying out a real and correct wrapping with several layers of a thin film of stretched material. This film is in the form of a strip of a flexible plastic material that resists tensile stress, such as polyethylene, with a low density with a thickness of 20 to 30 µm. This film is applied under tension to the palletized goods and sticks to it by the simple mutual adhesion of the individual layers. The disadvantage of this wrapping, as is well known, is the insufficient ability to hold the goods together, with the fastening effect in the transverse direction being significantly reduced.
Das andere Verfahren besteht in dem Überziehen des palettierten Guts mit einem Stück aus einer schlauchförmigen Folie aus einem wärmeschrumpfenden Material wie Polyethylen, in einer Dicke von 80 bis 120 µm. Diese schlauchförmige Folie wird in einem lockeren Zustand über das Gut gezogen und wird sodann durch Aufbringen von Wärme geschrumpft, bis diese fest an dem Gut anliegt. Derartige Maschinen sind beispielsweise aus der DE-A-3 826 358, EP-A1-0 076 867 oder EP-A1-0 395 919 bekannt. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß es, um ein ausreichendes Schrumpfen der Folie ohne deren Beschädigung (Verbrennen) bewirken, erforderlich ist,The other method consists in covering the palletized goods with a piece of tubular film made of a heat-shrinkable material such as polyethylene, with a thickness of 80 to 120 µm. This tubular film is pulled loosely over the goods and is then shrunk by applying heat until it fits tightly against the goods. Such machines are known, for example, from DE-A-3 826 358, EP-A1-0 076 867 or EP-A1-0 395 919. The main disadvantage of this method is that in order to achieve sufficient shrinkage of the film without damaging it (burning), it is necessary to
- einerseits, die Wärmequelle mit einem Abstand von 10 bis 15 cm zu der Folie anzuordnen, um so jedwede Unregelmäßigkeit in den Quererstreckungen des Gutes und dem sich daraus ergebenden Risiko des Verbrennens der Folie zu berücksichtigen;- on the one hand, to position the heat source at a distance of 10 to 15 cm from the film in order to take into account any irregularity in the transverse dimensions of the goods and the resulting risk of burning the film;
- andererseits, eine Wärmequelle mit sehr leistungsstarken Hitzegeräten, die üblicherweise aus Gasbrennern bestehen, um so sicherzustellen, daß die Wärme über die gesamte Temperatur aufgebracht wird, die - trotz des vorgenannten Abstands von 10-15 cm - noch ausreichend ist, um die Wärmeschrumpfung der Folie sicherzustellen.- on the other hand, a heat source with very powerful heating devices, usually consisting of gas burners, in order to ensure that the heat is applied over the entire temperature which - despite the aforementioned distance of 10-15 cm - is still sufficient to ensure the thermal shrinkage of the film.
In der DE-A-3 826 358 sind weiter Mittel vorgesehen, um den Abstand zwischen den Wärmequellen und den vertikalen Seiten des Guts zu ändern, hauptsächlich um die unterschiedliche Erstreckung des Guts zu berücksichtigen und um entlang der Ränder der Last Wärmebedingungen zu haben, die denjenigen an den Seiten entsprechen. Jedenfalls werden auch bei dieser Druckschrift Hochleistungs-Wärmequellen verwendet: Dies führt auch dazu, daß es erforderlich ist, gewisse Vorsichtsmaßnahmen vorzusehen, um ein Aufblasen aufgrund der Wirkung der sehr heißen Luft, die in der Umgebung um die Wickelmaschine zirkuliert, zu vermeiden.In DE-A-3 826 358, means are further provided for changing the distance between the heat sources and the vertical sides of the load, mainly to take into account the different extension of the load and to have heat conditions along the edges of the load that correspond to those on the sides. In any case, this document also uses high-performance heat sources: this also leads to that it is necessary to take certain precautions to avoid inflation due to the effect of the very hot air circulating in the environment around the winding machine.
Heute wird jedoch, wie bekannt, eine große Aufmerksamkeit ökologischen Problemen zugewandt, insbesondere dem Energieverbrauch, was einerseits dazu führt, die Energie der Wärmequellen wenn immer möglich zu verringern und, andererseits, Gasbrenner durch weniger die Umwelt belastende und gefährliche Quellen zu ersetzen, beispielsweise durch Quellen, bei denen die Wärme durch elektrische Widerstände erzeugt wird. Diese Probleme sind jedoch schwierig zu lösen, da sich die obigen Ansprüche im wesentlichen widersprechen.Today, however, as is well known, great attention is being paid to ecological problems, in particular energy consumption, which leads, on the one hand, to reducing the energy of heat sources wherever possible and, on the other hand, to replacing gas burners with sources that are less polluting and less dangerous for the environment, for example sources in which heat is generated by electrical resistances. These problems, however, are difficult to solve because the above requirements essentially contradict each other.
Es ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, eine Wärmeschrumpffolie über ein Gut in einer einfachen und genauen Weise aufzubringen, bei der vor allem von einer Wärmequelle mit einer geringen Leistung Verwendung gemacht wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine die Umwelt nur gering belastende Wärmequelle zu schaffen, die beispielsweise durch Infrarotstrahlen gebildet wird, oder aber durch Luft, die mittels Widerständen erhitzt wird.It is therefore the main object of the present invention to create a device that allows a heat shrink film to be applied to an item in a simple and precise manner, using in particular a low-power heat source. A further object of the present invention is to create a heat source that has a low environmental impact, which is formed, for example, by infrared rays or by air heated by means of resistors.
Bei einer Vorrichtung dieser Art, die Mittel zum Tragen einer Wärmequelle aufweisen, die das Gut umgeben und die vertikal entlang ihrer Fläche verschiebbar sind, wird die Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung durch die Mittel erreicht, die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beschrieben sind.In a device of this type, comprising means for supporting a heat source which surround the material and which are vertically displaceable along their surface, the object of the present invention is achieved by the means described in the characterizing part of claim 1.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das lediglich beispielhaft ist und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist. Dabei zeigt:Further features and advantages of the present device according to the invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment, which is merely exemplary and is shown in the accompanying drawings. In the drawings:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Wickelvorrichtung, die mit einem Wärmesystem nach der vorliegenden Erfindung versehen ist;Fig. 1 is a schematic plan view of a winding device provided with a heating system according to the present invention;
Fig. 2 eine schematische Teillängsansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in einem geringfügig vergrößerten Maßstab; undFig. 2 is a schematic partial longitudinal view of the device shown in Fig. 1 on a slightly enlarged scale; and
Fig. 3 zeigt in einem sehr vergrößerten Maßstab die in Fig. 2 mit A angegebene Einzelheit.Fig. 3 shows on a much enlarged scale the detail indicated with A in Fig. 2.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist, wie in den Zeichnungen dargestellt ist, eine Mehrzahl von bekannten Heißlufterzeugern G auf, die jeweils mit einem Motorgebläse, Wärmewiderständen und einer heiße Luftstrahlen verteilenden Düse versehen ist. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Heißlufterzeuger G in Sätzen von drei auf den beiden gegenüberliegenden lateralen Seiten des Guts C positionierten parallelen Längsstützschlitten 1 und 2 und in Sätzen von zwei auf den gegenüberliegenden Endseiten der Last C positionierten parallelen Querschnitten 3 und 4.The device according to the present invention comprises, as shown in the drawings, a plurality of known hot air generators G, each provided with a motor fan, thermal resistors and a nozzle distributing hot air jets. In the embodiment shown in the drawings, the hot air generators G are arranged in sets of three parallel longitudinal support carriages 1 and 2 positioned on the two opposite lateral sides of the load C and in sets of two parallel cross-sections 3 and 4 positioned on the opposite end sides of the load C.
Die Schlitten 1 und 2 sind - in Richtung der Pfeile F - entlang (nicht gezeigter) horizontaler Längsführungen gleitfähig. Ihre Bewegung wird durch eine Zylinder/Kolbeneinheit 5 gesteuert, die diese gleichzeitig hin zu bzw. weg von dem Gut C bewegen. Die Schlitten 3 und 4 sind wiederum - in Richtung der Pfeile F' - entlang (nicht gezeigter) horizontaler Längsführungen beweglich; ihre Bewegung wird gleichermaßen durch Zylinder/Kolben-Einheiten 6 gesteuert, die diese gleichzeitig hin zu bzw. weg von der Last C bewegen.The carriages 1 and 2 slide along horizontal longitudinal guides (not shown) in the direction of arrows F. Their movement is controlled by a cylinder/piston unit 5, which simultaneously moves them towards or away from the load C. The carriages 3 and 4 are in turn movable - in the direction of the arrows F' - along horizontal longitudinal guides (not shown); their movement is likewise controlled by cylinder/piston units 6, which simultaneously move them towards or away from the load C.
Die Zylinder/Kolben-Einheiten 5 und 6 steuern die Bewegungen der Schlitten 1, 2 und 3, 4 nicht direkt, sondern über elastische Mittel - beispielsweise Federn -, die eine bestimmte Möglichkeit einer horizontalen Verlagerung der Schlitten für den folgenden zu beschreibenden Zweck erlauben. Anschläge, die mit Positionseinstellungsmitteln versehen sind, sind weiter in bekannter Weise den Einheiten 5 und 6 zugehörig.The cylinder/piston units 5 and 6 do not control the movements of the slides 1, 2 and 3, 4 directly, but via elastic means - for example springs - which allow a certain possibility of horizontal displacement of the slides for the purpose to be described below. Stops provided with position adjustment means are also associated with the units 5 and 6 in a known manner.
Ein alternatives elastisches System kann durch Verwendung von pneumatischen Mitteln und Einstellen des Speisedrucks auf ein ausreichend geringes Ausmaß, um gewisse Schwingungen des Kolbens in der Zylinderkammer zu erlauben mit denselben Einheiten 5 und 6 gewonnen werden.An alternative elastic system can be obtained by using pneumatic means and adjusting the feed pressure to a sufficiently low level to allow certain oscillations of the piston in the cylinder chamber with the same units 5 and 6.
Die (nicht gezeigten) horizontalen Führungen, die die Schlitten 1, 2, 3, 4 tragen, sind wiederum in einer vertikalen Richtung - Pfeile F" in Fig. 3 - entlang (nicht gezeigter) vertikaler Führungsstangen gleitbar. Die horizontalen Führungen und die vertikalen Führungsstangen sind in den Zeichnungen nicht dargestellt, da ihr Aufbau dem Fachmann bekannt ist und nicht einen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.The horizontal guides (not shown) that support the carriages 1, 2, 3, 4 are in turn slidable in a vertical direction - arrows F" in Fig. 3 - along vertical guide rods (not shown). The horizontal guides and the vertical guide rods are not shown in the drawings since their structure is known to those skilled in the art and do not form an essential part of the present invention.
Jede der Seiten 1, 2, 3 und 4 trägt - neben einem Satz der Heißlufterzeuger G - weiter Rollen 1a, 2a, 3a bzw. 4a, die um eine parallel zu der Fläche des Guts C verlaufende horizontale Achse frei drehbar sind. Die Rollen wirken als Abtastelemente und ihre Fläche ist mit einem Belag (beispielsweise einer Isolationsverkleidung) für den nachfolgend beschriebenen Zweck versehen.Each of the sides 1, 2, 3 and 4 carries - in addition to a set of hot air generators G - further rollers 1a, 2a, 3a and 4a respectively, which can rotate freely about a horizontal axis running parallel to the surface of the material C. The rollers act as sensing elements and their surface is provided with a coating (e.g. an insulating covering) for the purpose described below.
Die Rollen sind, wie in Figur 3 - unter Bezugnahme auf die Abtastrolle 2a - beschrieben, derart montiert, daß eine vertikale Ebene, die den Umfang der Rolle auf der zu dem Gut C weisenden Seite berührt, um einen kurzen Abstand - beispielsweise einen Abstand 1 von ungefähr 30 bis 50 mm - von der Auslaßdüse G1 des Heißlufterzeugers G verläuft. Die Rollen sind weiter über Mittel zum Einstellen der Position montiert, was es erlaubt, den Abstand L entsprechend der Art des Wärmeschrumpfmaterials und der Leistung der Wärmequelle einzustellen.The rollers are mounted, as described in Figure 3 - with reference to the follower roller 2a - in such a way that a vertical plane touching the periphery of the roller on the side facing the product C extends a short distance - for example a distance 1 of approximately 30 to 50 mm - from the outlet nozzle G1 of the hot air generator G. The rollers are further mounted via means for adjusting the position, which allow the distance L to be adjusted according to the type of heat shrink material and the power of the heat source.
Aufgrund dieses kurzen Abstands erreicht die Luft, die in dem Heißluftgenerator G auf ungefähr 350ºC erwärmt wird - die Folie besteht aus dem wärmeschrumpfenden Kunststoffmaterial - ohne daß ausreichend Zeit besteht, um sich mit der Umgebungsluft zu vermischen; dies trägt dazu bei, daß die erwärmte Luft ihre Temperatur beibehält.Due to this short distance, the air heated to approximately 350ºC in the hot air generator G - the film is made of the heat-shrinkable plastic material - reaches the outside without sufficient time to mix with the surrounding air; this helps the heated air to maintain its temperature.
Auch das Vorsehen des Abtastrollers hilft dazu, die richtige Temperatur aufrechtzuerhalten, da der Roller unmittelbar oberhalb der Düse G1 angeordnet ist und so eine Art Kappe bildet, die die Heißluft daran hindert, nach oben auszuweichen.The provision of the scanning roller also helps to maintain the correct temperature, since the roller is located directly above the nozzle G1 and thus forms a kind of cap that prevents the hot air from escaping upwards.
Alternativ kann die Funktion der Rolle - sowohl als Druck- oder als Abtastelement und als Haube oder als Schranke zum Halten der heißen Luft - auch durch eine Stange aus einem halbfesten oder flexiblen Material wie Gummi gebildet sein.Alternatively, the function of the roller - both as a pressure or sensing element and as a hood or as a barrier to hold the hot air - can also be formed by a rod made of a semi-rigid or flexible material such as rubber.
In anderen Fällen ist es zum Erreichen der Funktion als Haube wichtig, daß das Abtastelement entlang der gesamten Berührungslinie mit der Fläche auf jeder Seite des Guts kontinuierlich ist.In other cases, in order to achieve the function as a hood, it is important that the scanning element is continuous along the entire line of contact with the surface on each side of the item.
Unter Berücksichtigung der Nähe und der Positionierung der Heißlufterzeuger und insbesondere aufgrund des Vorhandenseins der genannten Barriere ist es so möglich, Heißlufterzeuger mit einer geringen Leistung zu verwenden - insbesondere auch von Heißlufterzeugern mit Heizwiderständen oder von elektrisch gespeisten Heißlufterzeugern mit Infrarotstrahlen - wobei man sicher ist, daß die von diesen zugeführte Wärme nicht verteilt werden wird, sondern auf die wärmeschrumpfende Folie konzentriert wird, um es dieser zu erlauben, eine Temperatur zu erreichen, die ausreichend ist, um die gewünschte Wärmeschrumpfung zu bewirken. Es ist natürlich möglich, auch gasgefeuerte Heißlufterzeuger zu schaffen mit dem Vorteil daß - entsprechend der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung - scharfe Feuerverbrenner verwendet werden können.Taking into account the proximity and positioning of the hot air generators and in particular due to the presence of the said barrier, it is thus possible to use hot air generators with low power - in particular hot air generators with heating resistors or electrically powered hot air generators with infrared rays - while being certain that the heat supplied by these will not be dispersed but will be concentrated on the heat-shrinking film to allow it to reach a temperature sufficient to cause the desired heat shrinkage. It is of course possible to also create gas-fired hot air generators with the advantage that - according to the arrangement according to the present invention - sharp fire burners can be used.
Es versteht sich für den Fachmann, daß das Arbeiten der vorgenannten Vorrichtung extrem einfach ist:It is clear to the expert that the operation of the above-mentioned device is extremely simple:
- Die Wärmeschrumpffolie wird auf das Gut C in bekannter Weise durch deren Aufpassen über die Oberseite und unter den Boden aufgebracht und wird unter der Palette, die die Last trägt, befestigt. Während dieses Schritts wird darauf geachtet, daß die Wärmequellen, das heißt die Heißlufterzeuger G und die Abtastrollen 1a, 2a, 3a und 4a, mittels der jeweiligen Schlitten 1, 2, 3 und 4 von der Fläche des Guts einen Abstand von wenigstens 150 mm einhalten, um jegliche Störungen zu vermeiden. I IIIC Cl Cl II 1- The heat-shrink film is applied to the product C in a known manner by passing it over the top and under the bottom and is fixed under the pallet that supports the load. During this step, care is taken to keep the heat sources, i.e. the hot air generators G and the rollers 1a, 2a, 3a and 4a, by means of the respective carriages 1, 2, 3 and 4, at a distance of at least 150 mm from the surface of the product in order to avoid any disturbance. I IIIC Cl Cl II 1
- Die Schlitten werden sodann an das Gut angenähert, um die Abtastrollen in Berührung mit der Wärmeschrumpffolie zu bringen, um so gegen das Gut zu drücken.- The carriages are then moved closer to the goods in order to bring the scanning rollers into contact with the heat shrink film in order to press against the goods.
- Die Heißlufterzeuger werden sodann gestartet, während gleichzeitig die vertikal nach oben gerichtete Bewegung der Schlitten gesteuert wird. Der Druck der Abtastwalzen hält die Wärmeschrumpffolie konstant in Berührung mit dem Gut, während die Federmittel, die den Schlitten, die die Rollen tragen, zugehörig sind, eine ausreichende horizontale Verlagerung erlauben, um die unvermeidlichen Unterschiede in der Höhe der Fläche des Guts auszugleichen. In Praxis ist die Abtastwirkung der Rolle auf die Fläche des Guts ausreichend, um eine genaue Führung der Düsen G1 bei dem gegebenen kurzen Abstand von der Fläche sicherzustellen, der Abstand kann so weder vergrößert (was zu einer Verringerung der Wärmewirkung und daher zu einem unzureichenden Schrumpfen der Folie führen würde), noch reduziert werden (was ein Verbrennen der Folie verursachen würde).- The hot air generators are then started, while simultaneously controlling the vertical upward movement of the carriages. The pressure of the scanning rollers keeps the heat-shrinkable film constantly in contact with the product, while the spring means associated with the carriages supporting the rollers allow sufficient horizontal displacement to compensate for the inevitable differences in the height of the surface of the product. In practice, the scanning action of the roller on the surface of the product is sufficient to ensure precise guidance of the nozzles G1 at the given short distance from the surface, the distance thus being unable to be increased (which would lead to a reduction in the thermal effect and therefore to insufficient shrinkage of the film) or reduced (which would cause the film to burn).
Das Ergebnis ist daher eine extrem gleichmäßig und präzise Steuerung der Aufbringung der Folie, was dem Gesamtschutz und der Stabilität des Guts zugute kommt.The result is therefore an extremely even and precise control of the application of the film, which benefits the overall protection and stability of the goods.
Es ist dem Fachmann deutlich, daß die beschriebene Anordnung sehr vorteilhaft ist:It is clear to the expert that the described arrangement is very advantageous:
- Sowohl in Hinblick auf die Struktur aufgrund der Möglichkeit der Verwendung von Wärmequellen mit kleinen Dimensionen, die einfach ein- und ausgeschaltet werden können und die nicht übermäßig umweltbelastend sind;- Both in terms of structure, due to the possibility of using heat sources of small dimensions, which can be easily switched on and off and which do not have an excessive impact on the environment;
- und aus dem ökonomischen Gesichtspunkt, da derart kleine Wärmequellen, die ganz nahe an der Folie sind, einen geringeren Energieverbrauch haben.- and from an economic point of view, since such small heat sources, which are very close to the film, have a lower energy consumption.
Es versteht sich jedoch, daß das hier beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel der Erfindung ist und daß viele Ausführungsbeispiele verwirklicht werden können, sowohl bezüglich der Art der Wärmegeneratoren mit geringer Leistung und bezüglich der Art der Abtastelemente in Form von Rollen oder Stangen, die es erlauben, den Abstand der Düsen von der Folie zu steuern und die eine Barriere für die Wärmeausbreitung bilden. All diese Ausführungsbeispiele, die innerhalb der Fähigkeit eines Durchschnittsfachmanns liegen, entfernen sich damit nicht aus dem Schutzbereich der Erfindung, wie er sich aus den Ansprüchen ergibt.It is understood, however, that the embodiment described here is merely a non-limiting example of the invention and that many embodiments can be implemented, both as regards the type of low-power heat generators and as regards the type of sensing elements in the form of rollers or rods which allow the distance of the nozzles from the film to be controlled and which form a barrier to the spread of heat. All these embodiments, which are within the ability of a person of average skill in the art, do not therefore depart from the scope of the invention as it follows from the claims.
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